ИСТИНА

Из-за интенсивного современного потепления, деградации ледников и растущей антропогенной нагрузки высокогорные палеоклиматические архивы катастрофически исчезают. В нашем проекте будут получены ледниковые керны на Северном Кавказе и размещены в хранилище палеоклиматической информации, создаваемом для этих целей. Одна часть архива сохраняется для будущих исследований, другая будет проанализирована с использованием современных аналитических методов. В кернах льда будет определен изотопный и химический состав, концентрация микрочастиц и несгоревшего углерода, и на этой основе выполнены реконструкции температуры воздуха, атмосферных осадков, загрязнения атмосферы, вулканической активности в регионе. Разработанные в последнее десятилетие климатические модели используются для понимания динамики климата за последнее тысячелетие. Новые косвенные палеоклиматические данные по Северному Кавказу будут сопоставлены с результатами численного моделирования климата в рамках программ PMIP3/CMIP5. Будет проанализирована изменчивость климата в течение последнего тысячелетия, отдельно предполагается рассмотреть доиндустриальный период (1750-1900 гг.) и последние 50 лет по данным реанализов NCEP/NCAR, ERA-INTERIM, CFSR. На основе сравнения результатов моделирования по выделенным временным отрезкам будут получены количественные оценки относительного вклада естественных и антропогенных факторов в климатическую региональную изменчивость на Северном Кавказе. Отдельно будет изучен вопрос генезиса осадков в высокогорных районах Северного Кавказа. Для отдельно взятых контрастных летних сезонов планируется осуществить численные эксперименты по воспроизведению метеорологического режима с помощью мезомасштабной негидростатической атмосферной модели WRF-ARW. На основе анализа модельных полей влагосодержания, облачности, дивергенции ветра, завихренности и поля осадков будет выявлена доля местной и адвективной влаги в осадкообразовании. Будет выполнена оценка чувствительности модели к некоторым ключевым факторам, потенциально оказывающим сильное влияние на региональный климат (например, температура поверхности Средиземного и Черного моря, аномалии температуры поверхности в Северной Атлантике, а также арктический морской лед). Эти воздействия будут изучены в обособленных экспериментах по моделированию с использованием глобальной модели общей циркуляции атмосферы ECHAM5 высокой разрешающей способности. Основное внимание проекта будет обращено на исследование теплых периодов и периодов «ненарушенного» климата, что позволит лучше понять и объяснить масштаб современного потепления, отступания ледников, антропогенного влияния и других связанных с ними природных процессов, происходящих в настоящее время на Северном Кавказе. В результате выполнения проекта будет сохранен и изучен единственный в Европе и на юге России ледниковый архив палеоклиматических данных, охватывающий последнее тысячелетие. Полученные при выполнении проекта данные позволят впервые реконструировать с высокой точностью количество осадков, состав атмосферных аэрозолей, повторяемость засушливых периодов, историю загрязнения атмосферы для Северного Кавказа и примыкающего региона.

High-mountain paleoclimatic archives are catastrophically disappearing as a result of the intensive modern warming, degradation of glaciers, and the growing anthropogenic burden. In the framework of this project the North Caucasus ice cores will be obtained and stored in the paleoclimatic data repository, created for this purpose. One part of the archive will be stored for future research, whereas the other part will be analyzed employing modern analytical methods. The ice cores will be analyzed for the isotopic and chemical composition, the concentration of microparticles and black carbon with the following reconstruction of air temperature, atmospheric precipitation, atmospheric pollution, and regional volcanic activity based on that data. Climate models developed during the last decade are employed to gain understanding of the dynamics of climate over the last millennium. The newly obtained indirect paleoclimatic data for the North Caucasus will be compared with the results of the numerical climate modeling within the framework of PMIP3/CMIP5 programs. Climate variability will be analyzed for the last millennium, more specifically, it is expected to consider the pre-industrial period (1750-1900 AD) and the last 50 years separately based on the data of the NCEP/NCAR, ERA-INTERIM, CFSR reanalysis. Based on the comparison of simulation results for the selected time intervals we will obtain quantitative estimates of the relative contribution of natural and anthropogenic factors to the climatic regional variability in the North Caucasus. The question of the precipitation genesis in the mountainous areas of North Caucasus will be examined separately. It is planned to carry out numerical simulation experiments to reproduce the meteorological regime for individual contrasting summers using a mesoscale non-hydrostatic atmospheric model WRF-ARW. The proportion of local and advective moisture in precipitation will be determined based on the analysis of model fields of moisture content, cloud cover, wind divergence, vorticity field, and precipitation field The assessment of the sensitivity of the model towards some key factors potentially having a strong impact on the regional climate (e.g. the surface temperatures of the Mediterranean Sea and the Black Sea, surface temperature anomalies in the North Atlantic, as well as the Arctic sea ice) will be carried out. These effects will be studied in separate modeling experiments using the ECHAM5 global general circulation model of the atmosphere, that is characterized by high resolution. The major focus of the project will be on the study of warm periods and periods of "undisturbed" climate, which will allow to better understand and explain the magnitude of the modern warming, the retreat of the glaciers, the anthropogenic impact, and other related natural processes occurring in the North Caucasus at present. The only in Europe and in southern Russia glacial archive of paleoclimatic data, covering the last 2000 years, will be preserved and studied as a result of the implementation of this project. The data obtained over the course of this project will allow for the first time to precisely reconstruct the amount of precipitation, the composition of atmospheric aerosols, the repeatability of dry periods, the history of air pollution for the North Caucasus and the adjacent region.

1. Будут получены уникальные керны ледников Эльбруса и Казбека. В рамках проекта предполагается создание надежного кернохранилища для длительного хранения кернов в расчете на использование этого материала в будущем, когда появятся новые виды анализа. 2. Реконструкция высокого разрешения температуры воздуха, количества атмосферных осадков, состава атмосферных аэрозолей, вулканической активности, пожаров, изменчивости атмосферной циркуляции и их связь с колебаниями ледников и изменчивостью увлажненности. 3. Создание каталога экстремальных и катастрофических событий и определение их рекуррентного интервала для задач географического прогнозирования. Анализ причин наводнения в Крымске в 2012 г. показал, что отсутствие надежных данных об аномальных осадках делает невозможным прогноз подобных явлений с помощью статистических методов. В связи с этим предлагаемый анализ экстремальных климатических характеристик в прошлом представляется крайне значимым. 4. Создание комплексной реконструкции изменений природной среды и климата для юга Европейской части России и валидация климатических моделей для последнего тысячелетия. Основной причиной недостоверности климатических моделей является недостаток информации об изменении климатических характеристик в прошлом. Результаты проекта позволят существенно увеличить количество доступных палеоклиматических данных для данной территории. Помимо большой научной значимости выполнение данного проекта имеет общественное значение. Позволит внести вклад России в международную инициативу по сохранению ледниковых архивов (Protecting ice memory). Эта инициатива поддерживается ЮНЕСКО и предусматривает проведение кернового бурения в наиболее перспективных с точки зрения реконструкции климата горных ледниках где высока степень риска полного исчезновения палеоархивов из-за потепления климата. Наши предыдущие работы показали, что Эльбрус и Казбек относятся именно к таким точкам. Необходимо как можно скорее осуществить проекты кернового бурения пока продолжающееся потепление в горах Кавказа не привело к размыванию климатического сигнала в толще ледников. Все полученные результаты будут опубликованы в серии статей в российских и зарубежных журналах, а также в монографии, завершающей работы по проекту.

Коллектив проекта имеет большой опыт изучения ледниковых кернов с применением изотопных и геохимического методов. Участники проекта задействованы как в полевых работах, так и в лабораторных исследованиях ледниковых кернов из различных полярных и горных районов Земли и являются авторами многочисленных публикаций. Участниками проекта из Института географии РАН В 2009 г. был успешно завершен проект по глубокому керновому бурению ледника на Западном плато Эльбруса на высоте 5100 м. В новейшей истории России такой проект был осуществлен впервые. Глубокому керновому бурению на Эльбрусе и получению ненарушенного керна льда предшествовал комплекс предварительных исследований. В 2013 году успешно проведено бурение неглубокой скважины (21 м) на западном плато Эльбруса. Были выполнены детальные изотопные исследования ледяных кернов, полученных на Западном плато г. Эльбрус, в том числе неглубоких кернов 2004, 2012 и 2013 гг., а также верхних 106 м глубокого керна 2009 г., которые охватывают период с 1924 по 2012 гг. с сезонным разрешением. Данные об изотопном составе и скорости снегонакопления за каждый из сезонов (зима и лето) были сопоставлены с результатами метеорологических наблюдений в регионе, а также с данными об изменениях циркуляции атмосферы в Северном полушарии. В 2014-2015 гг. впервые были проведены исследования фирновых кернов с плато Казбека (Kutuzov et al., 2016).