Cycle of Solar activity and dynamics of the sweet formation process in Western Siberia in Holocene
Different landscapes have different responses to climate change. Reconstructions based on information in peat can represent most of the Holocene and are informative. It is known that the leading external factor in natural objects changes is climatic, and during the Holocene there were significant long-term and short-term fluctuations in temperature and moisture conditions. Solar activity is called one of the main factors regulating the paleoclimate.The goal of this work was to study the coherence of the reaction of bog paleophytocenoses in different zones / subzones of Western Siberia to global climatic changes in paleocycles of solar activity. We used a harmonic model. We found that, regardless of the studied peat sections, their regimes changed cyclically with periods of about 200, 500, 800, 1000, 1500-1800, 2400 years. The time scale of these cycles corresponds to the known characteristic periods of paleoclimate fluctuations. They are consistent with the scale of solar activity variability in the Holocene. The scale of the identified cycles also coincides with the cycles identified for the bogs in other regions of the Northern Hemisphere. This indicates that planetary-scale factors affect the evolution of swamps in Western Siberia in different zones / subzones. This also confirms the indicator potential of the used swamp-forming process characteristics for climatic reconstructions. To the greatest extent in Western Siberia, regardless of the zone and subzone, the swamp-forming process is characterized by fluctuations in the main global cycle of the Holocene, about 1500 years, and also in a cycle of about 1000 years. The time course of harmonics for the processes of swamp formation in the zones of middle taiga and forest-steppe is more consistent. For the southern taiga, harmonics are in antiphase with harmonics of the same name for other zones / subzones, most often. In our opinion, this pattern is due to a more significant influence of paleocryogenic processes on the dynamics of southern taiga bogs than bogs of middle taiga and forest-steppe. This is an investigation of the earlier transformation of middle taiga bogs to the oligotrophic stage of development. Because of this, they acquired more powerful buffering properties. In the forest-steppe bogs, there was less activity of paleocryogenic processes, because they developed in warmer climatic conditions. The revealed patterns confirm a more sensitive response of southern taiga bogs to climate changes and their high indicator significance for paleoreconstructions. There is a consistency of fluctuations in the evolution of natural objects and systemregulating factors external to them. Regularities of regional asynchrony were also revealed. Of course, from cycle to cycle and for different peat sections, the characteristics of the harmonics may vary somewhat: period and amplitude. In addition, natural objects, including swamps, are evolving systems. They refract the response to the external factors influence, depending on the stage of their development and state significantly. If there is an assumption about the persistence of the revealed patterns, they can be used to develop and refine the reconstructions of the climate in Western Siberia and the Northern Hemisphere. This can be the basis for climate prediction.
Keywords
peat section,
paleoecotope,
hydrothermal regime,
peat growth,
cyclicity,
Western SiberiaAuthors
| Preis Yulia I. | Institute of Monitoring of Climatic and Ecological Systems SB RAS | preisyui@rambler.ru |
| Cheredko Natalia N. | Institute of Monitoring of Climatic and Ecological Systems SB RAS | atnik3@rambler.ru |
Всего: 2
References
Агатова А.Р., Назаров А.Н., Непоп Р.К., Орлова Л.А. Радиоуглеродная хронология гляциальных и климатических событий голоцена юго-восточного Алтая (Центральная Азия) // Геология и геофизика. 2012. Т. 53, № 6. С. 712-737. DOI: 10.1016/j.rgg.2012.04.004
Антипина Т.Г., Прейс Ю.И., Зенин В.Н. Динамика лесной растительности и климата в южной тайге Западной Сибири в позднем голоцене по данным спорово-пыльцевого анализа и AMS-датирования торфяного разреза болтное // Экология. 2019. № 5. С. 356-364. DOI: 10.1134/S1067413619050035
Бляхарчук Т.А., Бляхарчук П.А. Влияние цикличности климата на развитие болотного массива лесостепной зоны // Проблемы изучения и использования торфяных ресурсов Сибири : материалы Третьей междунар. науч.-практ. конф. (Томск, 27 сентября - 3 октября 2015 г.). Томск, 2015. С. 21-24. URL: http://vital.lib.tsu.ru/vital/access/manager/Repository/vtls:000530068
Букреева Г.Ф., Архипов С.А., Волкова В.С., Орлова Л.А. Климат Западной Сибири в прошлом и в будущем // Геология и геофизика. 1995. № 36 (11). С. 3-22. URL: http://www.ipgg.sbras.ru/ru/files/publications/ibc/gg-1995-11-3.pdf?action=download
Вакуленко Н.В., Монин А.С., Сонечкин Д.М. Свидетельство внутренней упорядоченности колебаний климата в голоцене // Доклады Академии наук. 2003. Т. 389, № 5. С. 681-687
Волкова В.С., Гнибиденко З.Н., Горячева А.А. Климатическая ритмика голоцена центральной части Западно-Сибирской равнины (палинология, магнетизм) // Основные закономерности глобальных и региональных изменений климата и природной среды в позднем кайнозое Сибири. Новосибирск : Изд-во Ин-та археологии и этнографии СО РАН, 2002. С. 48-57
Гвоздецкий Н.А., Михайлов Н.И. Физическая география СССР. Азиатская часть : учебник для студентов геогр. фак. унтов. М. : Мысль, 1978. 512 с
Елина Г.А., Юрковская Т.К. Методы определения палеогидрологического режима как основа объективизации причин сукцессий растительности болот // Ботанический журнал. 1992. Т. 77, № 7. С. 120-124
Королюк А.Ю., Троева Е.И., Черосов М.М., Захарова В.И., Гоголева П.А., Миронова С.И. Экологическая оценка флоры и растительности Центральной Якутии. Якутск : Изд-во ЯНЦ СО РАН, 2005. 108 с
Крутиков В.А., Прейс Ю.И., Кусков А.И., Чередько Н.Н. Цикличность торфообразовательного процесса на юге лесной зоны Западной Сибири // Известия Томского политехнического университета. 2010. Т. 317. № 1. С. 46-51. URL: http://earchive.tpu.ru/bitstream/11683/3263/1/bulletin_tpu-2010-317-1-08.pdf
Лапшина Е.Д. Флора болот юго-востока Западной Сибири. Томск : Изд-во Том. ун-та, 2003. 296 с
Левина Т.П., Орлова Л.А. Климатические ритмы голоцена юга Западной Сибири // Геология и геофизика. 1993. Т. 34, № 3. С. 38-55
Лиштван И.И., Король Н.Т. Основные свойства торфа и методы их определения. Минск : Наука и техника, 1975. 318 с
Мальцев А.Е., Леонова Г.А., Рубанов М.В., Прейс Ю.И., Бобров В.А. Экогеохимия голоценовых разрезов верховых болот Барабинской лесостепи Западной Сибири (Новосибирская область) // Вопросы естествознания. 2018. № 3 (17). С. 86-92
Окишева Л.Н., Филандышева Л.Б. О климатическом факторе ландшафтной дифференциации Западно-Сибирской равнины // Вопросы географии Сибири. 1997. Вып. 22. С. 80-87
Поморцев О.А., Кашкаров Е.П., Ловелиус Н.В. Биоклиматическая хронология голоцена: реконструкция и прогноз // Вестник Северо-Восточного федерального университета имени М. К. Аммосова. 2015. № 3 (47). С. 100-115
Прейс Ю.И. Детальная реконструкция функционального состояния болота как отклик на изменения континентального климата голоцена (средняя тайга Западной Сибири) // Известия Томского политехнического университета. 2015а. Т. 326, № 2. С. 90-102. URL: http://earchive.tpu.ru/bitstream/11683/5439/1/bulletin_tpu-2015-326-2-10.pdf
Прейс Ю.И. Палеокриогенные процессы в торфяных отложениях юго-востока Западной Сибири // Арктика, Субарктика: мозаичность, контрастность, вариативность криосферы : труды Междунар. конф. (Тюмень, 2-5 июля 2015 г.) / под ред. В.П. Мельникова и Д.С. Дроздова. Тюмень : Эпоха, 2015b. С. 305-308
Прейс Ю.И. Динамика грядово-озерного комплекса Иксинского болота (Западная Сибирь) как отклик на изменения климата второй половины голоцена // География и природные ресурсы. 2016. № 2. С. 94-103. URL: http://www.izdatgeo.ru/pdf/gipr/2016-2/94.pdf
Прейс Ю.И., Курьина И.В. Реконструкция высокого разрешения палеоэкотопов болот южной тайги Западной Сибири как отклик на изменения климата голоцена // Исследование природно-климатических процессов на территории Большого Ва-сюганского болота / под ред. М.В. Кабанова. Новосибирск : Изд-во СО РАН, 2012. С. 14-38
Тюремнов С.Н., Ларгин И.Ф., Ефимова С.Ф., Скобеева Е.И. Торфяные месторождения и их разведка. М. : Недра, 1977. 264 с
Шнитников А.В. Изменчивость общей увлажненности материков Северного полушария. Л. : Изд-во Акад. наук СССР, 1957. С. 283-295
Bailey H.L., Kaufman D.S., Sloane H.J., Hubbard A.L., Henderson A.C.G., Leng M.J., Meyer H., Welker J.M. Holocene atmospheric circulation in the central North Pacific: a new terrestrial diatom and 518O dataset from the Aleutian Islands // Quaternary Science Reviews. 2018. V. 194. P. 27-38. DOI: 10.1016/j.quascirev.2018.06.027
Bond G., Showers W., Cheseby M., Lotti R., Almasi P., de Menocal P., Priore P., Cullen H., Hajdas I., Bonani G. A pervasive millennial-scale cycle in the North Atlantic Holocene and glacial climates // Science. 1997. V. 278. Р. 1257-1266. DOI: 10.1126/science.278.5341.1257
Borgmark A. Holocene climate variability and periodicities in south-central Sweden, as interpreted from peat humification analysis // The Holocene. 2005. V. 15, is. 3. P. 387-395. DOI: 10.1191/0959683605hl816rp
Carslaw K.S., Harrison R.G., Kirkby J. Cosmic rays, clouds, and climate // Science. 2002. V. 298, is. 5599. P. 1732-1737. DOI: 10.1126/science.1076964
Debret M., Sebag D., Crosta X., Massei N., Petit J.-R., Chapron E., Bout-Roumazeilles V. Evidence from wavelet analysis for a mid-Holocene transition in global climate forcing // Quaternary Science Reviews. 2009. V. 28, is. 25-26. P. 2675-2688. DOI: 10.1016/j.quascirev.2009.06.005
IPCC. Climate Change 2013: the Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change / ed. T.F. Stocker et al. Cambridge : Cambridge University Press, 2013. 1535 p
Langdon P.G., Barber K.E., Hughes P.D.M. A 7500-year peat-based palaeoclimatic reconstruction and evidence for an 1100-year cyclicity in bog surface wetness from Temple Hill Moss, Pentland Hills, southeast Scotland // Quaternary Science Reviews. 2003. V. 22, is. 2-4. P. 259-274. DOI: 10.1016/S0277-3791(02)00093-8
Nederbragt A.J., Thurow J. Geographic coherence of millennial-scale climate cycles during the Holocene // Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. 2005. V. 221, is. 3-4. P. 313-324. DOI: 10.1016/j.palaeo.2005.03.002
Petterson O. Climatic variations in historic and prehistoric times // Svenska Hydrogr. Biol. Kommissionens Skrifter. 1914. V. 5. 26 p
Preis Yu.I., Simonova G.V., Slagoda E.A. Detailed reconstruction of the functional state of the Central Yamal khasyrey as a response to local conditions and regional climate changes in the late Holocene // IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science. 2016. V. 48. Art. 012010. doi: 10.1088/1755-1315/48/1/012010. URL: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1755-1315/48/1/012010/pdf
Pudovkin M.I. Influence of solar activity on the lower atmosphere state // Intern. J. Geomagn. Aeron. 2004. V. 5 (2). GI2007. DOI: 10.1029/2003GI000060
Schulz M., Berger W.H., Sarnthein M., Grootes P.M. Amplitude variations of 1470-year climate oscillations during the last 100,000years linked to fluctuations of continental ice mass // Geophysical Research Letters. 1999. V. 26. P. 3385-3388
Schweinsberg A.D., Briner J.P., Miller G.H., Bennike O., Thomas E.K. Local glaciation in West Greenland linked to North Atlantic ocean circulation during the Holocene // Geology. 2017. V. 45. P. 195-198. DOI: 10.1130/G38114.1
Soon W., Herrera V.M.V., Selvaraj K., Traversi R., Usoskin I., Chen C.-T.A., Lou J.-Y., Kao S.-J., Carter R.M., Pipin V., Severi M., Becagli S. A review of Holocene solar-linked climatic variation on centennial to millennial timescales: Physical processes, interpretative frameworks and a new multiple cross-wavelet transform algorithm // Earth-Science Reviews. 2014. V. 134. P. 1-15. DOI: 10.1016/j.earscirev.2014.03.003
Stuiver M., Reimer P.J. CALIB 7.0.4 Calib Radicarbon Calibration Program. 2005
Stuiver M., Reimer P.J., Reimer R.W. CALIB 7.0.4 Manual. 2007. URL: http://www.calib.qub.ac.uk/crev50/manual/ (accessed: 21.02.2011)
Svensmark J., Enghoff M.B., Shaviv N.J., Svensmark H. The response of clouds and aerosols to cosmic ray decreases //j. Geophys. Res.: Space Phys. 2016. V. 121, is. 9. Р. 8152-8181
Swindles G.T., Patterson R.T., Roe H.M., Galloway J.M. Evaluating periodicities in peat-based climate proxy records // Quaternary Science Reviews. 2012. V. 41. Р. 94-103. DOI: 10.1016/j.quascirev.2012.03.003. URL: https://carleton.ca/timpatterson/wp-content/uploads/Swindles2012QSR41.94-103.pdf
Turner T.E. Swindles G.T., Charman D.J., Langdon P.G., Morris P.J., Booth R.K., Parry L.E., Nichols J.E. Solar cycles or random processes? Evaluating solar variability in Holocene climate records // Scientific Reports. 2016. V. 6. Art. 23961. DOI: 10.1038/srep23961
Usoskin I.G., Gallet Y., Lopes F., Kovaltsov G.A., Hulot G. Solar activity during the Holocene: the Hallstatt cycle and its consequence for grand minima and maxima // Astronomy & Astrophysics. 2016. V. 578. DOI: 10.1051/0004-6361/201527295
Viau A.E., Gajewski K., Sawada M.C., Fines P. Millennial-scale temperature variations in North America during the Holocene //j. Geophys. Res. 2006. V. 111. Art. D09102. DOI: 10.1029/2005JD006031
Vonmoos M., Beer J., Muscheler R. Large variations in Holocene solar activity: Constraints from 10Be in the Greenland ice core project ice core //j. Geophys. Res. 2006. V. 111. A10105. DOI: 10.1029/2005JA011500
Wanner H., Beer J., Butikofer J., Crowley T.J., Cubasch U., Fluckiger J., Goosse H., Grosjean M., Joos F., Kaplan J.O., Kuttel M., Muller S.A., Prentice C.I., Solomina O., Stocker T.F., Tarasov P., Wagner M., Widmann M. Midto Late Holocene climate change: an overview // Quaternary Science Reviews. 2008. V. 27, is. 19-20. P. 1791-1828. DOI: 10.1016/j.quascirev.2008.06.013
Wiles G.C., D'Arrigo R.D., Villalba R., Calkin P.E., Barclay D.J. Century-scale solar variability and Alaskan temperature change over the past millennium // Geophysical Research Letters. 2004. V. 31. L15203. DOI: 10.1029/2004GL020050
Wunsch C. On sharp spectral lines in the climate record and the millennial peak // Paleoceanography. 2000. V. 15 (4). P. 417-424. URL: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1029/1999PA000468
Xu H., Hong Y., Lin Q., Hong B., Zhu Y. Temperature variations in the past 6000 years inferred from 518O of peat cellulose from Hongyuan, China // Chinese Science Bulletin. 2002. V. 47. P. 1578-1584. DOI: 10.1360/02tb9347
Xu D., Lu H., Chu G., Wu N., Shen C., Wang C., Mao L. 500-year climate cycles stacking of recent centennial warming documented in an East Asian pollen record // Scientific Reports. 2014. V. 4. Art. 3611. doi: 10.1038/srep03611
Zhao X.H., Feng X.S. Correlation between solar activity and the local temperature of Antarctica during the past 11,000 years // Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. 2015. V. 122. Р. 26-33. DOI: 10.1016/j.jastp.2014.11.004
