Хронология короткопериодных вариаций климата в голоцене на Северо-Западе России и корреляция с вариациями солнечной активности

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Хронология короткопериодных вариаций климата в голоцене на Северо-Западе России и корреляция с вариациями солнечной активности

Х.А. Арсланов

В.А. Дерганее

Ф.Е. Максимов

И.В. Кудрявцев



Аннотация

короткопериодный климат болотный отложение

Более точное определение возраста радиоуглеродным методом короткопериодных изменений климата в голоцене требует учета короткопериодных изменений концентрации 14С в атмосфере, которые приводят к ошибке датирования до 300 лет. Для исключения данной погрешности была использована модель К. Бронка Рамсея, основанная на сопоставлении радиоуглеродной хронологии изучаемого разреза с хронологией калибровочной кривой. С помощью этой модели был установлен корректированный (смоделированный) возраст всей серии ранее определенных нами радиоуглеродных датировок образцов, отобранных из разрезов верховых болот Никольско-Лютинское, Ширинский Мох и Самбальское на Северо-Западе России. Значения отклонений среднегодовой температуры от ее современного значения (АТ, °С), приведенные в работах в виде графика, были преобразованы в цифровые значения. В итоге был определен моделированный возраст, наиболее приближенный к календарному возрасту и соответствующим значениям АТ всей серии датированных образцов. Определена хронология короткопериодных изменений климата в голоцене, которая демонстрирует синхронность короткопериодных изменений климата в окрестностях изученных разрезов болотных отложений. Данная хронология в большинстве случаев согласуется с хронологией, полученной при изучении природных объектов (озерные, болотные и морские отложения, полярные ледники) во многих регионах мира, а также с хронологией наступания горных ледников.

Хронология короткопериодных изменений климата сопоставлена с хронологией изменений солнечной активности, установленной путем определения концентрации космогенных изотопов 14С в древесных кольцах известного возраста и 10Ве в полярных ледниках. Установлена синхронность короткопериодных изменений климата и изменений солнечной активности в голоцене, которая демонстрирует, что изменения солнечной активности являются одной из основных причин короткопериодных изменений климата в голоцене.

Ключевые слова: болотные отложения, радиоуглеродное датирование, коррекция возраста моделированием, реконструкция палеоклиматов, космогенные изотопы, корреляция изменения климата и солнечной активности



Chronology of the Short-Term Climate Change during the Holocene

in Northwestern Russia and Its Correlation with the Solar Activity Variations

Kh.A. Arslanov, V.A. Dergachev, F.E. Maksimov, J.V. Kudryavtsev

Abstract

In 1996-1999, with our participation, a number of sections of the bog sediments in Northwestern Russia were studied to develop a chronology of the stages in the vegetation and climate evolution during the Holocene. However, the resulting chronology failed to take into account the error in determining the radiocarbon age arising due to the changes in the concentration of atmospheric radiocarbon. To allow for this error and make the chronology more precise and reliable, here we used C. Bronk Ramsey's model based on comparing the radiocarbon chronology of the surveyed section with the calibration curve chronology. Thanks to this model, we were able to calculate the calibrated (modeled) age span of the entire series of radiocarbon dates that had been previously obtained by us for samples taken from the thickest (6.4-6.7 m) sediment layers of the raised bogs Nikolsko-Lyutinskoe, Shirinsky Mokh, and Sambal'skoe in Northwestern Russia. The deviations of the average annual temperature from its present value (AT, °C), which had been represented in our earlier works as a graph, were converted into digital values and employed to define the modeled age that is most approximate to the calendar one and the corresponding values of AT for all the dated samples. The AT values were reconstructed for a period of 200-11000 cal yr. The modeled age of the cooling and warming stages was compared with the age of the stages of low and high solar activity established by counting the number of sunspots and by determining the concentration of cosmogenic isotopes (14C in tree rings of known age and 10Be in polar glaciers). It was revealed that, within the error in the measured values of age and AT, the short-term changes in the average annual temperature occurred simultaneously at three sites of the bog sediments under consideration. The identified changes in the average annual temperature turned out to be synchronous with similar temperature changes in the Northern Hemisphere over the last 1000 years, as well as with the chronologies developed from the GISP 2 polar ice cores and the mountain glacier advances. In general, the comparison of the modeled age of the cooling stages with the corresponding grand minima of solar activity demonstrates the synchronicity of the periods of cooling and low solar activity during the Holocene. It was concluded that short-term climate change depends mainly on variations in solar activity, which is important for predicting and modeling climate shifts.

Keywords: bog sediments, radiocarbon dating, age correction by modeling, paleoclimatic reconstruction, cosmogenic isotopes, correlation of climate change and solar activity

Figure Captions

Fig. 1. IntCal13 calibration curve for the period of 0-14 000 years obtained by dating of the tree rings with known calendar age. Figure inserts show intervals where changes in the calibration curve can be seen: at the top - the interval of 2350-2750 cal yr, at the bottom - the interval of 2900-3100 cal yr. The red and green lines are the IntCal13 [7] and IntCal09 [8] calibration curve trends, respectively.

Fig. 2. Depth-age dependence for the peat samples from the Nikolsko-Lyutinskoe raised bog plotted using the OxCal v4.3.2 calibration program [10]; based on the IntCal 13 calibration curve [7]. C. Bronk Ramsey's P_Sequence model [9] was used (https://c14.arch.ox.ac.uk). The graphs show sample number (index), its uncalibrated radiocarbon age, and data-handling error. For example, LU-3440 R.Date (160,30) corresponds to LU-3440, 160 ± 30 yr in Table 1. Modeled age, cal yr, is the age calibrated with account of the short-term variations in atmospheric 14C and/or the shortterm variations in 14C associated with other causes, such as possible allochthonous input of either younger (by tree roots) or older redeposited carbon.

Fig. 3. Reconstruction of the deviations of the average annual temperature from its current values (AT) for the period of 200-11000 years based on the analysis of the sediments in the bogs Nikolsko-Lyutinskoe (a), Shirinsky Mokh (b), and Sambal'skoe (c).

Fig. 4. a) Large-scale changes in the radiocarbon concentration [6] measured in the blocks of tree rings of known age for the last 11785 years (arrows show the recurrence of these changes), the error of measurements is fractions of percent. b) maximum values of the 14C (A14C) concentration [12] over the last millennium that reoccur every 200 years, correspond to the known minima of solar activity: Wolf, Sporer, Maunder, dots show the experimental data.

Fig. 5. Number of sunspots, smoothed by decades, during the Holocene. The major outbursts coincide with the grand minima and maxima of solar activity [40].

Fig. 6. Changes in solar radiation, W/m2 (a); cosmic-ray neutron flux N, pulses per minute, (b); number of sunspots (c); 10Be concentration, 104/g, (d) [29]; concentration of radiocarbon A14C, %, (e) [30]. Maunder Minimum is a significant decrease in solar activity [30].

Fig. 7. a) Reconstruction of the air temperature in the Holocene based on the 18O oxygen isotope concentration in the GISP 2 ice core from in Greenland [38]: 1 - original data [38], 2 - data smoothed using a bandpass filter with a window of 500 years [24], 3 - (filtered) data smoothed using a bandpass filter with a window of 3000 years [24]. b) Reconstruction of the solar activity over the last 6000 years based on the rates of 14C and 10Be generation in natural archives [23]. The rate of 14C generation was calculated from the 14C concentration in tree rings with regard to the dynamics of the carbon cycle in the ocean [33]. The rate of 10Be generation was measured using the 10Be concentration in the GRIP ice core from Greenland [32]. Both curves were smoothed (filtered) using a bandpass filter with a window of 300-3000 years. c) Periods of cooling and warming in the Northern Hemisphere during the Holocene (over the last 11 000 years): 1 - the end of the last glacial age; 2 - Holocene climatic optimum; 3 - Roman climatic optimum; 4 - migration episode; 5 - medieval warm period; 6 - “little glacial age”; 7 - modern warming period [39].

Fig. 8. Timespan of the large-scale temperature reconstructions for the period of 1000-1979; bold curve 1 - arithmetic mean of five reconstructions after the smoothing [37]; thin curve 2 - reconstruction of the temperature of the Northern Hemisphere [36].



Введение

Реконструкция долгопериодных и короткопериодных (несколько сотен лет) изменений климата в течение голоцена и позднеледниковья является актуальной задачей. Для выявления и более точного датирования короткопериодных изменений климатических параметров необходимо использовать более точную хронологию, основанную на более детальном палинологическом и геохронологическом (С) изучении непрерывно формировавшейся толщи болотных отложений и реконструкции на их основе количественных параметров климата.

В ходе проведенных ранее исследований [1-3] на территории Новгородской и Ленинградской областей были изучены шесть разрезов верховых болот (Никольско-Лютинское, Ширинский мох, Ламмин-Суо, Саккала, Мшинское, Суо) и два разреза озерных отложений (озера Вишневское и Лемболовское). Образцы осадков для последующего спорово-пыльцевого анализа и радиоуглеродного датирования в НИИ географии Санкт-Петербургского государственного университета (СПбГУ) отбирали через каждые 10 см по всей длине керна. Реконструкция количественных параметров климата изученных разрезов была проведена в Институте географии РАН В.А. Климановым [1, 2] с использованием информационно-статистического метода, основанного на статистической корреляции между спорово-пыльцевыми спектрами и современными климатическими условиями, соответствующими второй половине XX в. [4]. Хронология палеоклиматических событий была построена с использованием почти 300 радиоуглеродных датировок, выполненных в лаборатории СПбГУ. Аналогичное исследование верхового болота Самбальское на юге Карелии было проведено Г.А. Елиной с соавторами [5]. Из этих отложений нами были продатированы 50 образцов.

На основе выполненных исследований была представлена хронология изменений растительности и климата Северо-Запада России в позднеледниковье и голоцене, которая включает серию короткопериодных этапов потеплений и похолоданий продолжительностью в несколько сотен лет.

Были определены количественные параметры климата этапов потеплений и похолоданий в позднеледниковье и во всех климатических периодах голоцена и этапов похолоданий между всеми смежными климатическими периодами и в малом ледниковом периоде.



1. Методы

Более точному определению возраста короткопериодных вариаций климата препятствуют короткопериодные вариации концентрации 14С в атмосфере, которые имели место в голоцене и в более ранние периоды [6]. Эти вариации создают на линейных участках калибровочной кривой, построенной путем датирования годичных колец деревьев известного возраста, изгибы и плато концентрации С. В качестве примера можно отметить интервал, где С-возраст, равный 2430-2500 лет, на графике (см. рис. 1) принимает вид плато протяженностью около 300 календарных лет (2370-2670 кал. л.) [7]. В болотных отложениях, формировавшихся, например, со скоростью 1 мм/год, из-за наличия данного плато практически одинаковый 14С-возраст (~2500 14С-лет) будет наблюдаться на протяжении 30 см слоя торфа, образовавшегося в течение 300 кал. л. Подобные интервалы короткопериодных вариаций концентрации С отмечаются на ряде участков калибровочной кривой, на которых корректированный возраст по калибровочным программам определяется с большей ошибкой [6-8].



Рис. 1. Калибровочная кривая IntCal13 для периода 0-14000 лет, полученная путем датирования древесных колец известного календарного возраста. На вставках приведены интервалы, где заметны изменения в калибровочной кривой: вверху интервал 23502750 кал. л., внизу интервал 2900-3100 кал. л. Красной линией указана калибровочная кривая IntCal13 [7] и зеленой - калибровочная кривая IntCal09 [8]

В реконструкциях климата, выполненных в 1995-2001 гг., данная коррекция возраста не вводилась. Поскольку величина этой коррекции сравнима с продолжительностью короткопериодных изменений климата, ее необходимо учитывать.

За последние два десятилетия были разработаны модели «глубина - возраст», которые позволяют ввести коррекцию на вышеуказанные короткопериодные вариации концентрации 14С. Эти модели основаны на сопоставлении радиоуглеродной хронологии изучаемого разреза с хронологией калибровочной кривой, построенной по данным датирования годичных колец деревьев известного возраста [9, 10]. Однако для успешного применения такой методологии коррекции возраста необходимо, чтобы образцы на датирование болотных отложений отбирались с интервалами не более 5-10 см. Примечательно, что ранее отбор проб на датирование из вышеупомянутых болотных отложений нами проводился в основном из каждого 10-сантиметрового слоя по всей толще, что дает возможность применить модель К. Бронка Рамсея [9, 10] для коррекции возраста и тем самым позволяет увеличить точность датирования короткопериодных изменений климатических параметров.

В настоящей работе мы, применяя метод К. Бронка Рамсея, определили смоделированный возраст всей серии полученных нами радиоуглеродных датировок образцов, полученных из трех наиболее мощных (6.5-7.0 м) ранее изученных болотных отложений на Северо-Западе России: разрезов Никольско-Лютинское, расположенного на водоразделе рек Люта и Лемека в юго-восточной части Приильменской низменности, Ширинский Мох в Киришском районе Ленинградской области и Самбальское в южной Карелии. Для всех этих разрезов В.А. Климановым на основе данных спорово-пыльцевого анализа, выполненного Л.А. Савельевой, Н.Л. Гей и Г.А. Елиной, были определены величины отклонений среднегодовой температуры от ее современного значения (AT, °С) в графическом виде 14С-возраст - AT, °С [1, 5]. Для дальнейшего анализа и получения количественных оценок графическое представление (AT, °С) было преобразовано в цифровое. Полученные значения смоделированного возраста этапов похолоданий и потеплений в изученных разрезах мы сопоставили с хронологией короткопериодных этапов похолоданий и потеплений, выявленных на основе изучения большого количества палеоклиматических данных для наземных природных архивов, и динамики горных ледников, высокочувствительных к короткопериодным изменениям климата.

Мы также сравнили хронологию короткопериодных вариаций климата, полученную путем изучения наземных природных архивов, с хронологией подобных вариаций климата, установленной путем измерения содержания космогенных изотопов С и 10Ве в годичных кольцах деревьев известного возраста и в полярных ледниках. Скорость образования этих изотопов в атмосфере находится в пропорциональной зависимости от интенсивности солнечной активности и общего солнечного излучения.



2. Результаты и их обсуждение

2.1 Установление корректированного возраста короткопериодных этапов изменений климата путем моделирования в голоцене на Северо-Западе России

Определение моделированного возраста проводилось с использованием калибровочной программы OxCal v4.3.2 (модели P_Sequence [9, 10]). Полученные результаты (в качестве примера) для Никольско-Лютинского болота представлены на графике «глубина - смоделированный возраст» (рис. 2).



20000 15000 10000 5000 0

Смоделированный возраст, кал. л.

Рис. 2. Зависимость «глубина - возраст» для образцов торфа верхового болота Никольско-Лютинское, построенная с использованием калибровочной программы OxCal v4.3.2 [10]; на основе калибровочной кривой IntCal 13 [7]. Использовалась модель P_Sequence [9] К. Бронка Рамсея (https://c14.arch.ox.ac.uk). На графиках показаны номер образца (индекс), его некалиброванный радиоуглеродный возраст и ошибка датирования. Например, ЛУ-3440 R.Date (160,30) соответствует ЛУ-3440, 160 ± 30 лет в табл. 1. Смоделированный возраст, кал. л., означает калиброванный возраст с учетом коррекции на короткопериодичные вариации 14С в атмосфере и/или кратковременные вариации концентрации 14С, связанные с другими причинами, например c привносом в образец аллохтонного более молодого (корнями растений) или более древнего переотложенного углерода



В табл. 1-3 для всех исследованных болот приведены данные радиоуглеродного, калиброванного и смоделированного возрастов и соответствующие датировкам величины отклонений среднегодовой температуры AT от ее современного значения. Полученные значения AT для изученных разрезов в едином масштабе смоделированного возраста показаны на рис. 3.

В табл. 4 приведены интервалы смоделированного возраста этапов похолоданий и потеплений и соответствующие им отклонения среднегодовой температуры для изученных трех разрезов болотных отложений.

При корреляции приведенных в табл. 1-3 значений возраста и AT образцов из данных разрезов необходимо учитывать погрешности определения этих величин. Большинство датировок были определены со статистической ошибкой до 100 лет, но несколько образцов было датировано с ошибкой вплоть до 140-250 лет. На участках калибровочной кривой, где наблюдаются осцилляции концентрации 14С из-за короткопериодных вариаций содержания 14С в атмосфере, калиброванный возраст определяется по калибровочным программам в более широком интервале возраста. В табл. 1-3 14С-возраст и калиброванный возраст даны со статистической ошибкой 5, соответствующей доверительному интервалу 68.3%. Калиброванный возраст большинства датированных образцов в пределах ошибки ±25 соответствует доверительному интервалу 95.4% и согласуется с моделированным возрастом.

Таблица 1. Радиоуглеродный и смоделированный возраст и значение отклонения среднегодовой температуры (ДТ) образцов из отложений болота Никольско-Лютинское

Номер образца	Интервал, см	14С-возраст, лет	Калиброванный возраст, кал. л.	Смоделированный возраст, кал. л.	ОоЕ-Г<1
ЛУ-3440	50-52	160 ± 30	154 ± 85	253 ± 25	-1.6
ЛУ-3441	50-60	600 ± 50	598 ± 37	339 ± 5	-0.20
ЛУ-3444	80-90	720 ±170	703 ±147	614 ± 21	-1.6
ЛУ-3445	90-100	780 ± 70	728 ± 67	706 ± 19	-0.27
ЛУ-3447	110-120	880 ± 30	804 ± 54	890 ± 12	-1.2
ЛУ-3448	120-130	1170±50	1096 ± 69	992 ± 16	0.13
ЛУ-3451	150-160	1350±40	1271±38	1275±19	0.98
ЛУ-3452	160-170	1380±40	1301±31	1365±20	0.98
ЛУ-3453	170-180	1520 ± 40	1422 ± 56	1474 ± 25	-0.86
ЛУ-3454	180-190	1580 ± 30	1469±39	1584±29	-0.87
ЛУ-3455	190-200	1700 ± 70	1615±88	1744±35	0.81
ЛУ-3456	200-210	2140±70	2141± 102	1916±30	1.4
ЛУ-3457	210-220	2090 ± 80	2080± 110	2058±30	1.1
ЛУ-3458	220-230	2320 ± 80	2366 ± 144	2201±28	0.34
ЛУ-3459	230-240	2200 ± 60	2210±78	2339±29	1.5
ЛУ-3460	240-250	2570 ± 60	2637 ± 99	2536±26	0.50
ЛУ-3461	250-260	2510±40	2597 ± 84	2723 ±16	0.04
ЛУ-3462	260-270	2780 ± 70	2897 ± 83	3001±42	0.96
ЛУ-3463	270-280	3050 ± 60	3247 ± 82	3317±43	0.14
ЛУ-3464	280-290	3300 ± 80	3538±93	3675±61	1.9
ЛУ-3465	290-300	3680 ± 80	4023± 116	4105±62	2.0
ЛУ-3466	300-310	4320 ± 60	4917±89	4582 ± 45	-1.1
ЛУ-3467	310-320	4350 ± 80	4977 ± 132	4869±38	-1.1
ЛУ-3468	320-330	4520 ± 60	5165± 104	5119±40	0.89
ЛУ-3469	330-340	4710±60	5445 ± 83	5365±34	0.22
ЛУ-3470	340-350	4970±110	5728 ± 120	5597±43	2.2
ЛУ-3471	350-360	5070 ± 70	5808 ± 79	5803 ± 44	1.6
ЛУ-3472	360-370	5250±110	6037± 132	6006 ± 48	0.53
ЛУ-3474	380-390	5710± 90	6512± 101	6413±48	2.2
ЛУ-3475	390-400	5730±120	6540± 131	6605 ± 48	2.2
ЛУ-3477	410-420	6140± 90	7031± 118	6997 ± 47	0.94
ЛУ-3478	420-430	6450 ± 90	7363 ± 82	7191±44	-0.04
ЛУ-3480	440-450	7060 ± 80	7879 ± 79	7529±39	1.9
ЛУ-3481	450-460	6760 ± 70	7617±58	7701±38	0.17
ЛУ-3482	460-470	6920 ± 60	7760 ± 65	7902 ± 30	1.7
ЛУ-3489	470-480	6620 ±100	7508 ± 80	8139±28	0.98
ЛУ-3491	490-500	7900±110	8762± 151	8767 ± 63	-0.09
ЛУ-3492	500-510	8250 ± 240	9180 ± 303	9085 ± 60	-1.5
ЛУ-3493	510-520	8130±100	9073 ± 166	9397±50	-1.5
ЛУ-3494	520-530	9040 ±160	10153 ±239	9792 ± 77	-0.32
ЛУ-3495	530-540	9040 ± 250	10181±351	10164±92	-0.32
ЛУ-3497	540-560	9650 ± 240	11032±371	10534 ± 103	-3.0
ЛУ-3499	570-580	10360±140	12177±248	11589±118	-4.5
ЛУ-3500	580-590	10680 ±120	12587 ±129	11922 ± 114	-6.0
ЛУ-3505	630-640	12030±250	14036 ± 393	13191±132	-3.2

Таблица 2 Радиоуглеродный и смоделированный возраст и значение отклонения среднегодовой температуры (AT) образцов из отложений болота Ширинский Мох

Номер образца	Интервал, см	14С-возраст, лет	Калиброванный возраст, кал. л.	Смоделированный возраст, кал. л.	ОоЕ-Г<1
ЛУ-3320	40-42	30 ± 50	120 ± 80	120 ± 20	-1.1
ЛУ-3321	46-48	100 ± 40	130 ± 80	150 ± 20	-0.52
ЛУ-3325	70-80	240 ± 50	250 ±120	420 ± 20	-0.42
ЛУ-3326	80-90	410 ± 50	440 ± 60	520 ± 20	0.030
ЛУ-3327	90-100	480 ± 60	510 ± 60	650 ± 20	-0.42
ЛУ-3328	100-110	980 ± 40	880 ± 50	920 ± 30	1.0
ЛУ-3329	110-120	1320±50	1240 ± 50	1210±30	0.19
ЛУ-3330	120-130	1600 ± 60	1490 ± 70	1470 ± 40	0.21
ЛУ-3331	130-140	1820 ± 40	1750 ± 60	1730 ±30	0.87
ЛУ-3332	140-150	2010±30	1960 ± 40	1960 ± 30	0.94
ЛУ-3333	150-160	2380 ± 90	2470 ±140	2190±30	0.17
ЛУ-3334	160-170	2460 ± 60	2550±110	2410±30	0.15
ЛУ-3335	170-180	2430 ± 60	2520±110	2610±40	0.12
ЛУ-3336	180-190	2600 ± 60	2680 ±100	2820 ± 40	0.38
ЛУ-3337	190-200	2820 ± 60	2940 ± 80	3060 ± 50	1.3
ЛУ-3339	210-220	3230 ± 70	3460 ± 80	3630 ± 60	1.6
ЛУ-3340	220-230	3800 ± 90	4190±130	4010±60	0.68
ЛУ-3341	230-240	4030 ± 70	4540 ±120	4340 ± 60	-0.24
ЛУ-3342	240-250	4090 ± 60	4630±110	4630 ± 60	-0.54
ЛУ-3343	250-260	4250 ± 70	4780±110	4920 ± 60	-0.15
ЛУ-3344	260-270	4590 ± 80	5270 ±150	5260 ± 70	1.6
ЛУ-3345	270-280	5030 ± 90	5780 ±100	5600 ± 60	1.9
ЛУ-3346	280-290	5050 ± 70	5790 ± 80	5850 ± 50	2.0
ЛУ-3347	290-300	5230 ± 80	6020±110	6130±50	2.0
ЛУ-3348	300-310	5500 ±100	6290 ±120	6420 ± 50	1.1
ЛУ-3349	310-320	6120±100	7010±130	6760 ± 50	1.1
ЛУ-3351	330-340	6640 ± 80	7520 ± 60	7340 ± 40	0.20
ЛУ-3352	340-350	7030±110	7850 ±100	7560 ± 40	0.83
ЛУ-3353	350-360	6980 ± 90	7810±90	7740 ± 40	0.88
ЛУ-3354	360-370	7310±100	8140±100	7910±40	0.13
ЛУ-3355	370-380	7540 ± 70	8340 ± 70	8060 ± 20	1.3
ЛУ-3358	400-410	7630 ± 70	8440 ± 60	8430 ± 30	1.0
ЛУ-3359	410-420	7960 ± 70	8820±110	8560 ± 40	0.12
ЛУ-3360	420-430	7890 ± 60	8750 ±120	8660 ± 40	0.27
ЛУ-3362	440-450	8240 ± 80	9220±110	8870 ± 40	0.18
ЛУ-3363	450-460	8190 ± 80	9170±110	8980 ± 40	0.15
ЛУ-3365	460-470	8230 ± 70	9210± 110	9070 ± 30	0.17
ЛУ-3366	470-480	8160±80	9130±120	9160±30	0.13
ЛУ-3367	480-490	8400 ± 60	9410±70	9260 ± 20	1.0
ЛУ-3368	490-500	8580 ± 50	9550 ± 40	9340 ± 20	-1.8
ЛУ-3369	500-510	8400 ± 70	9400 ± 80	9420 ± 20	1.0
ЛУ-3370	510-520	8360 ± 50	9380 ± 70	9510±20	0.79
ЛУ-3371	520-530	8590 ± 70	9580 ± 70	9610±20	-1.6
ЛУ-3372	530-540	8720 ± 80	9740 ±140	9720 ± 30	-0.51
ЛУ-3373	540-550	8790 ± 80	9850 ±160	9830±30	-2.9
ЛУ-3375	560-570	8980 ± 70	10090±110	10040 ± 30	-3.0
ЛУ-3377	580-590	9080 ± 60	10250 ± 70	10260 ± 30	-3.4
ЛУ-3378	590-600	8960 ± 80	10050 ±120	10380±30	-2.8
ЛУ-3379	600-610	9140±130	10330 ± 180	10500±30	-3.0
| ЛУ-3380	610-620	9360 ± 80	10580±130	10630±30	-3.5
ЛУ-3383	640-650	9380 ±100	10630 ± 180	11030±30	-3.8
ЛУ-3384	650-660	9410±90	10680 ±170	11160±30	-3.9
ЛУ-3385	660-670	9850 ±100	11330±170	11330±40	-1.4

Таблица 3. Радиоуглеродный и смоделированный возраст и значение отклонения среднегодовой температуры (AT) образцов из отложений болота Самбальское

Номер образца	Интервал, см	14С-возраст, лет	Калиброванный возраст, кал. л.	Смоделированный возраст, кал. л.	ОоЕ-Г<1
ЛУ-2946	65-80	180 ± 70	173 ± 105	331 ± 62	-0.79
ЛУ-2947	80-95	540 ± 60	572 ± 47	576 ± 42	-0.59
ЛУ-2948	102-117	1170±40	1095±61	984 ± 22	0.55
ЛУ-2967	120-135	1270 ± 70	1186 ± 75	1223±35	1.7
ЛУ-3216	135-150	1340±110	1245±115	1423 ± 48	1.3
ЛУ-2969	150-163	1450 ± 70	1369 ± 67	1619±53	0.65
ЛУ-2970	163-175	1900 ± 90	1838±111	1819± 43	0.90
ЛУ-2971	175-187	2170±40	2197 ± 76	2017±32	1.5
ЛУ-2972	187-200	2140±60	2143 ± 96	2184±41	1.6
ЛУ-2973	200-212	2180±60	2192± 85	2344 ± 44	1.4
ЛУ-2974	212-225	2440 ± 80	2531±116	2580 ± 40	0.48
ЛУ-2975	225-237	2780 ± 60	2889 ± 72	2797 ± 28	0.99
ЛУ-2976	237-250	2780 ± 70	2897 ± 83	2996±35	0.99
ЛУ-2977	250-263	2980 ± 60	3152± 94	3209±34	1.4
ЛУ-2978	263-275	3120±50	3325 ± 64	3416±33	0.99
ЛУ-2979	275-287	3490 ± 60	3763 ± 78	3659±37	1.7
ЛУ-2980	287-300	3420 ± 80	3684 ±104	3896 ± 44	1.6
ЛУ-2981	300-312	3830±80	4236±119	4148±45	1.4
ЛУ-3180	312-325	4120±130	4635 ±174	4409 ± 44	1.3
ЛУ-3181	325-337	4480 ± 70	5125±119	4633±31	-0.22
ЛУ-3182	337-350	4430 ±100	5077 ±146	4815±45	-0.20
ЛУ-3183	350-362	4250 ± 80	4783 ±127	4962 ± 39	0.64
ЛУ-3184	362-375	4670 ± 70	5410±101	5129±31	0.41
ЛУ-3185	375-387	4550 ± 70	5199±126	5296 ± 26	-0.04
ЛУ-3186	387-400	4750 ± 80	5470 ± 93	5459 ± 27	0.71
ЛУ-3187	400-412	4860 ± 60	5592 ± 75	5615±22	0.85
ЛУ-3188	412-425	5310±70	6095 ± 88	5785±18	2.0
ЛУ-3189	425-437	5350±50	6130± 80	6000 ± 26	2.2
ЛУ-3190	437-450	5400 ± 70	6175± 91	6088 ± 28	2.3
ЛУ-3191	450-462	5510±90	6304±101	6219±25	1.4
ЛУ-3192	462-475	5590 ± 110	6396±118	6353±26	1.8
ЛУ-3193	475-487	5750 ± 80	6551±91	6477 ± 24	0.94
ЛУ-3194	487-500	5630 ± 60	6413±68	6608±21	1.7
ЛУ-3195	500-517	5980 ± 70	6824 ± 90	6768 ± 20	1.7
ЛУ-3196	517-535	5770 ± 60	6569±71	6945 ± 8	0.96
ЛУ-3197	535-542	6050 ± 200	6920 ± 232	7439±58	1.4
ЛУ-3198	542-550	6920 ± 90	7766 ± 86	7767 ± 58	1.1
ЛУ-3199	550-562	7550 ± 90	8349 ± 92	8246 ± 54	0.87
ЛУ-3200	562-575	8300 ± 90	9283 ± 118	8772 ± 47	-1.5
ЛУ-3201	575-587	8670 ± 90	9698±136	9142 ± 9	-2.8
ЛУ-3202	587-600	8730 ±120	9800 ±179	9304 ± 22	-2.5
ЛУ-3203	600-617	7730±110	8554±136	±	0.77
ЛУ-3204	617-635	8410±70	9411±79	9654 ± 34	-1.4
ЛУ-3205	635-642	8510±70	9500 ± 54	9816±40	-2.6
ЛУ-3206	642-650	не датирован	-	-	-
ЛУ-3207	650-662	8970 ±100	10053±151	10036±39	-2.6
ЛУ-3208	662-675	8890 ± 80	9983±139	10205 ± 37	-1.9
ЛУ-3209	675-685	9130±80	10325±95	10378±45	-3.7
ЛУ-3210	685-690	9260 ±130	10474 ±176	10507 ± 52	-3.7



Заметную ошибку датирования может вызвать проникновение корешков и корневищ болотных растений, например пушицы и кустарничков, в нижележащие слои, что приводит к инверсии возраста в разрезе торфяника (образцы ЛУ-3481, 3489 (Никольско-Лютинское болото, табл. 1) и ЛУ-3183, 3196 (Самбальское болото, табл. 3)). Модель фиксирует загрязнение образцов более молодым или более древним углеродом.

Точность датирования образца и определения значения AT существенно зависит от скорости торфонакопления. В разрезе Никольско-Лютинского болота торф на глубине 50-250 см накапливался со скоростью 0.83 мм/год, на глубине 250-310 и 470-600 см - 0.28 и 0.30 мм/год соответственно и на глубине 310470 см - 0.48 мм/год (табл. 1). При указанных темпах накопления торфа 10-сантиметровые слои датированного образца торфа формировались соответственно в течение 120, 357 и 208 кал. л.

Понижение скорости торфонакопления также выявлено в отложениях болота Ширинский мох (0.33 мм/год) на глубине 200-340 см и Самбальского болота (0.29 мм/год) на глубине 517-587 см, формировавшихся 9142-6945 и 7340-3060 календарных лет назад от 1950 года (кал. л. н.) соответственно (табл. 2 и 3). При скорости торфонакопления 0.29 мм/год датируемый слой толщиной 10 см формировался в течение 345 лет и значение AT данного образца представляет собой сглаженную среднюю величину за столь длительный интервал времени.

Различия амплитуды изменений среднегодовой температуры в значительной мере обусловлены ошибкой определения реконструированной среднегодовой температуры, равной ±0.6 °С [1, 11], широтой и долготой нахождения изучаемого разреза, возможными локальными условиями окружающей среды и точностью определения возраста этапов похолоданий и потеплений изученных разрезов.

В рассматриваемых трех разрезах болотных отложений выявлены этапы похолодания в интервалах около 330-120, 614-420, 890-650, 1619-1210, 28202410, 4869-4340, 7340-7190, 9397-9085, 11589-10260 кал. л. н. Этапы потепления установлены в интервалах около 1423-920, 2344-1730, 4409-3001, 67684964, 8767-7439, 10205-9420 кал. л. н. (табл. 4, рис. 3). Интервалы моделированного возраста этапов похолоданий и потеплений данных разрезов в большинстве случаев согласуются между собой в пределах погрешности 200-250 лет.

Смоделированный возраст, кал. л.

Рис. 3. Реконструкция отклонений среднегодовой температуры от современных значений (AT) за период 200-11000 лет по данным анализа отложений болот Никольско-Лютин- ское (а), Ширинский Мох (б) и Самбальское (в)

На трех изученных разрезах болотных отложений наименьшие значения AT выявлены в малом ледниковом периоде (МЛП) в интервале около 120-890 кал. л. н. В отложениях Никольско-Лютинского болота фазы похолодания в МЛП определены как 253 ± 25, 614 ± 21 и 890 ± 12 кал. л. н., в отложениях Ширинского болота - 120 ± 20, 420 ± 20 и 650 ± 20 кал. л. н., а в отложениях Самбальского болота - 331 ± 62 и 576 ± 42 кал. л. н. (табл. 1-4). С учетом приведенных выше источников ошибок датирования указанные фазы похолодания могут быть коррелированы с хорошо установленными минимумами солнечной активности Маундера (16451714 гг.), Шпёрера (1416-1534 гг.) и Вольфа (1282-1342 гг.), соответствующими наиболее холодным фазам малого ледникового периода [12]. В фазах похолодания МЛП среднегодовая температура была ниже современной приблизительно на 1.01.6 °С (табл. 4). В течение средневекового потепления около 1423-920 кал. л. н. среднегодовая температура превышала современную на 0.13-1.3 °С. В предшествующем этапе похолодания около 1619-1210 кал. л. н. по данным изучения болот Никольско-Лютинское и Ширинский Мох значение AT понизилось до 0.19...-0.87 °С. В интервале 2344-1730 кал. л. н. среднегодовая температура увеличилась на 0.34-1.4 °С по сравнению с современным значением (Римский период потепления). На рубеже SA/SB периодов около 2800-2400 кал. л. н. значение AT понизилось до 0...-0.5 °С. При потеплении в суббореальном периоде в интервале около 4400-3000 кал. л. н., AT составило около 1.0--2.0 °С. При похолодании на рубеже SB/AT периодов около 4869--4533 кал. л. н. AT понизилось до -0.2---1.1 °С. В атлантическом периоде выделяется два этапа потепления.

Максимальное потепление в AT-периоде наступило около 6368--4960 кал. л. н., когда среднегодовая температура была выше современного значения на 0.6--2.2 °С. В атлантическом периоде около 7340--7200 кал. л. н. наблюдалось кратковременное похолодание, и среднегодовая температура понизилась до современного уровня (AT, 0--0.2 °С). В первой половине AT-периода 8770--7440 кал. л. н. AT находилось в пределах 1--1.9 °С. При похолодании на рубеже AT/BO периодов около 9400--9085 кал. л. н. AT уменьшилось до значения -1.5---2.5 °С. При потеплении в бореальном периоде около 10200--9400 кал. л. н. AT достигло значения 1.0---0.3 °С (в окрестностях болот Никольско-Лютинское и Ширинский мох) и -1.4---1.9 °С (вблизи Самбальского болота). При похолодании на рубеже BO/PB периодов и пребореальном периоде около 11000-10300 кал. л. н. отклонение среднегодовой температуры от современного значения составляло -3.4---4.5 °С.

Данные, приведенные в табл. 4, свидетельствуют о том, что этапы похолоданий и потеплений в пределах вышеуказанных ошибок датирования имели место одновременно в пунктах исследованных болотных отложений, расположенных в северных, центральных и южных районах Северо-Запада России. Синхронность изменений среднегодовой температуры более четко выражена на участках разрезов болотных отложений, формировавшихся со скоростью более 0.4-0.5 мм/год. Менее четко синхронность выражена на участках, где торф накапливался с меньшей скоростью.

Хронология этапов похолоданий и потеплений в голоцене на Северо-Западе России по данным анализа отложений болот Никольско-Лютинское, Ширинский Мох и Самбальское и соответствующая хронология по данным содержания космогенных изотопов 14С и 10Ве. Численные значения смоделированного возраста образцов торфа и отклонений среднегодовой температуры (АТ) приведены из данных табл. 1-3. Обозначения SA, SB, АТ, ВО, РВ означают субатлантический, суббореальный, атлантический, бореальный, пребореальный периоды голоцена соответственно.

Таблица 4. Корреляция хронологии короткопериодных изменений климата на Северо-Западе России с данными других регионов

Периоды похолода-ний и потепле-ний в голоцене	Никольско-Лютинское	Ширинский Мох	Самбальское	Предельные значения возраста и АТ, °С	Возраст по космогенным изотопам
	кал. л. н.	>ОО	кал. л. н.	>ОО	кал. л. н.	>ОО	кал. л. н. (от 1950 г.)	>ОО	кал. л. н. (от 2000 г.)
Фазы похолода-ний в малом леднико-вом периоде	253 ± 25	-1.6	120 ± 20	-1.1	331 ±62	-0.79	330-120	-0.79...-1.6
	614 ± 21	-1.6	420 ± 20	-0.42	576 ± 42	-0.59	614-420	-0.42...-1.6	1619 ±63
	890 ± 12	-1.2	650 ± 20	-0.42	-	-	890-650	-0.42...-1.2
Средневе-ковый этап потепления	1365-992	0.13-0.98	1210-920	0.19-1.0	1423-984	0.55-1.30	1423-920	0.13-1.30	1250-800
Этап похолода-ния в SA-периоде	1584-1474	-0.87	1470-1210	0.19-0.21	1619 ±63	0.65	1619-1210	0.19. ..-0.86	1310 ±40
Римский период потепления	2339-1744	0.34-1.10	1960-1730	0.87-0.94	2344-1813	0.90-1.40	2344-1730	0.34-1.40	от 2245 ± 35 до 1695 ± 15
Похолода-ние на рубеже SA/SB-периодов	2723-2536	0.04-0.50	2820-2410	0.12-0.38	2580	0.48	2820-2410	0.04-0.50	от 2750 ± 60 до 2360 ± 40
Этап потепления в SB-периоде	4105-3001	0.96-2.00	4010-3060	0.38-1.60	4409-3209	1.40-1.30	4409-3001	0.96-2.0	4400-2300
Похолода-ние на рубеже SB/AT-периодов	4869^1582	-1.10	4630	-0.24...-0.54	4815--4533	-0.22...-0.20	4869-4533	-0.22...-1.10	от 4855 ±45 до 4450±20 4955± 15
Максима-льное потепление в АТ-периоде	6605-5119	0.89-2.20	6760-5260	1.10-2.0	6768^1964	0.64-1.70	6768-4964	0.64-2.20	5170 ± 50 5405 ± 25 5860 ± 25
Фаза похолода-ния в АТ-периоде	7191	0	7340	0.20	-	-	7340-7190	0-0.2	7460 ± 20 7300 ± 25 7195 ±25
Потепле-ние в начале АТ-периода	8767-7529	0-1.87	8430-7560	0.83-1.0	8246-7439	0.87-1.40	8767-7439	1.0-1.87	8710 ±20 8515 ±35 8280 ± 20 8120 ±20
Похолода-ние на рубеже AT/ВО периодов	9397-9085	-1.50	9340	-1.8	9304-9142	-1.50...-2.50	9397-9085	-0.50...-2.50	9500-9000
Потепле-ние в ВО-периоде	10164-9792	-0.32	9720-9420	1.0...-0.51	10205-9142	-1.40...-1.90	10205-9420	1.0...-1.9	10150-9700
Похолода-ние на рубеже ВО/РВ и в течение РВ-периода	11589-10534	-(3.0-3.7)	11160-10260	-3.04...-3.9	10507-10378	-3.70	11589-10260	-3.0...-3.7	10300-10150

Представляет интерес сопоставить полученные нами результаты реконструкции с данными для других регионов. В.А. Климанов [11], используя разработанный им информационно - статистический метод определения среднегодовой, июльской и январской температур и среднегодовой суммы осадков для многочисленных разрезов озерных и болотных отложений (более 60), построил количественные палеотемпературные кривые для позднеледниковья и голоцена в шкале времени. Изученные им разрезы простираются от Северо-Запада и центральных регионов России до Дальнего Востока. Наиболее заметные экстремумы похолоданий в голоцене были выявлены в 10700, 9200, 7300, 5100, 3300, 2600, 1800, 1400, 1160, 700, 530, 250, 100 кал. л. н. (от 1950 года). Полученные данные, по мнению В.А. Климанова, свидетельствуют, что в гумидной зоне Северной Евразии температурные изменения были одновременными, но имели различную амплитуду. В северных районах амплитуда изменений температуры была большей, чем в южных.

Указанные экстремумы похолоданий в пределах рассмотренных ошибок определения возраста в основном согласуются с установленной нами хронологией этапов похолоданий в голоцене на Северо-Западе России (табл. 4).

Н.А. Хотинский и В.А. Климанов [14] на основе палинологических исследований и реконструкции количественных параметров климата Половецко-Купанского болота установили экстремумы похолоданий в голоцене около 10800 кал. л. н. (периславское похолодание), 7300, 5150, 2600, 1400 кал. л. н. и в МЛП, которые синхронны приведенным выше экстремумам похолоданий на территории Северной Евразии.

А.А. Величко с соавторами [13] изучили динамику климата и растительности позднеледниковья и голоцена в широтных зонах от 68° до 54° с. ш. от северо-западных до дальневосточных регионов России. На основе палинологических данных изученных разрезов с применением информационно-статистического метода [4] были определены количественные параметры климата этапов потеплений и фаз похолоданий во всех климатических периодах голоцена, похолоданий между всеми смежными периодами и в малом ледниковом периоде.

Экстремумы фаз похолоданий установлены около 10800, 9140, 7300, 5150, 2700, 1400 кал. л. н. Интервалы потепления определены около 11250 (половецкое потепление), 9500 (оптимум BO-периода), 9000-7400 (ранний АТ-период), 6850-5700 (климатический оптимум голоцена), 3800 (оптимум SB -периода), 2000, 950 кал. л. н. (средневековый оптимум). Приведенные числовые данные хронологии этапов потеплений и похолоданий в основном согласуются в пределах ошибки датирования с полученными нами данными для Северо-Запада России (см. табл. 4 и рис. 3).

Рис. 4. а) Крупномасштабные изменения концентрации радиоуглерода [6], измеренной в блоках колец деревьев известного возраста за последние 11785 лет (стрелки указывают на повторяемость таких изменений), погрешность измерений не превышает нескольких долей процента. б) Максимальные значения концентрации 14С (Д14С) [12] последнего тысячелетия, повторяющиеся примерно через 200 лет, соответствуют известным минимумам солнечной активности: Вольфа, Шпёрера, Маундера, точками представлены экспериментальные данные

Е.Ю. Новенко с соавторами проследили изменения растительности и климата в голоцене в центральных районах Русской равнины. Наиболее детально ими изучены отложения болота Старосельский мох на юге Валдайской возвышенности и болота Клюква в бассейне р. Оки [15-17]. Для реконструкции палеоклиматов авторы использовали «метод лучших аналогов» [15]. Согласно построенным ими палеотемпературным кривым, в окрестностях болота Старосельский Мох в интервале 10000-9700 кал. л. н. среднегодовая температура (Сод) в бореальном периоде увеличилась от 0 °С до 1 °С, затем в интервале 9200-8900 кал. л. н. понизилась до 0 °С. В начале атлантического периода 9900-8700 кал. л. н. 1год выросла до 1 °С, затем 8500-8100 кал. л. н. понизилась до -0.5 °C. В интервале 8100-7900 кал. л. н. 1год резко увеличилась до современного значения 4.1 °С. При последующем быстром потеплении 6500-5000 кал. л. н. 1год повысилась на 2-3 °С выше современного значения (голоценовый термический максимум). Около 4800 кал. л. н. произошло похолодание и 1год понизилась до современного значения. Суббореальный теплый период 4700-2900 кал. л. н. (4од на 1-1.5 °С выше современного значения) прервался короткими фазами похолодания 4200, 3500, 2800 кал. л. н., когда 1год понизилась до современного значения.

В субатлантическом периоде 2500-1600 кал. л. н. 1год возросла на 0.5-1 °С [17]. Около 1400 кал. л. н. 1год опустилась на 1 °С. Путем анализа соотношений основных компонентов в спорово-пыльцевых спектрах данного разреза был четко выделен средневековый климатический оптимум в интервале 1200-800 кал. л. н., характеризующийся увеличением 1год на 1.5 °С выше современного значения. В МЛП в интервале 650-400 кал. л. н. 1год уменьшилась на 2.0 °С [15].

Сравнение палеоклиматических кривых для отложений болот Старосельский мох и Клюква показывает синхронность рассмотренных изменений климата [16].

Перечисленные выше фазы похолодания 10000, 9200-8900, 8100-7900, 4800, 4200, 3500, 2800, 1400, 650-400 кал. л. н. в большинстве случаев в пределах ошибки определения возраста сопоставимы с численными показателями фаз похолоданий на Северо-Западе России, приведенными в табл. 4. Этапы потеплений в бореальном (9800-9300 кал. л. н.), раннеатлантическом (8900-7500 кал. л. н.), позднеатлантическом (7000-5000 кал. л. н.), суббореальном (4700-2900 кал. л. н.), раннесубатлантическом (1200-800 кал. л. н.) периодах также согласуются с этапами потеплений на Северо-Западе России (табл. 4). В то же время в изученных двух разрезах амплитуды изменений 1год в бореальном и раннеатлантическом этапах заметно различаются с данными для северо-западного региона (табл. 4).

Среди работ, посвященных реконструкции количественных параметров климата в голоцене, внимания также заслуживают исследования, выполненные в Финляндии, Швеции, Эстонии и Латвии. В Финляндии были изучены отложения озера Лайхаламни на юге страны, в южной Швеции - озера Фларкен, в Эстонии - озера Райгаствере, в Латвии - озера Каряновос [18-21].

По данным реконструкции параметров климата в изученных пунктах в бореальном периоде среднегодовая температура увеличилась и около 90008600 кал. л. н. достигла современного значения. В интервале 8600-8100 кал. л. н. произошло похолодание и 1год уменьшилась на от 0.5 °С [18] до 1.5 °С [19-21]. Авторы реконструкции [19, 21] данное похолодание коррелируют с известным этапом похолодания - «событием 8200 кал. л. н.» - переносом около 8500 кал. л. н. в Атлантический океан холодных ледниковых вод из подпруженных озер Лаврентийского ледникового щита, что ослабило атлантическую меридиональную круговоротную циркуляцию и вызвало похолодание в Северной Америке и Северной Европе [22].

Такой же механизм притока холодных вод от тающих ледников и ослабления термохалинной циркуляции в Атлантическом океане, по мнению авторов обзорной статьи [23], объясняет холодный климат в раннем голоцене в Северной Америке и Северной Европе, хотя летняя инсоляция в этот период была высокой. Отметим, что 11000-10300 кал. л. н. солнечная активность также была высокой (рис. 5).



Рис. 5. Сглаженные по десятилетиям значения чисел солнечных пятен в течение голоцена. Наибольшие выбросы по времени соответствуют главным минимальным или максимальным числам солнечных пятен [40]

Начиная с 8100 кал. л. н. температура 1год быстро растет, и в течение 80004500 кал. л. н. наблюдается наиболее теплая фаза атлантического периода - климатический оптимум голоцена. В Финляндии среднегодовая температура достигла максимального значения в интервале 8000-5800 кал. л. н., на 1.5-2 °С превысив современное значение [18]. В течение 7000-6700 кал. л. н. отмечена фаза похолодания. В юго-восточных районах Эстонии и Латвии в течение 80004500 кал. л. н. максимальная 1год была на 2.5-3 °С выше современного значения [19, 21]. По данным [18-21], начиная с 4500-4300 кал. л. н. до настоящего времени среднегодовая температура постепенно понизилась на 1.5 °С. Приведенные в указанных работах сглаженные палеотемпературные кривые после 4500 кал. л. н. не отражают известные похолодания около 2800-2700 кал. л. н. и малого ледникового периода, а также римского и средневекового этапов потепления. М. Хейккила и Х. Сеппа [18] отмечают, что используемая ими модель «глубина - возраст» не позволяет точно установить короткопериодные события в климатических реконструкциях Северной Европы, поэтому необходимо создать другую высокоразрешающую реконструкцию температуры. Предложенные авторами реконструкции основаны на малом количестве (6-13) радиоуглеродных датировок, что затрудняет корректное датирование короткопериодных изменений климатических событий.

Для определения периодов похолодания в среднем и позднем голоцене Н. Ваннер с соавторами [24] проанализировали данные изменения температуры 46 разрезов голоценовых морских, озерных, болотных отложений и пещерных сталагмитов, расположенных в основном в Северном полушарии. На основе этих данных периоды похолодания были выявлены в следующих интервалах времени: 8600-8000, 6500-5900, 4800-4500, 3300-2500, 1750-1350 кал. л. н. и 1250-1850 гг. Авторы отмечают, что периоды низкой температуры часто совпадают с периодами низкой солнечной активности, но при этом важную роль в короткопериодных изменениях климата могут играть такие процессы, как взрывные извержения тропических вулканов, флуктуации термохалинной циркуляции в Атлантическом океане, изменения интенсивности муссонной системы в Афро-Тихоокеанском регионе и течений в Арктическом бассейне, антропогенные изменения, особенно в XX - XXI вв.

Представленные в табл. 1-4 данные свидетельствуют в основном, с учетом рассмотренных ошибок датирования, о синхронности хронологии этапов похолоданий и потеплений. На трех изученных разрезах болотных отложений на Северо-Западе России наибольшая согласованность хронологии короткопериодных вариаций наблюдается для интервалов, характеризующихся высокой скоростью торфонакопления (около 0.5-1 мм/год). К таковым относится большая часть интервалов изученных разрезов.

Применение методологии высокочастотного датирования и моделирования позволило выявить и продатировать три основные фазы похолодания в малом ледниковом периоде. Установленные в голоцене на Северо-Западе России численные значения короткопериодных этапов похолоданий с учетом отмеченных ошибок датирования в большинстве случаев согласуются с хронологией этапов похолоданий, приведенных в рассмотренных выше работах [11, 13-17, 24], а также с реконструкцией температуры окружающей среды на основе анализа изотопного состава кислорода в кернах льда из Гренландии [24, 38].

2.2 Корреляция этапов похолоданий и периодов наступлений горных ледников

Наступления и отступления горных ледников тесно связаны с изменениями температуры воздуха и количества атмосферных осадков. На высоких и средних широтах этапы наступления ледников коррелируют с многодекадными периодами уменьшения летней температуры [23].

Динамика горных ледников наиболее детально изучена в Швейцарских Альпах. Здесь самые крупные ледники Грейт Алетч (Great Aletch), Горнер (Gomer) и Ловер Гринделвалд (Lower Grindelwald) наступали синхронно в течение 30002600 гг. до н. э., 500-600 гг., 800-900 гг., 1100-1200 гг. и в МЛП в течение 13001385, 1600-1667, и 1820-1860 гг. [26]. По данным Ваннера с соавторами [23], в нескольких частях света горные ледники двигались более или менее одновременно около 5400-4800, 3800, 3100 и 2500 кал. л. н. За последние 2000 лет оледенения происходили в 600, 1050-1150 гг. и 2-3 крупных наступления ледников пришлись на МЛП между 1300 и 1850 гг. В Альпах, Аляске и Скалистых горах ледники достигли максимума в 1300, 1450, 1650, и 1850 гг., которые в целом синхронны с периодами минимума солнечной активности Вольфа, Шпёрера, Маундера и Дальтона соответственно [23]. Близкая хронология наступления ледников установлена и для ледников на Алтае, где большое число обломков древесных стволов были погребены ледниками, наступившими в интервале 1200-1800 гг. Датировки стволов деревьев, установленные дендрохронологическими методами, соответствуют интервалам 1250-1260, 1320-1380, 1440-1510 и 1640-1740 гг. [25, 27]. Приведенные интервалы наступлений ледников хорошо согласуются с хронологией перечисленных минимумов солнечной активности.

Авторы работы [26] провели сравнение флуктуаций вышеупомянутого ледника Грейт Aлетч с вариациями концентрации 14С в атмосфере за последние 3500 лет и выявили тесную корреляцию между указанными параметрами: периодам максимального распространения ледников соответствовали максимальные значения концентрации 14С и, наоборот, минимальному распространению ледников соответствовали минимальные значения концентрации 14С. Наличие такой закономерности, по мнению указанных авторов, поддерживает гипотезу о том, что вариации солнечной активности являются основным фактором формирования климата в западной части Центральной Европы в позднем голоцене. Указанные авторы также установили корреляцию между периодами наступления ледника Грейт Aлетч и периодами высокого уровня 20 озер на Швейцарском плато, горах Юра и предгорьях Альп на севере Франции. Согласно полученным результатам, более высокие уровни озер наблюдались в течение 800-400 гг. до н. э., 650-850, 1050-1250 и 1300-1860 гг. [26]. Последний этап высокого уровня озер состоит из трех фаз, которые в целом синхронны этапам наступления ледников в периоды минимумов солнечной активности Вольфа и Маундера.

М. Магни [28] исследовал динамику изменения уровня 26 горных озер в Швейцарии и Франции в течение голоцена и сравнил полученные данные по изменению уровня озер с изменениями концентрации С в атмосфере (Д14С), коррелируемые с изменением солнечной активности за данный период. Сравнение показывает, что периоды низкой солнечной активности, соответствующие высоким значениям С, наблюдались в периоды высокого уровня озер, в то время как низкие уровни озер имели место в периоды высокой солнечной активности (низкого значения Д14С).

Сопоставление приведенных числовых данных хронологии продвижения крупных горных ледников в ряде пунктов Северного полушария с цифровыми данными хронологии этапов похолоданий в голоцене на Северо-Западе России (табл. 4), с учетом ошибки датирования, в целом свидетельствует о синхронности этапов наступання горных ледников и этапов похолодания на данной территории. Синхронность указанных событий предусматривает единый внешний формирующий фактор, вызвавший эти события, каким может быть уменьшение общего солнечного излучения и солнечной активности.

В изученных трех разрезах болотных отложений на Северо-Западе России фазы похолоданий в МЛП определены 330-120, 614-420 и 890-650 кал. л. н. (табл. 4). В пределах ошибки датирования они могут быть коррелируемы с минимумами солнечной активности Маундера (1645-1714 гг.), Шпёрера (14161534 гг.) и Вольфа (1282-1342 гг.), соответствующими наиболее холодным фазам МЛП [12]. В более ранние периоды этапы похолодания выявлены 15841210, 2820-2410 и 4869-4340 кал. л. н. (табл. 4).

Наиболее крупные ледники в Швейцарских Альпах наступали синхронно 5000-4600, 3000-2600, 1450-1350, 1150-1050, 850-750, 650-565, 350-283, 13090 кал. л. н. (от 1950 г.) [26]. В Альпах, Аляске и Скалистых горах ледники достигали максимума в 1300, 1450, 1650 и 1850 гг. [23]. Сравнение цифровых значений этапов похолодания на Северо-Западе России и периодов наступания горных ледников в целом показывает синхронность этих этапов.



3. Корреляция короткопериодных изменений климата в голоцене и изменений солнечной активности

3.1 Корреляция изменений солнечной активности и содержания космогенных изотопов 14С и 10Ве в атмосфере и природных архивах

Регулярные наблюдения солнечной активности, количественно выраженной числами пятен на Солнце (числа Вольфа), проводятся начиная со времени изобретения телескопа (1610 г.). Детальные исследования изменения параметров общего солнечного излучения, солнечной активности, солнечного магнитного поля, интенсивности галактических космических лучей, скорости образования космогенных изотопов С и 10Ве показывают тесную связь между исследуемыми параметрами. Например, изменения скорости образования 10Ве в течение трех 11-летних солнечных циклов (1975-2010 гг.) показали прямо пропорциональную зависимость между общим солнечным излучением, солнечной активностью и солнечным магнитным полем и обратно пропорциональную зависимость перечисленных параметров с интенсивностью галактических космических лучей и скоростью образования изотопа 10Ве [29].

Результаты исследований изменений перечисленных параметров за последние 400 лет, охватывающие период инструментальных определений чисел солнечных пятен, приведены на рис. 6, из которого следует, что при увеличении общего солнечного излучения синхронно повышается солнечная активность и усиливается экранирующее воздействие магнитного поля Солнца, что приводит к уменьшению потока галактических космических лучей и скорости образования космогенных изотопов 14С и 10Ве. Наоборот, при сокращении интенсивности солнечного излучения, солнечной активности и магнитного поля Солнца увеличивается скорость образования космогенных изотопов.