ИЗМЕНЕНИЯ КЛИМАТА И ДОЛГОПЕРИОДНЫЕ ФЛУКТУАЦИИ ЧИСЛЕННОСТИ АТЛАНТИЧЕСКОГО ЛОСОСЯ
Численность Атлантического лосося за последние 50 лет изменялась синфазно динамике численности главных промысловых рыб Северной Атлантики: трески и сельди с максимумом в 1960-1970-х гг.
Динамика численности лосося тесно коррелирует с индексом “меридиональной” Атмосферной Циркуляциии (ACI) и противофазна долгопериодным изменениям глобальной температурной аномалии (dT).
В соответствии с динамикой климатических показателей (глобальной dT и “меридиональной” ACI), можно предполагать, что общая численность Атлантического лосося будет постепенно возрастать с начала века приблизительно до 2020-2030-х гг.
Климат океана и климат прилегающей суши через кормовые условия, температуру, осадки, гидрологический и ветровой режим влияют на все этапы жизни Атлантического лосося. (Friedland 1998).Численность пополнения стада Атлантического лосося в значительной мере зависит от природных условий в первый год морского периода жизни смолтов, что непосредственно отражается на уловах лосося и численности его нерестовой популяции. Долгопериодные изменения уловов атлантического лосося рассматриваются как достоверный индикатор колебаний его общей численности (Friedland et al. 1993, 1998).
Целью этой работы было выявление связи динамики климатических показателей и численности атлантического лосося (1),а также возможности прогнозирования долгопериодных изменений популяции лосося на ближайшие 10-20 лет (2).
МАТЕРИАЛ И МЕТОД
Данные об уловах Атлантического лосося с 1950-х гг. приведены в работах Фридланда и соавт. (Friedland et al. 1993; Friedland 1998).Наиболее детальная статистика уловов атлантического лосося за период с 1960 по 1999 приведена в изданиях ICES (Anonimous 2000). Данные об уловах лосося на Европейском севере России содержатся в монографии (Казаков, Веселов 1998). Долгопериодные тренды промысловых рыб приводятся по официальной статистике ФAO из работ (Klyashtorin 1997, 1998).
Временной ряд глобальной температурной аномалии (dT) за 1861-1999 гг. взят из работы (Bell et al. 2000). Индекс Атмосферной Циркуляции (ACI) Вангенгейма-Гирса (Гирс 1973) характеризует крупномасштабные процессы атмосферного переноса, подразделяемые по направлению движения воздушных масс на “меридиональную” включающую перенос воздушных масс с севера на юг и обратно, и “зональную”, включающую движение воздушных масс в западно-восточном (зональном) направлении (Klyashtorin 1998).
Интегральные кривые “зонального” и “меридионального” АCI за 1891-1999 гг. представлены на рис 4. Временные ряды интегральной ACI и с 1891-го по 2000-й гг. были любезно предоставлены Отделом долгосрочного метеорологического прогноза Института Арктики и Антарктики в С. Петербурге.
Удаление вековых трендов климатических временных рядов проведено с использованием статистической
программы Statgraphics (1988).
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Динамика общих уловов Атлантичеcкого лосося за последние 50 лет представлена на рис. 1.
Рис. 1. Уловы Атлантического лосося в главных регионах Северной Атлантики (4- летнее сглаживание)
Хорошо видно, что уловы лосося в целом по Северной Атлантике и в главных регионах его воспроизводства (Европейском и Американском) возрастали с 1950-х гг., достигли максимума в 1970-х, после чего начали постепенно снижаться. Улов лососей российского Севера составляет менее 10 % от общих, не имеет выраженного максимума, но демонстрирует тенденцию к постепенному уменьшению с начала 1960-х.
Сходство трендов долгопериодных уловов атлантического лосося главных регионов дает возможность предполагать существование общих природных факторов, определяющих динамику популяций лосося Северной Атлантики.
Уловы Атлантического лосося составляют лишь небольшую часть общих уловов главных промысловых рыб Северной Атлантики. Представляет интерес, насколько динамика уловов Атлантического лосося соответствует динамике уловов главных промысловых видов Северной Атлантики
На рис. 2 представлены кривые долгопериодных изменений уловов лосося и главных промысловых видов Атлантики: сельди и трески. Динамика уловов всех трех видов достаточно близка и максимум уловов приходится на конец 1960-х — начало 1970-х гг.
Рис. 2. Динамика уловов Атлантического лосося, Атлантической трески и сельди (4-летнее сглаживание)
Общий улов трески и сельди в максимуме достигает 8 млн. т и превышает улов атлантического лосося примерно в 600 раз. Сходство долгопериодных изменений численности всех трех видов, по-видимому, обусловлено влиянием общих природных (климатических) факторов.
С какими климатическими показателями могут коррелировать уловы лосося и главных промысловых видов Северной Атлантики?
Главный показатель климатических изменений в полушарном и глобальном масштабе — глобальная температурная аномалия приземного слоя воздуха (dT) инструментально измеряемая 140 лет (рис. 3 А, Б). Межгодовые вариации dT очень велики и для достоверной оценки хода климатического тренда необходимо их сглаживание скользящим осреднением. Из рис.3А хорошо видно, что сглаженная кривая dT испытывает мультидекадные флуктуации на фоне векового повышающегося температурного тренда (Сонечкин и др. 1997; Sonechkin 1998).
После удаления векового линейного тренда (Statgraphics 1988) динамика dT демонстрирует приблизительно 60-летние периодические флуктуации с максимумами около 1870-х, 1930-х и 1990-х гг. (рис.3 Б).
Рис. 3. Динамика глобальной аномалии приземной температуры воздуха (dT) 1861-1998
Другой важный показатель долгопериодных изменений климата — Индекс Атмосферной Циркуляции (ACI), характеризует перенос воздушных масс в меридиональном или зональном направлениях (Klyashtorin 1998).
На рис. 4 представлены долгопериодные тренды “меридионального” и “зонального” ACI за период с 1891
по 1999 гг., изменяющиеся в противофазе.
Рис. 4. Сравнение динамика “зональной” и “меридиональной” ACI 1891-1998
Сопоставление основных климатических показателей, dT и ACI, показывает, что ход кривых dT и “зональной” ACI практически совпадает (рис. 5А), тогда как изменения dT и “меридиональной” ACI (рис. 5Б) происходят в противофазе.
Рис. 5. Динамика “зональной” и “меридиональной” ACI и глобальной dT со снятым вековым трендом 1861-1998.
А — динамика “зональной” ACI и dT; Б — динамика “меридиональной” ACI и dT 142
Это означает, что максимумы,“меридиональной” ACI соответствуют периодам похолоданий (снижению глобальной dT), а максимумы “зональной” ACI периодам потеплений (увеличению глобальной dT).
Как было показано ранее (Klyashtorin 1998), динамика уловов главных промысловых видов Северной Атлантики: трески и сельди тесно коррелирует с ходом “меридиональной” ACI, а максимумы уловов приходятся на периоды похолоданий. Динамика уловов Атлантического лосося (рис. 6) также хорошо коррелирует с ходом “меридиональной” ACI (коэф. корреляции 0.72),и соответствует динамике общей рыбопродуктивности Северной Атлантики.
Рис. 6. Динамика уловов Атлантического лосося и “меридиональной” ACI (4-летнее сглаживание)
Уловы тихоокеанских лососей достигают величины более 1 млн.т. и превышают улов Атлантического лосося почти в 100 раз. Представляет интерес, насколько согласуются долгопериодные тренды уловов лососей Северной Атлантики и Северной Пацифики. Ранее (Klyashtorin 1997, 1998) было показано, что 80-летний тренд уловов тихоокеанских лососей тесно коррелирует с ходом “зональной” ACI. Динамика уловов атлантического лосося, напротив, коррелирует с ходом “меридиональной” ACI, а уловы лососей Северной Атлантики и Северной Пацифики изменяются в противофазе .(коэф.корреляции r = -0.8), (рис. 7). Максимумы численности тихоокеанских лососей совпадают с периодами потеплений, а максимум численности атлантического с периодом похолодания.
Рис. 7. Сравнение динамики уловов Атлантического и Тихоокеанских лососей (4-летнее сглаживание)
Можно ли представить возможные изменения численности Атлантического лосося на ближайшие 10-20 лет?
Долгопериодный тренд будущих уловов возможно оценить на основе представлений о циклическом характере флуктуаций климата и связанных с ним флуктуаций численности лососей.
60-70 летняя цикличность изменений климата Земли показана в ряде недавних работ известных климатологов (Schlesinger, Ramankutti 1994; Minobe 1998, 1999). Приблизительно 60-летняя цикличность изменений климата и рыбопродуктивности в Атлантике и Пацифике показана в работах (Кляшторин, Сидоренков 1996; Klyashtorin 1998). Приблизительно 60-летняя периодичность флуктуаций численности тихоокеанских лососей за последние 140 лет показана рядом авторов (Beamish, Bouillon 1993; Klyashtorin, Smirnov 1995; Klyashtorin 1997).
50-70 летняя периодичность колебаний численности наиболее массовых видов (сардин и анчоусов) за последние 1500 лет выявлена на основе реконструкции численности рыб по результатам послойного анализа колонок донных отложений для регионов Калифорнийского и Перуанского апвеллинга (Baumgartner et al. 1992; Baumgartner et al. in prep.).
По данным анализа O18 ледовых кернов гренландского ледового щита за последние 1500 лет выявлена 60-70 летняя цикличность колебаний температуры воздуха (Dansgaard et al. 1975).
Анализ колец роста долгоживущих деревьев в арктическом регионе за последние 2000 лет показал 70-100 летние флуктуации летних температур (Briffa et al. 1990 ).
Совпадение хода реконструированных и инструментально измеренных температур показано на рис. 8, где 60-70-летние циклические колебания dT за последние 400 лет реконструированные по ледовым кернам хорошо согласуются с ходом глобальной dT по инструментальным измерениям (Klyashtorin 2001).
Рис. 8. Циклические флуктуации температурной аномалии реконструированной по содержанию изотопа О
в ледовых кернах Гренландского ледового щита за последние 400 лет
в сравнении со сглаженным трендом инструментально измеренной dT за последние 140 лет
Исходя из приблизительно 60-летней цикличности изменений климата, можно предполагать, что текущий цикл подъема температуры, начавшийся в 1970-х должен пройти через максимум в начале 2000-х и завершиться в 2020-2030-х гг. очередным снижением глобальной dT.
В соответствии с 60-летней цикличностью изменений меридиональной ACI можно предполагать, что следующий цикл ее увеличения, начавшийся в конце 1990-х, достигнет максимума в 2020-2030-х (Klyashtorin 1998).
Максимум прошлой “меридиональной” эпохи ACI 1950-1970-х совпадал с максимумом общей рыбопродуктивности Северной Атлантики и максимумом уловов Атлантического лосося. Первые признаки наступления новой “меридиональной” эпохи ACI уже наблюдаются по увеличению в настоящее время численности и уловов атлантической сельди (Klyashtorin 1998.). В соответствии с тесной корреляцией численности атлантического лосося и хода “меридиональной” ACI, в ближайшие 10-20 лет вероятен постепенный рост общей численности атлантического лосося.
Вероятная будущая динамика численности Атлантического лосося представлена на рис. 9.
Рис. 9. Динамика “меридиональной” ACI и будущих уловов Атлантического лосося
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Численность атлантического лосося изменяется синфазно с численностью главных промысловых рыб Северной Атлантики: треской и сельдью.
Динамика численности лосося тесно коррелирует с индексом “меридиональной” ACI и противофазна флуктуациям глобальной dT.
В соответствии с динамикой климатических показателей (глобальной dT и “меридиональной” ACI), можно предполагать, что общая численность Атлантического лосося в ближайшее десятилетие будет возрастать приблизительно до 2020-2030-х гг.
Л.Б. Кляшторин
Всероссийский Институт Рыбного Хозяйства и Океанографии (ВНИРО), Москва
Смотрите также