Северное Приохотье как часть общей Геосистемы 

Одной из важнейших задач планомерного освоения природных ресурсов, управления техногенными системами  является прогнозирование процессов динамки рельефа и ландшафтов. Базовым элементом любых ландшафтов является рельеф, который непрерывно преобразуется, как в ходе естественного развития, так и при техногенном воздействии. Примерно для 60% территории Северного Приохотья характерен горный тип рельефа. Сложная история его развития, сочетание различных обще региональных и местных факторов обусловили  самые разнообразные морфоскульптурные типы. Поскольку в горных районах на долю склонов приходится около 70% всей площади, то наиболее распространенными современными рельефообразующими процессами в горных районах Северо-Востока являются физическое выветривание, различные способы транспортировки обломочного материала вниз по склонам и аккумуляция. В средних и верхних поясах гор ведущими процессами современной морфодинамики являются выветривание, осыпание, десерпция, оползание, курумообразование, плоскостной смыв, суффозия, солифлюкция, задернение, почвообразование и становление пионерной растительности, сукцессионные смены и выработка оптимальной структуры растительного покрова и др. Среди азональных процессов наиболее существенными в склоновой морфодинамике являются обвалы и оползни, причем часто при существенной роли сейсмических процессов. В пределах морской акватории и на побережье - квазипериодические эвстатические колебания и тектонические движения,  периодические течения (приливы) и квазипериодические штормовые явления, цунами. В районах с альпинотипным рельефом, нередко сопряженными с неогляциальными и современными ледниковыми формами, помимо вышеперечисленных гравитационно склоновых, широко распространены нивально-гляциальные, перигляциальные и криогенные процессы рельефообразования. К азональным рельефообразующим процессам следует также отнести техногенную группу процессов морфообразования. Наиболее распространенным являются археологические образования, различные горные выработки, насыпи, отвалы, дамбы, любые искусственные строительные сооружения и др. 

Все ландшафтообразующие процессы зачастую сопряжены в пространстве и/или наложены друг на друга во времени. Оценка современной динамики нивально-гляциальных, перигляциальных, склоновых и криогенно-склоновых процессов и даже получение отдельных их датировок в интервале позднего голоцена всегда связано с большими трудностями. Они обусловлены, главным образом, плохими коллекторскими и консервирующими свойствами средне и крупнообломочных осадков для радиоуглеродного и палинологического материала. Поэтому для датирования подобных образований в мировой практике все чаще привлекаются нетрадиционные методы и подходы, геоботанический, педологический, дендрохронологический, космоизотопный, лихенометрический и др. 

Связи ландшафтных процессов и механизмы их влияния друг на друга весьма различны. Формирование или выработка конкретной ландшафтной структуры определяется прежде всего группой внешних (глобальных, зональных) первичных факторов, задающих ритмический или периодический характер годового и многолетнего поступления в экосистему внешней энергии - радиации и увлажнения. Эти факторы (климат) во многом определяют биоморфический и, в конечном итоге, таксономический состав локальных сообществ. Они же - спектр и интенсивность ведущих процессов морфолитогенеза и развивающегося современного морфоскульптурного облика ландшафта. Группа факторов преимущественно эндогенного (тектонического) происхождения формирует азональные неоднородности в рельефе поднятия, впадины и уступы. Работа эндогенных факторов выражается в формировании гравитационных потенциалов в рельефе - отклонений поверхности Земли от формы геоида. В то время как группа экзогенных процессов направлена на «ликвидацию» этих отклонений.  Таким образом, направление зональных и азональных факторов (сил) морфогенеза противоположно, а соотношение на разных участках рельефа различно. 

К 70-годам прошлого века огромный объем нового палеогеографического материала по четвертичному периоду, основанный на большом количестве датировок, был относительно легко упорядочен в рамках известной климатической модели Миланковича (Berger, 1987), в основе которой лежит периодическое изменение параметров Земной орбиты - прецессии (26 тыс. лет), наклона эклиптики (42 тыс. лет) и экцентриситета орбиты (92 тыс. лет). В настоящее время ряд палеогеографов возвращаются к этой модели на новом уровне, используя большое количество точных датировок и новых методических приемов. Установлена более точно продолжительность последнего прецессионного цикла земной оси,  составляющая 23,07 тыс. лет (Berger, 1987).  Внутри прецессионного ритма выявлены более короткопериодные,  осцилляции геофизических параметров и глобальной климатической системы. На протяжении голоценового интервала определены основные климатические ритмы, связанные с гравитационными возмущениями системы Земля-Луна и периодическими колебаниями приливообразующих сил (Peterson, 1929; Шнитников, 1973). 

В рамках современных представлений природные процессы эволюции и развития рассматриваются  в составе концепций, среди которых наиболее рациональной представляется группа гелиогеодинамических моделей (Галанин, 2003а). Существенным аспектом данных моделей является ритмический (периодический) характер поступления в геосистему энергии, вовлекаемой в геологический и биологический круговороты и затрачиваемой на развитие и эволюцию ее подсистем. На поверхность Земли энергия поступает в виде электромагнитного и корпускулярного излучения (солнечного ветра) и гравитационных волн, вызавающих океанические и литосферные приливы. Эти энергетические источники имеют жесткие периоды, а ход многих непосредственно связанных с ними земных процессов имеет ритмический характер. 

К настоящему времени эмпирический ряд наблюдений за солнечной активностью составляет более 250 лет, что позволило установить основной период корпускулярного и магнитного излучения в 22 года (закон периодичности Шваббе-Вольфа). Этот главный  период формируется в результате сложения двух 11-летних полупериодов и определяется не только периодичностью солнечного излучения но и закономерно повторяющейся направленной миграцией активных областей на поверхности Солнца от экватора к высоким широтам. Кроме 11 и 22-летнего выделяются еще более коротко-, также длиннопериодные циклы. Однако их обоснованность  менее определенна. 

В то же время большинство природных процессов связаны с «источниками периодичности» опосредованно, поэтому многообразие связей между разными компонентами геосистем приводит к формированию сложных интегративных временных гармоник, образованных путем сложения, интенференционных и когеренционных явлений в ходе перераспределения внешней энергии. В качестве примера рассмотрим флуктуацию интенсивности коллювиальных процессов и региональные температурные аномалии в северной части Охотского моря за последние 300 лет (рис. 23). Температурные характеристики были синтезированы для данной территории в рамках существующей климатической модели на основе интерполяции трендов комплексных климатических данных по опорным разрезам  (Mann et al, 1999). Ближайшая опорная скважина находится в зал. Шелихова. Попытаемся визуально сравнить с ними вариаграмму глобальных температурных  аномалий,  солнечной активности  (Hathaway,  2002)  и концентраци в атмосфере вулканической пыли (Mann et al, 1999). Все данные отложены в одинаковом масштабе и сглажены 5-летним скользящим окном. 

Многолетняя динамика температур в Северном Приохотье, хорошо согласуется с глобальными температурными аномалиями, в то же время она имеет более плавный характер, отвечающий морскому типу климата (Галанин, 2003б). На протяжении последних 300 лет наблюдается общая тенденция к повышению среднегодовых температур. На обеих вариаграммах хорошо выражен температурный минимум начала XX в., более мелкие минимумы на основании этих данных метахронны. Анализ динамики температур и вулканической деятельности, указывает на присутствие в данной «системе» квазиритмической компоненты - значительное увеличение вулканической пыли приводит к понижению глобальных температур. Временной спектр вулканической активности обнаруживает 11-летнюю ритмическую компоненту. 

Гармонический анализ вариаграмм показал (Галанин, 2003б), что интенсивность склоновых процессов гравитационного ряда в Северном Приохотье испытывает колебания с периодами  в 11, 15,  22 и 45 лет (рис.  24). Критерий Колмогорова-Смирнова свидетельствует о высокой значимости первых четырех пиков при использованном типе статистического фильтра. Наиболее значимыми являются 11 и 22-летние периоды, которые определяют около 60% всей дисперсии.  Кроме короткопериодных ритмов, с помощью низкочастотных фильтров выделены гармоники с периодами около 80, 142 и 283 лет, определяющие еще около 10% дисперсии ряда.  Кросс-спектральный анализ показал высокое совпадение 11-летнего ритма динамики коллювиальных процессов в Северном Приохотье с цикличностью солнечной активности. Таким образом, можно полагать, что более 50% дисперсии вариаграммы склоновых процессов гравитационного ряда в Северном Приохотье определяется 11-летним циклом солнечной активности. Остальная вариация, вероятно, определяется другими факторами.

Как показано рядом исследователей, на различия в скоростях горизонтального движения обломков на сухих щебнистых склонах, сложенных одними и теми же породами, основное влияние оказывает уклон и среднесуточная амплитуда температур. Амплитуда температур является определяющей, поскольку движение на сухих щебнепокровных склонах происходит в основном за счет температурной десерпции, а суммарное перемещение складывается из элементарных суточных циклов. При прочих равных условиях, годовая неравномерность хода коллювиальных процессов будет характеризоваться возрастанием их активности весной во время схода снежного покрова и в катастрофические паводки. 

В сложный ритмический характер природных процессов значительную неопределенность вносят квазипериодические явления, например такие как землетрясения. Сильные землетрясения нередко приводят к образованию гравитационных и тектонических дислокаций, осыпанию отдельных обломков и частичному срыву поверхностного чехла в плейстосейстовых областях. Рассмотрим вариаграмму сейсмической энергии, выделившейся в пределах Примагаданья в виде инструментально зафиксированных землетрясений (рис.  24). Незначительный период наблюдений, пока еще не позволяет проводить на основании этих данных надежный анализ корреляционных связей и ритмики сейсмического процесса, однако предварительно можно предполагать о наличии взаимосвязи с землетрясений с солнечной активностью. Причем динамика сейсмической активности прослеживается в противофазе с солнечной. 

Целый спектр факторов, совокупно влияющих на внутригодовые, многолетние и многовековые вариации интенсивности ландшафтных процессов существенно затрудняют расчет их функциональных моделей на основе физико-механических характеристик системных компонентов и климатических факторов. Более того, при исследованиях конкретного временного процесса возникает проблема статистической неопределенности или шума, связанной как со стохастичностью процесса, так и с инструментальными ошибками его наблюдения в природе. Несмотря на это, как заметил А.В.Шнитников, «ритмичность природных процессов и ее строгие или нестрогие, но раскрытые закономерности представляют собой единственный реальный и конкретный путь научного предвидения естественных тенденций развития природных явлений в будущем». (Шнитников, 1973, с. 7). Действительно, только выявление функциональных энергетических механизмов процессов дает возможность их моделирования и количественного прогноза.

Рис.   25. Суммарная сейсмическая энергия (эрг), выделившаяся на территории  Примагаданья и зафиксированная за период инструментальных наблюдений с 1955 по 1990 г. в виде землетрясений с магнитудой выше 1  и солнечная активность по (Hathaway,  2002). Обе вариаграммы осреднены 30-дневным скользящим окном