The seasonal thawing depth patterns at calm sites in the Upper Kolyma Highlands

Capa

Citar

Texto integral

Resumo

The object of the study is the spatial and temporal changes of ground seasonal thawing depth in the Upper Kolyma Highlands, as well as its dependence on various natural factors, such as air temperature, snow accumulation, moisture content and sediment composition, terrain microrelief, and the association with a particular landscape type. Given the degradation of permafrost due to climate change, this topic is important not only from a scientific but also a practical perspective. The seasonally thawed depth affects the choice of construction method when designing engineering structures in the cryosphere and its change can negatively affect their operation. This work is based on empirical data obtained from comprehensive geocryological studies. Field measurements included observations at two sites using the Circumpolar Active Layer Monitoring program (CALM), and microzoning of the sites based on surface-sediment heat exchange conditions. The physical properties of the sediments were determined using field and laboratory methods. Meteorological data were collected based on the authors' own observations of air temperature and snow cover height, as well as the weather stations monitoring network. Differences in seasonal thaw patterns were identified at two sites with similar landscapes, located 20 km apart. These differences are related to the high variability of climatic condition in the mountainous region. At the beginning of the thaw period, the coefficient of variation at the sites is 0.25, decreasing to 0.16–0.20 by September. Peat thickness affects the seasonally thawed depth. Regional formulas have been developed that allow to determine active layer depth for any period based on the sum of positive degree hours. For the poorly studied Upper Kolyma Upland, these results provide a better understanding of the patterns of the spatial and temporal changes of permafrost regime.

Bibliografia

  1. Порфирьев Б. Н., Елисеев Д. О., Стрелецкий Д. А. Экономическая оценка последствий деградации вечной мерзлоты под влиянием изменений климата для устойчивости дорожной инфраструктуры в Российской Арктике // Вестник Российской академии наук. 2019. Т. 89, № 12. С. 1228-1239. doi: 10.31857/S0869-587389121228-1239. EDN: BWVJSZ.
  2. Hjort J., Streletskiy D., Doré G., Wu Q., Bjella K., Luoto M. Impacts of permafrost degradation on infrastructure // Nature Reviews Earth & Environment. 2022. Vol. 3. P. 24-38. doi: 10.1038/s43017-021-00247-8. EDN: JSXFHX.
  3. Brown J., Hinkel K. M., Nelson F. E. The Circumpolar Active Layer Monitoring (CALM) program: historical perspectives and initial results // Polar Geography. 2000. Vol. 24. P. 165-258. doi: 10.1080/10889370009377698. EDN: MAWIHP.
  4. Malkova G., Drozdov D., Vasiliev A. et al. Spatial and temporal variability of permafrost in the western part of the Russian Arctic // Energies. 2022. Vol. 15, no. 7. P. 2311. doi: 10.3390/en15072311. EDN: RDGTTA.
  5. Сергеев Д. О., Станиловская Ю. В., Перльштейн Г. З., Романовский В. Е., Безделова А. П., Алексютина Д. М., Болотюк М. М., Хименков А. Н., Капралова В. Н., Мотенко Р. Г., Малеева А. Н. Фоновый геокриологический мониторинг в северном Забайкалье // Криосфера Земли. 2016. Т. XX, № 3. С. 24-32. doi: 10.21782/KZ1560-7496-2016-3(24-32). EDN: WTHOHP.
  6. Kaverin D., Malkova G., Zamolodchikov D., Shiklomanov N., Pastukhov A., Novakovskiy A., Sadurtdinov M., Skvortsov A., Tsarev A., Pochikalov A., Malitsky S., Kraev G. Long-term active layer monitoring at CALM sites in the Russian European North // Polar Geography. 2021. Vol. 44. P. 203-216. doi: 10.1080/1088937X.2021.1981476. EDN: RIEZCO.
  7. Zamolodchikov D. G., Kotov A. N., Karelin D. V., Razzhivin V. Yu. Active-layer monitoring in Northeast Russia: spatial, seasonal, and interannual variability // Polar Geography. 2004. Vol. 28, no. 4. P. 286-307. doi: 10.1080/789610207. EDN: LIKNQV.
  8. Fyodorov-Davydov D. G., Sorokovikov V. A., Ostroumov V. E., Kholodov A. L., Mitroshin I. A., Mergelov N. S., Davydov S. P., Zimov S. A., Davydova A. I. Spatial and temporal observations of seasonal thaw in the Northern Kolyma Lowland // Polar Geography. 2004. Vol. 28, no. 4. P. 308-325. doi: 10.1080/789610208. EDN: LIPPWD.
  9. Маслаков А. А., Рузанов В. Т., Фёдоров-Давыдов Д. Г., Краев Г. Н., Давыдов С. П., Замолодчиков Д. Г., Трегубов О. Д., Шикломанов Н. И., Стрелецкий Д. А. Сезонное протаивание пород в Берингии на фоне современных климатических изменений // Arctic Environmental Research. 2017. № 4. С. 283-294. doi: 10.17238/issn2541-8416.2017.17.4.283. EDN: YWKJSC.
  10. Маслаков А. А. Результаты исследований сезонного протаивания пород в районе пос. Лорино (Восточная Чукотка) // Арктика и Антарктика. 2017. № 1. С. 127-139. EDN: YHVAEN.
  11. Брушков А. В. Проблемы создания системы государственного мониторинга вечной мерзлоты // Фундаменты. 2022. № 3(9). С. 4-9. EDN: SPCPUN.
  12. Макарьева О. М., Абрамов Д. А., Землянскова А. А., Осташов А. А., Нестерова Н. В. Температура многолетнемерзлых пород Верхнеколымского нагорья по данным термометрических скважин за 2021–2022 годы // Криосфера Земли. 2024. Т. 28, № 3. С. 19-33. doi: 10.15372/KZ20240302. EDN: XJQOYL.
  13. Makarieva O., Zemlianskova A., Abramov D., Nesterova N., Ostashov A. Geocryological conditions of small mountain catchment in the Upper Kolyma Highland (Northeastern Asia) // Geosciences. 2024. Vol. 14. P. 88.
  14. Справочник по климату СССР. Чукотский национальный округ и Магаданская область. Вып. 34, ч. 2. М.: Гидрометеоиздат, 1966. 288 с.
  15. Замолотчикова С. А., Зуев И. А. Юкагиро-Анюйский и Колымский регионы // Геокриология СССР. Восточная Сибирь и Дальний Восток. М.: Недра, 1989. С. 293-309.
  16. Букаев Н. А. Основные закономерности режима гигантских наледей в верховьях р. Колымы (на примере Анмангындинской наледи) // Наледи Сибири. М.: Наука, 1969. С. 62-78.
  17. Осташов А. А., Макарьева О. М., Мазурок А. В., Нестерова Н. В., Землянскова А. А. Методика применения беспилотных авиационных систем для оценки морфометрических характеристик наледей // Криосфера Земли. 2025. Т. XXIX, № 4. С. 64-74.
  18. Васильев А. И. Современное состояние ландшафтов водосборного бассейна реки Анмангында // Устойчивость природных и технических систем криолитозоны в условиях изменения климата: материалы Всероссийской конференции с международным участием, посвященной 150-летию М. И. Сумгина. Якутск, 2022. С. 182-186. EDN: MQWFLZ.
  19. Методы геокриологических исследований / под ред. Э. Д. Ершова. М.: Изд-во МГУ, 2004. 512 с.
  20. Мотенко Р. Г., Давлетова Р. Р., Гречищева Э. С., Алексеев А. А. Экспериментальная оценка влияния заторфованности на фазовый состав воды в мерзлых грунтах различного гранулометрического состава // Вестник Московского университета. Серия 4: Геология. 2024. № 1. С. 116-122. doi: 10.55959/MSU0579-9406-4-2024-63-1-116-122. EDN: KBMJOH.
  21. Christiansen H. H. Data on snow cover depletion and ground thawing at two sites at Zackenberg, in high Arctic northeast Greenland, 1996–2000 // Permafrost and Periglacial Processes. 2004. Vol. 15, no. 1. P. 1-10.
  22. Nelson F. E., Shiklomanov N. I., Mueller G. R., Hinkel K. M., Walker D. A. Estimating active-layer thickness over a large region: Kuparuk River Basin, Alaska, USA // Arctic and Alpine Research. 1997. Vol. 29, no. 4. P. 367-378. doi: 10.2307/1551985. EDN: YBAOEM.
  23. Talucci A. C., Loranty M. M., Holloway J. E. et al. Permafrost-wildfire interactions: active layer thickness estimates for paired burned and unburned sites in northern high latitudes // Earth System Science Data. 2024. Vol. 17. P. 2887-2909.
  24. Streletskiy D. A., Shiklomanov N. I., Nelson F. E., Klene A. E., Nyland K. E., Moore N. J. Global observation data show variable but increasing active-layer thickness // American Geophysical Union, Fall Meeting Abstracts. San Francisco, 2020.
  25. Romanovsky V. E., Osterkamp T. E. Interannual variations of the thermal regime of the active layer and near-surface permafrost in northern Alaska // Permafrost and Periglacial Processes. 1995. Vol. 6. P. 313-335. doi: 10.1002/ppp.3430060404. EDN: XXYSRE.
  26. Biskaborn B. K., Smith S. L., Noetzli J., Matthes H., Vieira G., Streletskiy D. A., Schoeneich P., Romanovsky V. E., Lewkowicz A. G., et al. Permafrost is warming at a global scale // Nature Communications. 2019. Vol. 10. P. 264. doi: 10.1038/s41467-018-08240-4. EDN: HTZKKV.

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).