Закономерности сезонного оттаивания пород на площадках CALM в Верхнеколымском нагорье

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

В работе рассматривается пространственно-временное изменение глубины сезонного оттаивания пород на территории Верхнеколымского нагорья, а также ее зависимость от различных природных факторов – от климатических до ландшафтных. В связи с деградацией мерзлых пород вследствие изменения климата данная тема является важной не только с научной, но и с практической точки зрения. Глубина сезонного оттаивания пород влияет на выбор метода строительства при проектировании инженерных сооружений в криолитозоне и ее изменение может негативно повлиять на их эксплуатацию. Работа основана на фактическом материале, полученном в результате комплексных геокриологических исследований 2022–2025 гг. Полевые работы включали в себя наблюдения на двух площадках по методике программы CALM, микрорайонирование площадок по условиям теплообмена поверхности с отложениями. Полевыми и лабораторными методами определены физические свойства пород. Анализ данных температуры воздуха проводился как на основании собственных наблюдений, так и с метеостанции сети Росгидромет. Информация о высоте снежного покрова была получена в результате снегомерных съемок и снегомерных реек с фотоловушками. Для оценки динамики сезонного оттаивания применялся индекс оттаивания, представляющий собой сумму положительных градусочасов с начала перехода средней суточной температуры воздуха выше нуля к моменту измерений. Выявлены различия в режиме сезонного оттаивания на двух схожих по ландшафту площадках, расположенных на расстоянии 20 км друг от друга, связанные с высокой изменчивостью климатических характеристик в горном регионе. В начале периода оттаивания коэффициент вариации составляет 0.25, а к сентябрю – снижается до 0.16–0.20. На глубину сезонного оттаивания пород оказывает влияние мощность торфа: при значениях менее 20 см – глубина оттаивания может достигнуть 60 см, при увеличении – она снижается до 30–40 см. Получены региональные формулы, позволяющие на любой период времени определить глубину сезонного оттаивания в зависимости от суммы положительных градусочасов. Для слабо изученной территории Верхнеколымского нагорья такие результаты позволяют лучше понять закономерности пространственно-временного изменения сезонного оттаивания пород, оценить влияние климатических условий для дальнейшего рационального освоения региона.

Об авторах

Дмитрий Александрович Абрамов

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова; Институт криосферы Земли ТюмНЦ СО РАН

Email: abramovda@my.msu.ru
ORCID iD: 0000-0002-9593-0387
аспирант; кафедра геокриологии геологического факультета; Инженер-исследователь;

Анастасия Алексеевна Михайлова

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: mikh1127@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-0447-234X
магистр; Геологический факультет;

Анастасия Александровна Землянскова

Санкт-Петербургский государственный университет

Email: anastasiazemlanskova@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-2249-5708
младший научный сотрудник;

Ольга Михайловна Макарьева

Санкт-Петербургский государственный университет

Email: omakarieva@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-2532-4306
ведущий научный сотрудник;

Андрей Алексеевич Осташов

Санкт-Петербургский государственный университет

Email: andrey.ostashov@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-5826-4138
младший научный сотрудник;

Полина Андреевна Никитина

Санкт-Петербургский государственный университет

Email: nikitinapolina243@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-2439-2291
лаборант-исследователь;

Список литературы

  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.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

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).