Программа CALM (Circumpolar Active Layer Monitoring) начала свою

4.5. Сезонное протаивание грунтов в различных ландшафтных условиях. Работы по программе CALM, площадка R-32 (Талнах)

(Каминская М.М.)

Международной ассоциацией по мерзлотоведению (IPA – International Permafrost Association) в целях изучения влияния потепления климата на изменения в криолитозоне организованы две программы: CALM (Циркумполярный мониторинг динамики слоя сезонного протаивания) и TSP (термометрия в глубоких скважинах). Детальные сведения о целях, методах и результатах этой программы были представлены нам во время полевой экскурсии (20.07.2013) на площадку CALM R-32 проф. Ф. Нельсоном (Университет штата Дэлавер, США) и проф. Н. Шикломановым (Университет Дж. Вашингтона, Округ Колумбия, США).

Программа CALM (Circumpolar Active Layer Monitoring) начала свою работу в 1994г. Главная цель программы – изучение реакции изменения глубины сезонно-талого слоя (СТС) на глобальное и региональное изменение климата. Она состоит в получении данных о глубинах сезонного протаивания, выявлении максимальных и их сопоставлении с метеорологическими данными.

Мощность СТС определяют на стандартных площадках, расположенных вокруг Северного и Южного полюсов, на высотах более 1300м в горных районах Центральной Азии, Скандинавских гор и Альп, а также в Андах (рис. 4.5.1.) (http://www.gwu.edu/).

Площадка R-32 заложена в 2005 г. Она расположена (69^°26’00” с.ш., 88^°28’00” в.ш.) в северной части Восточной Сибири на Таймырском полуострове, в Норильско-Рыбнинском междуречье, примерно в 2,5 км юго-восточнее г. Талнаха (Норильский промрайон), и в 1,5 км севернее Хараелахской гряды гор Путорана (рис.4.5.2.). Площадка расположена на озерно-аллювиальной террасе, для нее характерны суглинистые почвы и низкотемпературная многолетняя мерзлота. Климат района умеренно-континентальный с долгими и снежными зимами и коротким холодным летом. В среднем период с отрицательной среднесуточной температурой продолжается 245 дней. Среднегодовая температура воздуха -9,8° С. Средняя температура самого холодного месяца (январь) -27,6^° С, самого теплого (июль) +13.4^° С. Годовое количество осадков – 340 мм. Площадка расположена на субгоризонтальной поверхности, относительные высоты уменьшаются в юго-восточном направлении. Субгоризонтальная поверхность осложнена пинго 30 м в диаметре и 1,5 м в высоту. Пинго окружен понижениями и полигональными торфяниками. Размер полигонов варьируется от 6 до 8 м. в диаметре, они осложнены кочками высотой до 20 см и бугорками 60-70 см в высоту. На исследуемом участке представлена типичная тундровая растительность (кустарниковый, кустарничковый и травянистый ярусы). Размеры площадки 100Ч100 м, 121 точка (http://www.udel.edu/Geography/calm/).

В ходе практики на площадке CALM (R-32) нами проведены измерения глубины СТС. Методика проведения измерений описана в главе 1. После промеров для каждой точки вычислили средние значения, затем по сетке построили Карту мощности СТС (рис. 4.5.3) и цифровую модель поверхности подошвы СТС (рис.4.5.4). Среднее значение глубины протаивания составило 59,4 см, максимальное – 110 см, минимальное – 20см. Стандартное отклонение – 14,53.

Метеорологическая обстановка в июле 2013 г. в период с до 25 июля представлена в таблице 4.5.1, данные были предоставлены Норильской метеообсерваторией.

Таблица 4.5.1

Метеоданные Норильского района, май-июль 2013 г.

Месяц	Т ср. сут.,°С	Сумма положительных градусо-часов	Осадки, мм
Май	1,7	2289,6	25,3
Июнь	11,3		21,5
Июль (до 25 июля)	18,5	11116,8	3,6
Всего	9,9	21554,4	50,6

Переход среднесуточных температур через ноль происходил несколько раз 10-12 мая, 15-22 мая и с 25 мая температура не опускалась ниже нуля градусов. Наибольшее количество осадков выпало в мае; июль 2013 года был аномально теплым и сухим.

Точки распределены по различным ландшафтным местностям следующим образом: 30 принадлежат распученным торфяникам, бугорковато-кочковатой поверхности, 27 – мочажинам, 15 – бугру пучения и пятнам-медальонам, а значит, полученные значения в большей мере определяются слабо дренированными участками.

Наиболее сильно протаивание происходит на переувлажненных участках с периодически промывным водным режимом, таких как понижение у бугра пучения (максимальное значение). Поскольку, несмотря на переувлажненность, дренирование происходит, а значит воды не оказывают длительного отепляющего воздействия, а также в пределах пятен-медальонов, поскольку их центральные части лишены растительного покрова и имеют плоскую поверхность, следовательно равномерно прогреваются, а также сложены легко протаивающим малольдистым суглинистым материалом. Меньшие значения протаивания отмечены на бугре пучения. Факторами, благоприятствующими протаиванию, является ранний сход снежного покрова, выпуклость поверхности; однако достаточно хорошо развитый растительный покров весной уменьшает поступление тепла к поверхности бугра. По той же причине невелики значения и в пределах мочажин, ложбин и полос стока, на кочковато-бугорковатых, сложенных с поверхности суглинками, поверхностях.

Таблица 4.5.2.

Сумма градусо-часов и основные параметры глубин СТС за 2010 и 2013 гг.

Год	Сумма положительных градусо-часов	Среднее значение глубины СТС, см	Минимально значение глубины СТС, см	Среднее отклонение
2010 (до 25 июля)	13036,8
2013 (до 25 июля)	21554,4	59,4

Как видно из таблицы, в 2010 году толщина СТС почти в 2 раза меньше чем в 2013 году, что в свою очередь находится в прямой зависимости от числа положительных градусо-часов. Столь резкое изменение не может быть вызвано только возрастанием годовой или сезонных температур, поскольку энергетические затраты на плавление льда велики. Скорее всего, это вызвано увеличением количества летних осадков, несущих значительное количество тепла. Увеличение стандартного отклонения говорит о увеличении дифференциации толщины слоя сезонного протаивания в зависимости от положения участка в рельефе.

Различные типы местностей по-разному реагируют на увеличение количества осадков, это определяется типом водного режима): менее зависимы от увлажнения – бугор пучения и кочковато-бугорковатые поверхности, существование мерзлоты в мочажинах, ложбинах стока и в меньшей степени на распученных торфяниках наоборот, заметно реагирует на изменения.

В целом, в течение последних отмечается увеличение глубины сезонного протаивания в пределах площадки CALM, таким образом реагирует мерзлота на изменение климата. Изучение реакции мерзлоты имеет важное значение для климатических прогнозов и инженерно-строительных оценок.

Рис. 4.5.4. Цифровая модель подошвы СТС

Рис. 4.5.3. Карта-схема толщины сезонно-талого слоя (СТС)

Дата добавления: 2015-08-29