Геокриологические условия южнотундровых ландшафтов Европейского Севера и Западной Сибири Малкова Г.В., Украинцева Н.Г., Дроздов Д.С., Коростелев Ю.В. Институт криосферы Земли СО РАН Работа выполнена при поддержке грантов РФФИ интеграционных программ Президиума СО РАН и международных проектов Thermal State of Permafrost (TSP) Университета Аляски (Фербенкс, США) и Circumpolar Active Layer Monitoring (CALM)

Анадырь Чокурдах Чабыда (Якутск) Чара Тикси Кулар Воркута Норильск Действующие геокриологические стационары на территории криолитозоны России В 80-е годы ХХ в. функционировало более 60 стационаров. В настоящее время продолжают работу около 15.

Международные проекты GTN-Р, CALM и TSP позволили оснастить скважины современными средствами измерений. Все полученные данные передаются в единую базу. Global Terrestrial Network for Permafrost (GTN-Р) Расположение скважин и площадок мониторинга

Болванский Надымский Марре-Сале Васькины Дачи Уренгойский ИКЗ СО РАН - действующие объекты геокриологического мониторинга

Стационар Болванский Стационар Уренгойский 30 лет наблюдений 35 лет наблюдений

Климатические и ландшафтные условия

Климатическая норма (среднее значение за гг.) среднегодовой температуры воздуха (Тв) для метеостанции Болванский составляет 4,7°C, а в среднем за последнее десятилетие повысилась до 3,1°C. Для метеостанции Тазовский климатическая норма практически в два раза ниже и составляет 9,2°C, но в среднем за последнее десятилетие также сильно повысилась до 7,7°C. Имеющиеся различия среднегодовой Тв целиком обусловлены отличием среднезимних температур, так как среднелетняя температура воздуха для обеих метеостанций достаточно близка (около +10°C). Сумма положительных температур для данных метеопунктов (а также и для рассматриваемых стационаров) составляет 30…35оСмес, что определяет их местоположение в подзоне южной тундры. Температура воздуха по данным метеостанций «Мыс Болванский» и «Тазовский»

Температура воздуха в теплый период года Условные обозначения: (1-6) норма сумм температуры воздуха в теплый период, °C·мес: 1 – менее 15; 2 – 15-30; 3 – 30-45; 4 – 45-60; 5 – 60-75; 6 – более 75; 7 – относительный индекс протаивания n th ; 8 – южная граница криолитозоны; 9 - метеостанции Температура воздуха в холодный период года Условные обозначения: (1-6) норма сумм температуры воздуха в холодный период, °C·мес: 1 – менее -60; ; ; ; ; 6 – более -220; 7 – относительный индекс промерзания nf; 8 – южная граница криолитозоны; 9 - метеостанции Среднегодовая температура воздуха Условные обозначения: Синие линии – для периода нормы Красные линии – для последнего десятилетия

Повышение температуры воздуха в теплый период года в криолитозоне России Условные обозначения: (1-6) норма сумм температуры воздуха в теплый период, °C·мес: 1 – менее 15; 2 – 15-30; 3 – 30-45; 4 – 45-60; 5 – 60-75; 6 – более 75; 7 – относительный индекс протаивания n th ; 8 – южная граница криолитозоны; 9 - метеостанции Повышение температуры воздуха в холодный период года в криолитозоне России Условные обозначения: (1-6) норма сумм температуры воздуха в холодный период, °C·мес: 1 – менее -60; ; ; ; ; 6 – более -220; 7 – относительный индекс промерзания nf; 8 – южная граница криолитозоны; 9 - метеостанции Коэффициент n th (относительный индекс протаивания), равный отношению суммы летней температуры воздуха в гг. к ее норме. Если n th = 1, стабильная температура в летний сезон; n th > 1, потепление в летний сезон Коэффициент n f (относительный индекс промерзания), равный отношению средней суммы зимней температуры воздуха за гг. к ее норме. Если n f = 1, стабильная температуры в зимний период; n f < 1, потепление в зимний период Изменчивость среднегодовой температуры воздуха Повышение t вз относительно климатической нормы: 1- сильное, t вз > 1,0оС; 2 – умеренное, 0,7 t вз 1 C; 3 – изолинии t вз для периода климатической нормы климатическая норма – среднее значение параметра за гг

Изменение толщины снежного покрова на севере России ( ) Условные обозначения: 1- незначительные изменения толщины снега (±10 см); 2 – увеличение толщины снега на см; 3 – сокращение толщины снега на см; 4 – территория вне криолитозоны; 5 –южная граница криолитозоны; 6 - метеостанции

Карта метеорологического риска криолитозоны России Условные обозначения: (1-8) - баллы риска; 9- южная граница криолитозоны, 10 – граница сплошного распространения мерзлоты с поверхности; 11 - метеостанции + + Области криолитозоны, имеющие от 1 до 3 баллов, можно отнести к слабому метеорологическому риску. Это, прежде всего – дельта реки Лена, северная Якутия и, частично, - южная Якутия. В общей сложности такие территории зпнимают 8% площади криолитозоны. Области умеренного метеорологического риска (4-5 баллов) охватывают значительно большие площади криолитозоны (63%). Сюда относятся обширные территории Средней и Восточной Сибири, частично – юго- восточная часть Западной Сибири. Западная и восточная части криолитозоны России попадают в область высокого метеорологического риска (6-8 баллов). Максимальный риск по нашей оценке характерен для севера Западной Сибири и Чукотки (7-8 баллов), здесь наблюдается отепляющее влияние на мерзлые толщи всех рассмотренных климатических параметров. Области высокого метеорологического риска охватывают чуть менее 30% криолитозоны России

Характеристика поверхностных отложений стационаров Болванский и Уренгойский Для обоих стационаров характерен очень близкий гранулометрический состав поверхностных отложений, что свидетельствует об их генетическом единстве. Большое количество пылеватой фракции во всех разновидностях горных пород - результат интенсивного морозного выветривания деятельного слоя

Фациальная структура площадок Болванский Уренгойский Условные обозначения : фации тундр (1-6): 1 ровные лишайниковые; 2 бугорковатые кустарничково-травяно-мохово- лишайниковые; 3 бугорковатые кустарничково-лишайниковые; 4 бугорковато-кочковатые багульниково- лишайниковые; 5 пятнистые ивняково-мохово-лишайниковые; 6 пятнистые кустарничково-травяно-мохово- лишайниковые; 7 склоны ивняковые; 8 склоны ивняково-ерниковые; 9 ложбины заболоченные ивняково- ерниковые; 10 микрозападины заболоченные багульниково-пушицево-лишайниковые; 11 травяно-моховые болота; 12 бугорки и валики, с ивняками и ерниками; 13 старые колеи вездеходов; 14 новая гарь; 15 узлы сетки Фациальная структура площадок очень близка: на дренированной слабовыпуклой вершине увала преобладают фации бугорковатых тундр, нередко – с пятнами-медальонами, а на склонах – кустарниковые тундры (ерники, ивняки). Встречаются отдельные заболоченные мочажины

Мониторинг глубины сезонного протаивания

Мощность торфа на площадке Болванский (в среднем 5 см) Глубина СТС на площадке Болванский (в среднем на каждом пикете сетки за период гг.) Болванский Динамика глубины протаивания за весь период наблюдений Глубина протаивания пород на площадке УКПГ15 (в среднем на каждом пикете сетки за период гг.) Осреднённая для фаций глубина СТС на Уренгойской (УКПГ-15) площадке Уренгойский Мощность торфа на площадке Уренгойский (в среднем 7 см)

Глубина протаивания пород контролируются, прежде всего, среднелетними температурами воздуха и оказывается сходной на обоих стационарах. Результаты мониторинга свидетельствуют о значительных колебаниях мощности СТС в зависимости от фациальных условий площадок. Средняя глубина протаивания в многолетнем цикле варьирует в пределах см от среднего многолетнего значения, но существенного тренда увеличения глубины протаивания ММП не отмечается

Мониторинг температуры пород

0oC0oC

Среднегодовая температура ММП в различных ландшафтных условиях. Болванский Болванский Скв. 51. Дренированная тундра на бровке озера Скв. 55. Полигональный торфяник в стадии деградации Скв. 59. Типичная тундра, вершина увала

Изменения температуры СТС в целом повторяют ход изменения среднегодовой Тв, хотя с меньшей амплитудой. Среднегодовая температура деятельного слоя колебалась с 1983 по 2010 гг. от 3,5 до 0,4°C. За счет аномально теплой и снежной зимы 2010/2011 гг. среднегодовая температура пород СТС еще больше повысилась и стала опасно приближаться к 0°C (переходный тип протаивания). Создались реальные предпосылки для отрыва кровли мерзлоты.

Technogenic impact Среднегодовая температура ММП в различных ландшафтных условиях Уренгойский стационар

Общим в реакции криолитозоны на потепление климата является то, что наибольшие темпы повышения температуры ММП (на глубине 10 м) характерны для низкотемпературных ландшафтов, а наименьшие – для высокотемпературных. Температура СТС за счет потепления последних трех лет приблизилась к 0оС, что создает предпосылки к отрыву кровли ММП на площадке Болванский.

ВЫВОДЫ Стационары Болванский и Уренгойский имеют сходные геологические, геоморфологические и ландшафтные условия. На обоих стационарах близки среднелетние температуры воздуха и условия снегонакопления. Среднегодовая температура воздуха на севере Западной Сибири оказывается ниже на 5°C, чем на Европейском Севере, что достигается за счет более суровых условий в зимний период. Глубина протаивания пород контролируются, прежде всего, среднелетними температурами воздуха и оказывается сходной на обоих стационарах. Результаты мониторинга свидетельствуют о значительных колебаниях мощности СТС в зависимости от фациальных условий площадок. Средняя глубина протаивания в многолетнем цикле варьирует в пределах см, но существернного тренда увеличения глубины протаивания ММП не отмечается Низкие среднегодовые и среднезимние температуры воздуха в Западной Сибири определяют достаточно суровые геокриологические условия в тундровых ландшафтах с температурами ММП 4…5°C, в то время как на Европейском Севере они попадают в интервал 1…2°C. Скорости повышение температуры ММП в естественных ландшафтных условиях в 2…4 раз меньше, чем воздуха.

Благодарим за внимание!