Лебедева Л.С. 1, Семенова О.М. 3 1 Санкт-Петербургский Государственный Университет 3 Государственный Гидрологический Институт Санкт-Петербург, Россия

Цель Анализ факторов, определяющих глубину сезонного протаивания грунтов, моделирование динамики протаивания в разных условиях и стока воды как взаимосвязанных процессов Задачи Создание информационной базы по материалам исследования Колымской водно-балансовой станции (КВБС) Выбор объектов для моделирования Систематизация свойств почвы и растительности Оценка параметров объектов моделирования Моделирование глубины протаивания в различных условиях КВБС Моделирование стока воды с тем же набором параметров Анализ результатов моделирования

Схема КВБС Объект исследования Колымская водно-балансовая станция (КВБС) Колымская водно-балансовая станция (КВБС) – экспериментальный водосбор (22 км 2 ) в верховьях р.Колымы, где наблюдения ведутся с 1948 Средняя многолетняя температура – -11,6 0 C Осадки – 314 мм/год Каменные осыпи лиственничное редколесье Многолетняя мерзлота Горный рельеф ( м) Территория репрезентативна для северо-востока России

Наблюдения, которые ведутся на КВБС Величина Период наблюдения Частота наблюдения Количеств о станций Сток воды 1948–наст.вр.Ежеминутно, ежедневно7 Метеорологические наблюдения 1948–наст.врРаз в 3 ч.1 Осадки 1948–наст.вр ежеминутно Раз в 5, 10 дн.(зимой), ежедневно (летом) Раз в декаду ежемесячно Снегосъемки 1948–наст.врЕжемесячно, в апредел – раз в 10 дн.5 Испарение 1958–наст.врРаз в 5 дн.4 Испарение со снега 1958–наст.врСент-Окт, Март-Апр раз в сутки1 Испарение с воды 1970–наст.врРаз в декаду1 Энергетический баланс 1958–наст.врРаз в декаду1 Протаивание/промерза ние 1958–наст.врРаз в 5 дн.5 Температура почвы на глубинах 0.1 – 3.2 m 1974–1981ежедневно1 Гидрохимичесике наблюдения 1958–наст.врПериодически2

Модель Гидрограф Распределенная детерминированная модель гидрологических процессов Может применена для бассейнов любых размеров и природных зон Адекватность природным процессам при выборе простейших решений Параметры несут физический смысл Вход – температура, влажность воздуха, осадки Выход – гидрографы в замыкающем створе, водный баланс, переменные состояния почвы и снега

Ландшафты Ландшафты меняются от подножия к вершинам от заболоченного лиственничного редколесья до каменных осыпей Ландшафты КВБС

Глубина протаивания в различных условиях Верх склона: Низ склона : Каменная осыпь Каменная осыпь Отсутствие растительности Отсутствие растительности Слой торфа Слой торфа Заболоченное лиственничное редколесье Заболоченное лиственничное редколесье

Свойства почвы Пористость, б/р Уд.теплоем- кость, Дж/кг* 0 С Уд.теплопровод- ность, Вт/м* 0 С Максимальная водоудерживающ ая способность, б/р Мох Торф Глина с обломками камней Каменная осыпь Материнская порода Основные параметры модели Гидрограф для расчета глубины протаивания и промерзания – водно- и теплофизические свойства почвы

Ориентация склонов Ориентация склона влияет как на глубину протаивания, так и на формирование ландшафта на территории КВБС из-за разного прихода солнечной радиации Приход прямой солнечной радиации на северный и южный склон в течение года Fig.2. The main landscapes of KWBS Ориентация склонов на территории КВБС Северный склон Южный склон

Моделирование протаивания почвы Мерзлотомер 1: Южный склон Отсутствие растительности Каменная осыпь Глубина протаивания достигает 1.7 м m Мерзлотомер 2: Северный склон Кедровый стланик, мохово- лишайниковый покров Торфяный горизонт и суглинок в почвенном профиле Глубина протаивания до 0.7 м Рассчитанная и наблюденная глубина протаивания почвы на двух мерзлотомерах, КВБС

Моделирование стока воды на р.Контактовый (21,7 км 2 ) Территории с различными уклонами, почвами и растительностью были объединены в 3 условно однородные единицы – стокоформирующие комплексы (СФК) Набор параметров, уточненных при расчете глубины протаивания, был использован при моделировании стока воды

Выводы Глубина протаивания почвы имеет высокую изменчивость по территории КВБС и определяется в первую очередь ландшафтом и ориентацией склонов Ландшафты меняются последовательно вверх по склону от заболоченного лиственничного редколесья до лишенной растительности каменной осыпи Важнейшие параметры для вычисления глубины протаивания – физические свойства почвы Модель Гидрограф удовлетворительно рассчитывает глубину протаивания и сток воды на КВБС Подробные гидрометеорологические многолетние измерения, подкрепленные исчерпывающей информацией о почве и растительности, позволяют провести обоснованную корректировку параметров модели и перенести их на территории со схожими условиями

Спасибо за внимание! Работа была выполнена при частичной поддержке гранта Российско- Германской Лаборатории Морских и Полярных Исследований им.Отто Шмидта