Приведены результаты многолетнего геокриологического мониторинга на восьми стационарах в западном секторе российской Арктики. Потепление климата составило около 2.8 °С (1970-2018 гг.). Получены данные о динамике среднегодовой температуры в сезонноталом слое и толще многолетнемерзлых пород доминантных ландшафтов в различных биоклиматических зонах (типичная тундра, южная тундра, лесотундра, северная тайга). Предложено выделять три стадии устойчивости мерзлоты по отношению к потеплению климата: устойчивая мерзлота, неустойчивая мерзлота и мерзлота в стадии активной деградации. Показано, что деградация мерзлоты вызвала активное развитие растительного покрова и смещение границ биоклиматических зон к северу на 30-40 км (1975-2018 гг.).
The results of a long-term permafrost monitoring, which have been obtained at eight permafrost stations in the western sector of Russian Arctic, are presented. Increase in mean annual air temperatures in this area has reached approximately 2.8 °С (1970-2018). The data on mean annual temperature dynamics have been obtained for the active layer and upper permafrost for dominant landscapes of various bioclimatic zones: typical tundra, southern tundra, forest tundra, and northern taiga. Three stages of permafrost stability under the warming climate were determined: stable permafrost, unstable permafrost, and actively degrading permafrost. It was shown that permafrost degradation leads to active development of vegetation and migration of the boundaries of bioclimatic zones 30 to 40 km towards the north (1975-2018).
Идентификаторы и классификаторы
В последние десятилетия проблема деградации мерзлоты при потеплении климата в Арктике стала приоритетной. Мерзлота играет важную роль в глобальных изменениях климата, балансе парниковых газов, изменениях арктических экосистем и условий природопользования в арктических регионах [Nelson et al., 2001; Hinzman et al., 2005; Romanovsky et al., 2010; AMAP, 2011; IPCC, 2013]. Потепление климата в западном секторе российской Арктики фиксируется после 1970 г. Здесь наблюдаются повышение температуры воздуха и увеличение продолжительности теплого периода, изменение количества атмосферных осадков, возрастание толщины снежного покрова [Павлов, Малкова, 2005].
Список литературы
1. Анисимов О.А., Белолуцкая М.А., Лобанов В.А. Современные изменения климата и природной среды в области высоких широт Северного полушария // Метеорология и гидрология, 2003, № 1, с. 18-30. EDN: RYZDVT
2. Васильев А.А., Дроздов Д.С., Москаленко Н.Г. Динамика температуры многолетнемерзлых пород Западной Сибири в связи с изменениями климата // Криосфера Земли, 2008, т. XII, № 2, с. 10-18. EDN: JTGMTJ
3. Васильчук А.К., Васильчук Ю.К. Инженерно-геологические и геохимические условия полигональных ландшафтов острова Белый (Карское море) // Инж. геология, 2015а, № 1, с. 50-65. EDN: TSMNGV
4. Васильчук А.К., Васильчук Ю.К. Инженерно-геологические и геохимические условия полигональных ландшафтов в районе устья реки Тамбей (север полуострова Ямал) // Инж. геология, 2015б, № 4, с. 36-54. EDN: UHRIHZ
5. Геокриологический словарь / Под ред. В.В. Баулина, В.Э. Мурзаевой. М., ГЕОС, 2003, 140 с.
6. Геологический словарь / Под ред. К.Н. Паффенгольца, Л.И. Боровикова, А.И. Жамойды и др. М., Недра, 1973, т. 1, 487 с.
7. Каверин Д.А., Пастухов А.В., Новаковский А.Б. Динамика глубины сезонного протаивания тундровых мерзлотных почв (на примере площадки циркумполярного мониторинга деятельного слоя в Европейской России) // Криосфера Земли, 2017, т. XXI, № 6, с. 35-44. EDN: YLJYUI
8. Малкова Г.В., Коростелев Ю.В., Садуртдинов М.Р. и др. Современные климатические изменения и температурный режим многолетнемерзлых пород Европейского Севера // Сб. докл. расширенного заседания Науч. совета по криологии Земли РАН “Актуальные проблемы геокриологии” (Москва, 15-16 мая 2018 г.). М., Унив. книга, 2018, т. 1, с. 98-104.
9. Мельников В.П., Скворцов А.Г., Малкова Г.В. и др. Результаты изучения геокриологических условий арктических территорий с помощью сейсмических методов // Геология и геофизика, 2010, т. 51, № 1, с. 171-180. EDN: KZLGCF
10. Методические рекомендации по гидрогеологическому и геокриологическому изучению верхних горизонтов пород при региональных и поисковых работах на нефть и газ в криолитозоне / Отв. ред. С.Е. Гречищев, Е.С. Мельников. М., ВСЕГИНГЕО, 1989, 108 с.
11. Павлов А.В. Мерзлотно-климатический мониторинг России: методология, результаты наблюдений, прогноз // Криосфера Земли, 1997, т. I, № 1, с. 47-58. EDN: QCWLEJ
12. Павлов А.В. Современные изменения климата на севере России / А.В. Павлов, Г.В. Малкова. Новосибирск, Акад. изд-во “Гео”, 2005, 80 с. EDN: QKFIQJ
13. Прик З.М. Климатическое районирование Арктики // Тр. ААНИИ. Л., 1971, т. 304, с. 72-84.
14. Романовский В.Е. Температурный режим вечной мерзлоты Аляски последних 20 лет // Материалы Междунар. конф. “Теория и практика оценки состояния криосферы Земли и прогноз ее изменений”. Тюмень, ТюмГНУ, 2006, т. 1, с. 96-101.
15. Садуртдинов М.Р., Скворцов А.Г., Царев А.М. и др. Опыт применения волновых методов геофизики в криолитозоне // Тр. Междунар. геол.-геофиз. конф. “ГеоЕвразия 2018. Современные методы изучения и освоения недр Евразии”. Тверь, ООО “ПолиПРЕСС”, 2018, с. 675-679. EDN: XMUCBF
16. Шур Ю.Л. Верхний горизонт толщи мерзлых пород и термокарст. Новосибирск, Наука, 1988, 213 с.
17. AMAP. Snow, Water, Ice and Permafrost in the Arctic (SWIPA). Arctic Monitoring and Assessment Programme (AMAP), Oslo, Norwey, 2011, 15 p.
18. Biskaborn B.K., Lanckman J.-P., Lantuit H. et al. The new database of the Global Terrestrial Network for Permafrost (GTN-P) // Earth Syst. Sci. Data, 2015, vol. 7, p. 245-259,. DOI: 10.5194/essd-7-245-2015 EDN: UZZBGH
19. Biskaborn B.K., Smith S.L., Noetz L.J. et al. Permafrost is warming at аglobal scale // Nature Communications, 2019, vol. 10, p. 264,. DOI: 10.1038/s41467-018-08240-4 EDN: HTZKKV
20. Boike J., Nitzbon J., Anders K. et al. A 16-year record (2002-2017) of permafrost, active layer, and meteorological conditions at the Samoylov Island Arctic permafrost research site, Lena River Delta, northern Siberia: an opportunity to validate remote sensing data and land surface, snow, and permafrost models // Earth Syst. Sci. Data Discuss., 2018, vol. 11, p. 261-299,. DOI: 10.5194/essd-2018-82 EDN: WUOLRX
21. Brown J., Hinkel K.M., Nelson F.E. The Circumpolar Active Layer Monitoring (CALM) Program: research designs and initial results // Polar Geogr., 2000, vol. 24, No. 3, p. 166-258.
22. Burn C.R. The thermal regime of cryosols // Cryosols (Permafrost-Affected Soils) / J. Kimble (Ed.). Berlin, Heidelberg, New York, Springer-Verlag, 2004, p. 391-414.
23. Drozdov D.S., Malkova G.V., Ukraintseva N.G., Korostelev Yu.V. Permafrost monitoring of southern tundra landscapes in the Russian European North and West Siberia // Tenth Intern. Conf. on Permafrost. Salekhard, The Northern Publisher, 2012, vol. 2, p. 65-70.
24. Hinzman L.D., Bettez N.D., Bolton W.R. et al. Evidence and implications of recent climate change in northern Alaska and other arctic regions // Climatic Change, 2005, vol. 72, No. 3, p. 251-298. EDN: MEJZNB
25. IPCC, 2013. Climate Change 2013. The Physical Science Basis // Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change / T.F. Stocker et al. (Eds.). Cambridge, Cambridge University Press, 2013, 1535 p.
26. Linderholm H.W., Nicolle M., Francus M. et al. Arctic hydroclimate variability during the last 2000 years: current understanding and research challenges // Clim. Past, 2018, vol. 14, p. 473-514,. DOI: 10.5194/cp-14-473-2018 EDN: XXQLWP
27. Mazhitova G., Ananjeva-Malkova G., Chestnykh O.V., Zamolodchikov D.G. Active layer spatial and temporal variability at European Russian Circumpolar Active Layer Monitoring (CALM) sites // Permafrost and Periglacial Processes, 2004, vol. 15, No. 2, p. 123-139. EDN: LILYCN
28. Nelson F.E., Anisimov O.A., Shiklomanov N.I. Subsidence risk from thawing permafrost // Nature, 2001, vol. 410, p. 889-890. EDN: LGOXFF
29. Nicolsky D.J., Romanovsky V.E. Modeling long-term per mafrost degradation // J. Geophys. Res.: Earth Surface, 2018, vol. 123, 10.1029/2018JF004655. Oberman N.G. Contemporary permafrost degradation of the. DOI: 10.1029/2018JF004655.ObermanN.G.Contemporarypermafrostdegradationofthe
30. European north of Russia // Proc. of the Ninth Intern. Conf. on Permafrost / D.L. Kane, K.M. Hinkel (Eds.) (Fairbanks, June 29-July 3, 2008). Fairbanks, Alaska, 2008, vol. 2, p. 1305- 1310.
31. Osterkamp T.E., Romanovsky V.E. Evidence for warming and thawing of discontinuous permafrost in Alaska // Permafrost and Periglacial Processes, 1999, vol. 10, No. 1, p. 17-37. EDN: YBRTQA
32. Romanovsky V., Drozdov D., Oberman N. et al. Thermal state of permafrost in Russia // Permafrost Periglacial Processes, 2010, vol. 21, No. 2, p. 136-155. EDN: MXNXKD
33. Romanovsky V.E., Kholodov A.L., Marchenko S.S. et al. Thermal state and fate of permafrost in Russia: First Results of IPY // Proc. of the Ninth Intern. Conf. on Permafrost /D.L. Kane, K.M. Hinkel (Eds.) (Fairbanks, June 29-July 3, 2008). Fairbanks, Alaska, 2008, vol. 2, p. 1511-1518. EDN: PZCVIX
34. Shur Yu.L., Jorgenson M.T. Patterns of permafrost formation and degradation in relation to climate and ecosystems // Permafrost and Periglacial Processes, 2007, vol. 18, No. 1, p. 7-19. EDN: XUQXVQ
35. Smith S., Romanovsky V., Lewkowicz A. et al. Thermal state of permafrost in North America: a contribution to the International Polar Year // Permafrost Periglacial Processes, 2010, vol. 21, No. 2, p. 117-135. EDN: MXNXKD
36. Streletskiy D., Anisimov O., Vasiliev A. Permafrost de gradation // Snow and Ice-Related Hazards, Risks and Disasters. New York, Elsevier, 2015a, p. 303-344,. DOI: 10.1016/B978-012-394849-6.00010-X
37. Streletskiy D.A., Sherstiukov A.B., Frauenfeld O.W., Nelson F.E. Changes in the 1963-2013 shallow ground thermal regime in Russian permafrost regions // Environ. Res. Lett., 2015b, vol. 10, p. 125005. EDN: WRHGDT
38. Walker D.A., Raynolds M.K., Daniëls F.J.A. et al. The Circumpolar Arctic Vegetation Map // J. Veget. Sci., 2009, vol. 16, No. 3, p. 267-282. EDN: LIXTKD
39. URL: https://www.rp5.ru/ (дата обращения: 01.09.2019).
40. URL: http://www.meteo.ru/data (дата обращения: 01.09.2019).
Выпуск
Другие статьи выпуска
30 июня 2019 г. на 85-м году жизни после тяжелой, продолжительной болезни скончалась Людмила Семеновна Гарагуля – видный ученый, профессор кафедры геокриологии геологического факультета МГУ, доктор геолого-минералогических наук, лауреат Государственной премии РФ в области науки и техники, заслуженный деятель науки РФ.
Представлены результаты электроразведочных исследований строения многолетнемерзлой толщи в районе стационара Парисенто на полуострове Гыданский. По данным электромагнитных зондирований предполагаемая мощность многолетнемерзлой толщи составляет 210-300 м. Электротомография разреза показала, что толща пород, включающая пластовые льды, характеризуется удельным электрическим сопротивлением, превышающим миллион ом-метров. Это ограничивает чувствительность метода ниже глубин 50-75 м. Показано, что закрепление глубокозалегающих проводящих слоев, выделенных по данным электромагнитных зондирований, слабо влияет на ошибку инверсии данных электротомографии. Однако введение слоев с закрепленным электросопротивлением на глубине привело к улучшению модели для геологической интерпретации. Установлено, что пластовые льды между озерами Круглое и Парисенто не имеют сплошного распространения, как представлялось ранее по данным бурения. Выделена линейная область пониженного электросопротивления пород, которая, вероятно, связана с палеоруслом, соединяющим озера в прошлом. Численным моделированием тепловых полей установлены несквозной талик под оз. Круглое глубиной 140 м и сквозной талик под оз. Парисенто. Рассмотрено влияние трехмерных проводящих неоднородностей в виде подозерного талика и озера на распределение удельного электрического сопротивления в дву- и трехмерных геоэлектрических моделях.
Приведено сравнение мощностей установок типа “ГЕТ”, работающих на хладагентах - углекислоте и аммиаке. Показано, что мощность установки с углекислотой всегда выше мощности установки с аммиаком.
Для оценки изменения газопроницаемости мерзлых песчаных грунтов в условиях гидратообразования при отрицательной температуре проведено специальное экспериментальное моделирование. Эксперименты выполнены на оригинальной установке, позволяющей определить газопроницаемость дисперсных пород в условиях замораживания и гидратонасыщения. В ходе опытов получены данные по изменению газопроницаемости мерзлых песчаных грунтов, насыщенных метаном или диоксидом углерода, в условиях гидратообразования при температуре -5 °С. Установлено, что при гидратообразовании в мерзлых песчаных образцах происходит снижение газопроницаемости, величина которой зависит от начального льдосодержания. Получена зависимость снижения газопроницаемости от степени перехода порового льда в гидрат. При этом тип газа-гидратообразователя влияет на интенсивность снижения газопроницаемости мерзлых песков во времени.
Рассмотрены динамика площади морских льдов в Северном полушарии и изменение инсоляции на разных высотных уровнях в полярных районах как возможные факторы изменения общего содержания озона в атмосфере. Установлено, что годовой ход общего содержания озона тесно связан с годовым ходом и многолетними изменениями площади морских льдов в Северном полушарии. На основе регрессионной модели выполнен оценочный прогноз общего содержания озона до 2050 г. Показано, что в этой модельной концепции следует учитывать криосферный фактор изменения общего содержания озона в атмосфере (площади морских льдов в Северном полушарии и инсоляции на разных высотных уровнях в полярных районах).
Рассмотрены особенности строения и состава поздненеоплейстоценовых повторно-жильных льдов в обнажении ледового комплекса на пологом склоне хребта Кулар в западной части Яно-Индигирской низменности. Установлен возраст ледяных жил, которые формировались 47-42 и 37-32 тысяч лет назад. В те чение этого времени дважды фиксируются относительно высокие температуры вегетационного периода, которые повышались настолько, что были достаточны для произрастания деревьев. Относительно теплый летний сезон способствовал активизации склоновых процессов и накоплению склоновых едомных толщ.
Издательство
- Издательство
- СО РАН
- Регион
- Россия, Новосибирск
- Почтовый адрес
- 630090, Новосибирская обл, г Новосибирск, Советский р-н, пр-кт Академика Лаврентьева, д 17
- Юр. адрес
- 630090, Новосибирская обл, г Новосибирск, Советский р-н, пр-кт Академика Лаврентьева, д 17
- ФИО
- Пармон Валентин Николаевич (ПРЕДСЕДАТЕЛЬ СО РАН)
- E-mail адрес
- sbras@sb-ras.ru
- Контактный телефон
- +7 (495) 9381848