СУЧАСНІ ТЕНДЕНЦІЇ ЗМІН КЛІМАТУ І МЕРЗЛОТИ

Реакції мерзлих порід і кріогенних ландшафтів на кліматичні зміни присвячена велика кількість досліджень. В контексті геоекологічних досліджень важливо звернути увагу на те, де і як мерзлотние умови реагують на зміни клімату. Найбільш суттєво вплинути на стійкість мерзлоти геосистем до потепління, бо на цьому тлі розвиваються небезпечні криогенні процеси, що дестабілізують природну рівновагу і підвищує аварійність інженерних споруд. Особливо актуальні кліматичні зміни в XX-XXI ст. і тренд потепління. Щодо останнього існує три групи гіпотез. Це або антропогенне потепління в результаті парникового ефекту, або результат природних кліматичних коливань, або комбінація двох цих причин (Шполянська, 2008). Нижче розглянуто прогноз реакції мерзлоти на потепління клімату відповідно до сценарію, розробленого на географічному факультеті МГУ. Він розглянуто в монографії «Еколого-географічні наслідки глобального потепління клімату XXI століття на Східно-Європейській рівнині і в Західному Сибіру» (2011).

Кріолітозона є одним з тих регіонів Росії, де реакція на кліматичне потепління може викликати не тільки зміна власне мерзлоти умов, а й перебудову ландшафтів, і значна зміна природних геосистем. Регіон досліджень можливої мерзлотно-кліматичної перебудови природних комплексів охоплює північ європейської частини Росії і Західний Сибір. У мерзлотной відношенні ці території досліджені значно легально, ніж інші регіони кріолігозони Росії, що пов'язано з інтенсивним освоєнням родовищ вуглеводневої сировини, вугілля та інших корисних копалин.

Кліматичні зміни перш за все відбиваються на глибині протаивания, середньорічній температурі мерзлих порід і на площі поширення мерзлоти.

Формування і розвиток мерзлих порід - складний процес, який залежить від трьох головних компонентів природи - клімату, ландшафтів і геологічної будови. Кожен з цих чинників по-різному впливає на складові мерзлотного комплексу. Середньорічна температура ММГ1 (t ^) і глибина сезонногопротаіванія (?) Є результатом взаємодії температури повітря, ландшафтних особливостей, з яких важливі надгрунтові покриви, склад і властивості ґрунтів верхніх горизонтів.

Для аналізу t ^ H?, Необхідно наступне.

  • 1. Отримати розрахунковим шляхом сучасну глибину протаивания (середню за період 1961-89 рр.) І порівняти її з фактичними даними, отриманими в результаті польових експедиційних досліджень.
  • 2. Зібрати якісну і кількісну інформацію за типами і властивостями надґрунтових покривів і грунтів.
  • 3. Розрахувати прогнозну глибину протаивания середню за період 2011-30 і 2046-2065 рр. в зв'язку з потеплінням клімату по гой же методиці.
  • 4. Дати просторову характеристику зміни мерзлотних умов Європейського Півночі і Західного Сибіру.

Для розрахунку глибини протаивания з використана відома формула Стефана в модифікації Г. М. Фельдмана (1977). Класична формула Стефана використовувалася багатьма дослідниками, які вводили в неї ряд додаткових параметрів для отримання більш достовірних результатів. Вибір варіанту Г. М. Фельдмана пов'язаний з тим, що він перевірений на ряді регіонів Європейського Півночі, Західного Сибіру, Далекого Сходу. Вона досить проста в зв'язку з тим, що входять до неї характеристики можуть бути отримані з публікацій і при польових дослідженнях. Формула має вигляд:

де: X - теплопровідність талого грунту, Дж / м - град. - година; Q- сума градусочасов річного періоду; - фазові переходи в грунті, Дж / м 3 ; S - еквівалентний шар напочвенного покриву, м .; р - теплообмін сезонно-талого шару з подстилающими мерзлими породами.

Умови формування q визначаються трьома основними групами факторів: верхні граничні умови (на поверхні землі), нижні граничні умови (середньорічна температура порід, що залягають в основі q), склад і властивості ґрунтів власне протавали горизонту. Верхні граничні умови визначаються у формулі двома характеристиками: сумою градусочасов влітку, коли власне і йде протаіваніс (індексом протаивания Q), і інтегральної оцінкою теплоізоляційних властивостей надґрунтових рослинних покривів, що ускладнюють протаіваніс, - так званий еквівалентний шар 5. Значення одеського форуму визначається наступним чином. Залежно від потужності надґрунтових покривів (головним чином, мохових) і їх теплопровідності розраховується термічний опір моху R , рівне частці від ділення потужності h ш на теплопровідність А,. Потім R замінюється еквівалентним шаром моху S m , в якому враховується теплоізоляція моху відповідно до особливостей ґрунту, на якому покрив знаходиться. Корекція теплоізоляції рослинного покриву з урахуванням грунту - «підкладки» реалізується через теплопровідність грунту (X):

Очевидно, що крім кліматичного індексу протаивания все оегальние характеристики вимагають вивчення ландшафтної ситуації. Основними грунтами, в яких розраховувалася глибина протаивания, є торф, суглинок, пісок. Їх фізичні і теплофізичні характеристики (вологість, щільність, теплопровідність) задавалися і розраховувалися (фазові переходи) з використанням регіональних монофафій і Сніпа (1977). Коефіцієнт р оцінювався за емпіричною залежності р = 1-0,033- / г; , | (Фельдман, 1977). Середньорічна температура порід t задавалася відповідно до узагальненнями в монофафіях і на картах різних масштабів. У прогнозному варіанті t інтерпольованого відповідно до зміни температури повітря та даними з моніторингу (Павлов, 2008).

Ще одна умова розрахунків полягає в тому, що ландшафт- в.о.-грунговие характеристики залишаються незмінними на період тільки 2011-2030 рр. Але опису цих умов в роботах, починаючи з 20-30-х років XX ст. по сьогоднішній день, т. е. майже за століття, не відзначено будь-яких змін у природному ландшафтної структурі регіонів в оглядовому масштабі. Зонально-регіональні риси геосистем стабільні, хоча є локальні зміни мерзлоти, особливо у південній межі криолитозони. Спостерігається як зникнення ММП, так і їх утворення.

 
Переглянути оригінал
< Попер   ЗМІСТ   ОРИГІНАЛ   Наст >