ПРОГНОЗ МЕРЗЛОТНО-КЛІМАТИЧНОЇ ПЕРЕБУДОВИ НА 2011-2030 РР.

Західна сибірь.Кріолітозона Західного Сибіру тягнеться приблизно від широтного коліна р. Обі (62 ° с. Ш.) До північного берега півострова Ямал (73 ° с. Ш.) На протязі близько 1500 км. В її межах добре простежується широтна мерзлотной зональність, що поєднується з ландшафтної. З півдня на північ острівна мерзлота в зонах середньої і північної тайги змінюється масивно-острівної в зоні північної тайги, переривчастої мерзлотою в зонах північної тайги і лісотундри, і суцільний мерзлотою в тундрі на півостровах Ямал, Таз і Гидан. Відповідно до цього ММП з півдня на північ займають все більші площі. На півдні острова і масиви мерзлих порід зустрінуті в торфу, далі на північ вони спостерігаються і в суглинку, і приблизно з широти 66 ° с. ш. на самій півночі тайги, в лісотундрі. Далі в тундрі мерзлота зустрічається або на більшій частині території (переривчаста мерзлота), або на всій території із суцільною мерзлотою в будь-яких грунтах.

На великій території криолитозони Західного Сибіру підвищення середньорічної температури повітря за період 2011-2030 рр. вельми нерівномірно. Воно мінімально (на 0,2-0,7 ° С) на півдні і заході, в т. Ч. На Заході Ямалу, і збільшується на схід до 2,8-3,6 ° С, особливо значно на широтах 66-68 ° с. ш. Широтно-довготні температурні тенденції екстраполювалися на середньорічну температуру мерзлих порід. Одночасно враховувалося зміна значення температури від складу грунтів і ландшафтної ситуації. В однакових кліматичних умовах мінімальна температура у торфу, а максимальна в пісках.

На період 2011-2030 рр. радикальних змін в кріоліті гозо- нс нс прогнозується. 11овишсніс середньорічної температури мерзлих порід очікується в межах 0,1-2,0 ° С. Воно мінімально в островах мерзлоти торфовищ у південній межі і максимально в пісках південній тундри півостровів Ямал, Таз, Гидан (68 ° с. Ш.). Відповідно до теплофізичними властивостями торфовища є найбільш інертними грунтами, а піски швидше за все реагують на кліматичні зміни, через що мерзлі норди в торфовищах зберігаються аж до південного кордону криолитозони (62 ° с. Ш.), А в пісках - тільки в лісотундрі (з 66 ° с. ш.) і тундрі.

Глибина сезонногопротаіванія, як і середньорічна температура порід, визначається не тільки кліматичними змінами, а й ландшафтно-грунтовій ситуацією. За період 2011-2030 рр. протаіваніс в торфі збільшиться на 2-5 см, що представляє відчутну величину тільки на крайній півночі. Це 15-20% сучасної потужності сезонноталого шару. У суглинках з півдня на північ відносна глибина протаивания увелі'чівается з 5-8 до 14-21%. Головна роль у збільшенні належить підвищенню середньорічної температури повітря і сумі літніх градусочасов (індекс протаивания). Найменші зміни повинні бути в гідроморф- них ландшафтах, найбільші - в дренованих. В пісках така ж тенденція, але, природно, кількісні показники змін більше. З півдня на північ глибина протаивания в межах «піщаних» ландшафтів змінюється від 7-12 до 19-20%, т. Е. Чим більше сучасна глибина протаивания, тим менше її відносне збільшення. Причина - і клімат, і ландшафт. На північ значно зменшується теплоизолирующее вплив надґрунтових покривів, їх потужності та термічного опору. У центральній частині криолитозони піски не завжди «скуті» мерзлотою. При потеплінні таких ландшафтів можливо багаторічне протаіваніс, відрив покрівлі ММГ1 від поверхні землі, стає більше.

Потепління клімату 2011-2030 рр. в криолитозоне більшою мірою скажегся на стані мерзлих порід, їх температури і глибині сезонногопротаіванія в центральних і північних регіонах. Це пояснюється як кліматичними змінами, так і теплофізичними властивостями грунтів і надґрунтових покривів.

Європейський Північ . На Європейському Півночі кріолітозона займає невелику площу від Кольського півострова до Полярного Уралу. Максимальна її ширина по 56 ° сх. д. близько 300 км. Південна

межа розташовується приблизно на 66 ° с. ш. Із заходу на схід спостерігається значне збільшення суворості ММП. До довготи 48 ° с. ш. (Східна частина півострова Канін) мерзлота острівна з температурою близько-0,5 ...- 1 ° С. У Малоземельской і особливо в Болипеземельской тундрі мерзлотние умови стають все більш різноманітними. У Болипеземельской тундрі з південного заходу на північний схід острівні мерзлі породи послідовно змінюються переривчастими і суцільними. Середньорічна температура повітря і сума літніх градусочасов закономірно наростають із заходу на схід.

Складність оцінки зміни середньорічної температури грунтів і глибини протаивания полягає в тому, що на відносно коротких відстанях відбувається значна зміна ландшафтних умов. На заданому однаковому кліматичному фоні в торфовищах вона нижче, ніж на мінеральних фунтах. У тундрі вона дорівнює -2,5 ° С, а підвищиться до -1,5 ° С. Тут же в суглинках її значення -1,3 ...- 1,5 ° С, прогнозується -0,8 ...- 1,0 ° С. У лісотундрі і тайзі температура торфів підвищується до -0,11 ° С, а в суглинках не повинна опуститися нижче -0,5 ° С.

Така зміна температури призведе до наступного. Зливається тип сучасної мерзлоти майже всюди збережеться. Не- зливається мерзлота можлива в Болипеземельской тундрі на довготах 54-58 ° сх. д. в ландшафтах типовою тундри піднесених горбистих вододілів (абсолютні висоти до 230 м), складених пісками, де надгрунтові покриви сильно скорочені. Прогнозне протаіваніе тут одно 1,90-1,96 м. Максимальна сучасна глибина протаивания в даних ландшафтах не більше 2 м. В майбутньому его можег привести до збільшення дефляції пісків на вершинах пагорбів і гряд, опустелювання території.

Прогноз мерзлотно-кліматичної перебудови за період 2046-2065 рр. грунтується на тій же методології та методах розрахунку, які використовувалися для сучасності і періоду 2011- 2030 рр., але з необхідними доповненнями. Розрахунок глибини сезонногопротаіванія? зроблений для двох варіантів.

Перший варіант - для розрахунку? в порівнянні з сучасністю змінюються тільки кліматичні характеристики: середньорічна температура повітря і грунту та сума літніх градусочасов за 2046-2065 рр. Ландшафтно-грунтова ситуація та ж, що для

сучасних умов. Другий варіант - зроблено спробу змінити характеристики надґрунтових покривів. При заданому потепління клімату не виключено, що покриви, в тому числі мохові, матимуть велику біомасу і, отже, характеризуватися великими теплоізоляційними властивостями. Наслідком можуть бути, але принаймні, два варіанти впливу збільшення потужності моху і його термічного опору R : або значно менше збільшення? при потеплінні, або навіть змен- шеніее його під потужним мохом. Дослідження сучасної реакції мерзлоти умов на кліматичне потепління в роботах В. Н. Коніщева (2009) і Г. Г. Осадчої дають приклади явища. У гідроморфних ландшафтах з потужними мохами спостерігаються і новоутворення мерзлих порід на півдні криолитозони, і зменшення глибини сезонногопротаіванія. Розрахунки дають аналогічні результати. Призначення нових характеристик рослинності, зрозуміло, вельми гіпотетично і вимагає геоботанического аналізу, але тенденція очевидна.

Потепління клімату неминуче веде до формування ландшафтів з більшою продуктивністю біоти, яка надає охолоджуючий вплив на мерзлоту. Головне питання полягає в тому, як швидко відбудуться ландшафтні зміни. Тому задавалося відносно невелике збільшення термічного опору рослинності з урахуванням широтноїзональності і сек- торності регіонів.

Західна сибірь. На сучасному південній межі криолитозони Західного Сибіру до 2046-2065 рр. мають відбутися радикальні зміни. Середньорічна температура повітря підвищиться настільки значно, що до 80 ° сх. д. її значення будуть позитивними. Це виключає існування мерзлоти в торфовищах і, ймовірно, навіть у варіанті несліваемий мерзлих порід. На сході Західного Сибіру температура повітря не нижче-1,4 ° С, що не сприяє збереженню мерзлоти в більшості заторфо- ванних ландшафтів. В середньому температура повітря підвищиться на 70-76%, а сума річних градусочасов (індекс протаивания Q) на 12-14%. Дані співвідношення дають можливість припустити, що «внесок» літнього періоду в потепління менше, ніж зимового, а значить, можливе збереження рідкісних островів мерзлоти в торфі навіть на тлі високої негативної температури повітря. з-

тимчасова розрахункова величина?, становить 0,79-0,84 м, прогнозна при незмінних ландшафтних умовах - 0,87-0,89 м (на 5-10% більше), а при збільшенні теплоізолюючих властивостей моху вона менше сучасної на 1 6%, т. е. дорівнює 0,78-0,79 м.

Основним висновком по півдню криолитозони є наступне накладення. До 80 ° сх. д. межа криолитозони до 2065 р зрушиться на північ. На схід від збережуться окремі рідкісні острова мерзлоти на торфовищах, можливо, заліснених. Однак до останньої третини XXI ст. буде широко поширена так звана неслівающа- яся мерзлота. Для її повного зникнення потрібен час, так як мерзлі грунти (торф, озерні суглинки) дуже льодово і в тепловому відношенні інертні. І хоча потужність мерзлих порід невелика (не більше 10-12 м), збереження їх в розрізі можливо.

На Крайній Півночі, на широтах 70 і 72 ° с. ш. розташовуються півострова Ямал, Таз і Гидан. Палеогешрафіческая історія формування відкладень і рельєфу визначає специфіку сучасної ландшафтної ситуації. Центральні піднесені частини півостровів складені менш вологими ущільненими грунтами, на яких потужність надґрунтових покривів менше, відповідно до чого їх теплоізоляційні властивості гірше. У прибережних частинах півостровів ландшафти заболочені, ґрунти молодше. Це переважно позднеілейстоценовие і голоценових морські освіти. Все півострова розташовуються в тундрі, підзони якої змінюються or південній до аркгіческой тундри, в соогвет- відно до ніж теплоізоляційні властивості рослинності зменшуються. Потужність моху скорочується до 3-5 см.

Тут має зберегтися суцільне поширення мерзлих порід у всіх ландшафтах і грунтах, за винятком східної околиці (84 і 86 ° сх. Д.), Де розрахункові глибини протаивания в суглинках і пісках значно більше природних глибин на 70 і 72 ° с. ш. для зливається мерзлоти. Слід зазначити, що географічно території знаходяться поза Західного Сибіру. Це при- енисейская і заенісейская тундра, де можливе утворення не- зливається мерзлоти в певних ландшафтах.

Підвищення температури повітря одно-1.9 ...- 4.2 ° С. Зараз сучасна температура змінюється в межах-7.7 ...- 10.6 ° С, а буде-5.8 ...- 7.0 ° С. Літні теплозапаси зростуть на 22-46% і складуть більше 20 000 на заході і 34 000 град, годину на сході.

Піски. У них глибина протаивания збільшиться і при малій потужності моху (5 см), і при її збільшенні (10 см) більш, ніж на 17%. В абсолютних цифрах відповідно 1,4-1,86 м і 1,2-1,57 м. Як і в прогнозі на 2011-2030 рр. наростання глибини протаивания йде із заходу на схід відповідно до збільшення річних теплоза- пасів, накладених, крім того, на широке поширення піднесених, дренованих ландшафтів, складених пісками.

Суглинки. У центральній частині Ямалу (близько 70 ° сх. Д.) І на Гидане (76-80 ° сх. Д.), На більш високих відмітках сучасна потужність моху 0,07 м, прогнозна 0,1 м. На прибережних низовинах західного і східного узбережжя Ямалу і Гидан і пріені- сейской рівнині потужність моху імовірно збільшиться до 0,15-0,17 м (сучасна потужність 0,1 м). Території можуть бути зайняті переважно південної чагарникової тундрою. Зараз тут типова тундра. Розрахунки показують, що при незмінному напочвенном покриві протаіваніе складе 0,98-1,19м (сучасна - 0,67-0,91 м). На 84 і 86 ° сх. д. відбудеться відрив покрівлі мерзлоти від поверхні і перехід мерзлих порід в несліваемий тип. При більш потужному моховому покриві буде спостерігатися ефект зменшення?, На 3-20 см. Глибина протаивания складе 0,54-0,72 м.

Торф. У торфі повсюдно збережуться мерзлі породи зливається типу. Глибина протаивания збільшиться при незмінному і зміненому моховому покриві. За прогнозом потужність моху збільшиться в середньому на 2 см, т. Е. Істотно менше, ніж в ландшафтах на суглинному субстраті, що пов'язано з більшою «ландшафтної інерцією» найбільш холодних, заторфованних природних комплексів. Глибини нрогаіванія відповідно при незмінених і змінених мохових покривах збільшаться на 0,14-0,21 м.

На 72 ° с. ш. розташовуються арктичні тундри. Це самий північ прибережній частині півостровів Ямал і Гидан. Клімат крайньої півночі згладжує ландшафтну диференціацію території. В цілому все ландшафти гідроморфних. Середньорічна температура грунтів мало мінлива в просторі відповідно до жорстким кліматом і відносною однорідністю ландшафтних умов.

У прогнозному варіанті можливий розвиток кустаріічкових типових тундр, що може привести до більшої просторової

диференціації природних комплексів і мерзлоти характеристик. Тут повсюдно зберігається зливається мерзлота, т. К. Температура повітря буде -7 ° С і нижче. Їх підвищення щодо сучасності складе 3,1-4,3 ° С. Літні теплозапаси зростуть на 30-50%. Чи збережеться тенденція збільшення континентальне ™ клімату на схід і відповідно збільшення глибини протаивания в тому ж напрямку. Наприклад, в пісках вона зросте на 0,38-0,45 м при збереженні сучасних надґрунтових покривів і на 0,13-0,18 см при збільшенні їх потужності, а в торфі при незмінному покриві буде протавали 0,31-0,39 м, що на 0,10-0,12 м більше сучасної з ;. При збільшенні потужності моху протаіваніе буде менше сучасного на 2-3 см і змінюватися в межах 0,19-0,24 м.

Основні висновки.

  • 1. Південний кордон зливається мерзлоти буде розташовуватися на північ від 62 ° с. ш. на заході і в центрі Західного Сибіру. На крайньому сході рідкісні оегрова зливається мерзлоти збережуться в межах торфовищ. Слід підкреслити, що до кінця 2046-2065 рр. навряд чи відбудеться повне і повсюдне протаіваніе сучасних малопотужних мерзлих торф'яних грунтів. Глибина протаивания в певних умовах може скоротитися в порівнянні із сучасною, зважаючи на збільшення теплоізолюючих властивостей надґрунтових покривів, потужність яких може збільшитися у зв'язку з потеплінням.
  • 2. На північ від, на широтах 64-66 ° с. ш. в суглинках і 64-68 ° с. ш. в пісках має відбутися глибоке протаіваніе і формування нсслівающіхся мерзлих порід. Зливається мерзлота збережеться тільки в торфі.
  • 3. При несуттєве зміну надґрунтових покривів глибина прогаіванія в торфі і суглинках збільшиться в середньому на 20-50%. Якщо припустити, що на даному етапі розвитку природи надгрунтові покриви стануть більш потужними, їх теплоізоляційні властивості зростуть, то можливо зменшення протаивания на 10-30%. Така ситуація неминуча, якщо не повсюдно, то локально, де будуг створюватися сприятливі екологічні умови.
  • 4. З півдня на північ підвищення середньорічної температури повітря по відношенню до сучасної зменшується. На 62 ° с. ш. воно може бути більше 70%, на 72 ° с. ш. - нс більше 30%. Зміна суми градусочасов? 2 протилежно. Збільшення її на півдні (62 ° с. Ш.) На 12-14%, на півночі (72 ° с. Ш.) - до 50%. Це важливо для формування мерзлоти умов. Середньорічна температура грунтів щодо все менше змінюється в північному напрямку, глибина протаивания, навпаки, менш стабільна в тому ж напрямку. При відносному сталості надґрунтових покривів в пісках глибина протаивания збільшиться в середньому на 30% на 68 ° с. ш. і на 50% - на 72 ° с. ш .; в суглинках на 15% на 66 ° с. ш. і на 40% - на 72 ° с. ш .; в торфі на 5% на 64 ° с. ш. і на 35% - на 72 ° с. ш. Підтверджується сучасна тенденція більш радикальної зміни глибини протаивания в пісках, в суглинках і найменше в торфі.
  • 5. Широкий розвиток нсслівающіхся мерзлих порід на 64-66 ° с. ш. може представляти великі труднощі при прийнятті інженерних рішень, в тому числі з-за невизначеності положення покрівлі мерзлоти.

Європейський Північ. Сучасна кріолітозона Європейського Півночі значно менше сувора, ніж западносибирская. Прогнозоване потепління призводить до більш радикальних змін площі поширення мерзлих порід, їх температури, глибини протаивания, положення покрівлі мерзлоти в розрізі.

На 66 ° с. ш. можна припустити панування ссвсротасжних ландшафтів, які змінять фрагменти лісотундри і південній тундри. Середньорічна температура повітря в порівнянні із сучасною підвищиться на 3,3-3,5 ° С. Це означає, що в західному секторі сучасної криолитозони вона стане вище 0 ° С, що виключає існування мерзлоти. В сучасних умовах потужність мерзлих порід тут невелика, через що слід очікувати повне їх протаіваніе. Рідкісні острова мерзлоти можуть зберегтися лише в інтервалі довгот 52-60 ° сх. д., в Малозсмсльской і на заході Біль- шеземельской тундри. На схід від можливо більш широке поширення острівної мерзлоти.

Збільшення літніх тсплозапасов? 2 на 14-17% в порівнянні з сучасними призведе до глибшого протаивания, до 0,58-0,63 м, що на 0,02-0,07 м більше сучасного. Однак, якщо потужність моху і його теплоізоляційні властивості зростуть, то глибина протаивания скоротиться на 0,1-0,18 м по відношенню до сучасної За польовим спостереженням Г. Г. Осадчої (2008), новоутворення мерзлих порід, які існують не менше десяти років, відзначено в сучасній північній тайзі, хоча потужність їх може не перевищувати 2 м.

Таким чином, по 66 ° с. ш. межа кріолітозони відступить на схід. Якщо зараз мерзлота фіксується на Кольському півострові, то її західний кордон за прогнозами буде розташовуватися на 52 ° в. д., уздовж долини р. Печори. Південна межа криолитозони збереже своє становище, але мерзлотной ситуація уздовж неї буде м'якше. Мерзлі породи збережуться в рідкісних островах в ландшафтах замшенной, заболоченій ялинової тайги. У ряді сучасних масивів мерзлоти, складених торфом і льодистими озерними суглинками, відбудеться глибоке багаторічна протаіваніе (більш 1,5-2,0 м) і сформується несліваемий мерзлота.

На 68 ° с. ш. сучасне суцільне і переривчасте поширення мерзлих порід зміниться переривчастим. Піски протягнемо на велику глибину. Талики на заході, уздовж арктичного узбережжя, можуть бути наскрізними, ближче до Пай-Хою - некрізними з утворенням нсслівающсйся мерзлоти.

Підвищення середньорічної температури повітря очікується в межах 1,5-3,8 ° С, збільшення літніх теплозапасов на 14-20%. На цьому тлі глибина протаивания в торфі збільшиться при збереженні сучасних характеристик надґрунтових покривів і буде дорівнює 0,55-0,66 м. Уздовж північної околиці Болинеземельской тундри збільшення виданню, з ростом потужності моху до 0,15 м очікується до 0,53-0 , 60 м, на 0,04-0,07 м більше, ніж зараз.

У суглинках мерзлота збережеться тільки в Болинеземельской тундрі. Глибина сезонногопротаіванія складе 1,25-1,49 м при збереженні типу надґрунтових покривів і 1,1-1,33 м при їх зміні.

Основні висновки.

  • 1. В кінці XXI ст. кріолітозона на Європейському Півночі скоротиться за рахунок її сучасній західній околиці. На захід від долини р. Печори мерзлі торфовища протягнемо, очевидно, повністю. Рідкісні їх острова збережуться тільки на самій півночі півострова Канін.
  • 2. У збереженій криолитозоне Європейського Півночі зміниться тип поширення мерзлих порід. У північній тайзі (66 ° с. Ш.) Рідкісні острова зливається мерзлоти в торфі збережуться на схід від Тиманского кряжа. На північ від на 68 ° с. ш. торфовища повсюдно залишаться мерзлими, але їх середньорічна температура підвищиться до-0,5 ...- 2 ° С. Найбільш сувора мерзлота в торфі буде на крайньому північному сході, ближче до Пай-Хою.
  • 3. Глибина протаивания в торфі в цілому збільшиться на 5-15%. Однак через збільшення потужності і термічного опору моху в деяких ландшафтах вона може скоротитися на 15-20%. Ситуація очікувана в північній тайзі по 66 ° с. ш., де і в сучасних умовах відзначений подібний феномен.
  • 4. Мерзлі породи, складені пісками, в результаті багато- Легна прогаіваіія стануть несліваемий. У суглинках можливе збереження зливається сс типу. Глибина сезонногопротаіванія суглинних порід збільшиться на 13-19% при збереженні сучасного вигляду рослинності на 1-5% при збільшенні потужності моху.

В цілому проблема зміни мерзлоти вельми актуальна. До теперішнього часу опубліковано безліч статей, монографій, проведено ряд міжнародних і російських конференцій, присвячених зміні криолитозони в зв'язку з глобальними змінами клімату. Більше 15 років здійснюються міжнародна програма по циркумполярних моніторингу діяльного шару (CALM) і міжнародний проект по термічному стану вічної мерзлоти (TSP), в них беруть участь практично всі країни, на території яких спостерігаються явища багаторічного, сезонного і навіть короткочасного промерзання грунту і верхніх шарів літосфери . Слід ще раз відзначити, що мерзлотоведамі вже давно встановлено, що кліматичні чинники є далеко не єдиними у формуванні таких найважливіших характеристик, як середньорічна температура / мерзлої товщі, потужність шару сезонного відтавання і ін.

Оцінка реакції криолитозони на сучасні і прогнозовані зміни клімату недостатньо враховує специфіку теплообміну товщі багаторічної мерзлоти з зовнішнім середовищем. Всі зовнішні, в тому числі і кліматичні, впливу на мерзлі товщі здійснюються не безпосередньо, як це відбувається на поверхні льодовиків, а через систему покривів (рослинних, ґрунтових, грунтів діяльного шару), т. Е. Через ландшафт і його компоненти.

Зміна умов на поверхні, що супроводжує потепління або похолодання, може сильно трансформувати спрямованість мерзлотного процесу. В одних ландшафтних умовах вони будуть діяти в тому ж напрямку, що і кліматичний тренд, посилюючи його дію, в інших - в протилежному, послаблюючи його.

Незважаючи на те, що складний і неоднозначний характер взаємозв'язків кліматичних і мерзлоти характеристик в Мерзлотоведение вже давно встановлено, в сучасній літературі досі виявляються елементи спрощеного підходу при аналізі термічних та інших характеристик мерзлих товщ і кліматичних параметрів.

Позитивний тренд, т. Е. Безпосередня реакція на потепління клімату спостерігається в автономних або близьких до них природних комплексах. Негативний тренд відзначається в підлеглих природних комплексах субаквального або супсракваль- ного типу - заплавній, нізкотеррасовом, мелкодолінном, межгря- дово-низинному (Конищев, 2012).

Реакція вічної мерзлоти на потепління клімату принципово відрізняється в різних температурних і кріолітологіческіх типах криолитозони. У межах поширення острівної і масивно-острівної мерзлоти, представленої переважно торфовищами, відгук мерзлоти проявляється не так, як на території з переривчастою мерзлотою, на межиріччях з мінеральними грунтами.

 
Переглянути оригінал
< Попер   ЗМІСТ   ОРИГІНАЛ   Наст >