Главная – Журналы – Криосфера Земли 2021 номер 5

Ретроспективный анализ результатов исследований механизма криогенной миграции воды в промерзающих грунтах выполнен на основе изучения опубликованных работ около 160 российских и 100 иностранных авторов: это статьи, монографии, диссертации, патенты, труды конференций, научные отчеты. Основные из них и наиболее актуальные по теме статьи приведены в списке литературы. Особое внимание уделено ключевым аспектам формирования представлений о движущих силах криогенной миграции (влагопереноса) в промерзающих грунтах. Этот анализ необходим для правильной физической постановки математической модели процесса морозного пучения промерзающих грунтов, которая будет представлена в последующих работах авторов.

Выполнен анализ современного температурного состояния мерзлых и талых пород на территории Прибайкалья (о. Ольхон). Показано, что современный тренд температуры пород напрямую связан с изменением климатических условий и повышением температуры атмосферного воздуха. Многолетнемерзлые породы в пределах о. Ольхон испытывают существенные преобразования, а изменения, происходящие в грунтовой толще, направлены на деградацию мерзлых толщ.

Приведены данные о максимальной площади припайного льда в Восточно-Сибирском море и ее межгодовой изменчивости по данным ледовых карт ААНИИ за период 1999-2019 гг. Максимальная площадь припая сопоставлялась с ветровым режимом в акватории Восточно-Сибирского моря по данным реанализа ERA5. Анализ межгодовой изменчивости максимальной площади припайного льда показал отсутствие статистически значимых изменений в 1999-2019 гг. Выделено два типичных положения кромки припая, характерных для месяцев с максимально развитой площадью припая. В одни сезоны развитие припая останавливается при достижении кромкой изобаты 20 м, в другие сезоны кромка продвигается до изобаты 30 м. Наибольшего развития припайный лед достигает при преобладающих северных и северо-восточных нажимных ветрах, которые способствуют деформации льда и образованию стамух у мористой кромки припая.

Невозможность охвата прямыми масс-балансовыми наблюдениями большого количества ледников диктует необходимость развития альтернативных способов оценки баланса, одним из которых является физико-математическое моделирование. Авторами проведено моделирование баланса массы долинного ледника Сары-Тор за 2003-2016 гг. Для этого физико-математическая модель A-Melt таяния снега и льда в высокогорной зоне, изначально разработанная для условий Северного Кавказа, была адаптирована к условиям континентальных ледников. В расчетную схему был добавлен блок процессов, происходящих в снежной толще и на границе снег-лед: передача тепла методом молекулярной теплопроводности, в том числе в активном слое ледника; фильтрация воды через снег и в толщу фирна; повторное замерзание воды в толще снега, на границе снег-лед и в фирновой толще. Проведена верификация результатов моделирования по данным натурных наблюдений на сети реек и по результатам применения геодезического метода для расчета баланса массы ледника. Проанализированы реалистичность принятых значений калибровочных параметров и достоверность воспроизведения моделью пространственного распределения аккумуляции на леднике. Сопоставление элементов динамики ледника Сары-Тор по результатам моделирования в 2003-2016 гг. с измерениями в 1985-1989 гг. позволило выявить их климатически обусловленные изменения.

Наборы интерферометрических пар спутниковых изображений ALOS PALSAR периода 2007-2010 гг. использованы для расчета сезонных и межгодовых изменений высоты поверхности почв для участка криолитозоны на крайнем северо-востоке Европейской России, расположенного в предгорной части Полярного Урала. Верификация полученных результатов выполнена по наземным инструментальным измерениям, проведенным на площадке мониторинга мощности сезонноталого слоя CALM R2. Показатели изменения высоты поверхности почв по результатам спутниковых измерений имели меньшие значения и амплитуду, чем при полевых инструментальных наблюдениях. По интенсивности сезонных изменений высоты поверхности почв в вегетационный период 2007 г. выделены две условные группы участков: более дренированные, часто приуроченные к верхним частям моренных увалов, и нижние части склонов с более высокой степенью увлажнения. Для выделенных групп участков между сравниваемыми показателями спутниковых и инструментальных измерений установлены значимые корреляционные связи. Сходимость результатов возрастает при увеличении количества инструментальных измерений внутри пикселя спутникового изображения. В контрастные по метеорологическим показателям годы (2007 и 2010) отмечены наибольшие различия величин изменения высоты поверхности почв. В равнинных тундрах в относительно влажный и холодный вегетационный сезон 2010 г. зарегистрировано большее опускание поверхности почв (до 1.5-4.5 см) по сравнению с более теплым и сухим 2007 годом (0-3.0 см). Для предгорных участков с моренными отложениями отмечен летний подъем высоты поверхности почв (до 2-3 см) на протяжении периода наблюдений.

Проанализированы результаты зондирования георадаром “Лоза-В” верхней части разреза мерзлых пород в области развития полигонального микрорельефа. Работы проводились на восточном побережье п-ова Таймыр и западном берегу о. Котельный (архипелаг Новосибирские острова). На обоих участках полигональный микрорельеф находится на нисходящей стадии развития, поэтому георадарные профили были пройдены поперек плоских и выпуклых центральных частей полигонов. Полученные результаты позволили установить особенности георадарных профилей для полигонов с разным типом поверхности, сложенных в основном песчано-гравийными отложениями. Выделены характерные георадарные комплексы, соответствующие центральным частям полигонов и отложениям, перекрывающим вытаявшие ледяные жилы. Показана возможность использования спектра волновых форм для интерпретации результатов, определены скорости распространения электромагнитных волн в изученных отложениях. Повторно-жильные льды и псевдоморфозы по ним не были достоверно установлены, но выявлены участки их вероятного нахождения.