Анализ динамики активизации озерного термокарста за период 1966-2021 гг. (на примере заболоченного участка Яно-Индигирской низменности)

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Активизация термокарстовых процессов под воздействием потепления климата за последние десятилетия в криолитозоне наблюдается практически повсеместно, изучению этих процессов посвящено множество исследований, особое внимание среди них уделяется количественным закономерностям термокарстовых озер и их динамики. Целью исследования являлся анализ динамики термокарстовых озер и оценка их количественных характеристик по материалам космической съемки, а также связи динамики термокарстовых озер с климатическими изменениями. Исследование проводилось на примере участка Яно-Индигирской низменности на севере Якутии на основе серии космических снимков Corona, Landsat-7 и Sentinel-2 за 6 периодов наблюдения: 1966, 1976, 1999, 2007, 2013 и 2021 года, а также цифровой модели рельефа ArcticDEM (2 м/пикс). На участке выделено 248 озер и 303 аласа, озера были классифицированы на 6 основных классов по их типу и расположению. Исследование показало общий рост площадей и количества озер, при этом динамика озер имеет разнонаправленный характер. Остаточные озера внутри аласов имеют постоянную тенденцию к сокращению площади, тогда как термокарстовые озера внутри аласов росли в 1976 и 2007, в остальные года общая площадь сокращалась. В 1999 и 2013 годах площади озер увеличились на 3.1% и 20% соответственно, в остальные года наблюдается небольшое уменьшение площадей. Количество озер в общей сумме к 2021 году выросло на 90, также наблюдается увеличение количества остаточных озер внутри аласов, что говорит об осушении термокарстовых озер. При этом исследование показывает рост количества новых озер внутри и вне аласов, без учета количества остаточных озер, образовавшихся в результате распада крупного озера на более мелкие. Было отмечено появление новых аласов в 1976, 2013 и 2021 годах, что говорит об осушении некоторых озер и уменьшение суммарной площади. Анализ аномальных отклонений температур показывает общее увеличение после 1999, с этого же периода начинается рост количества и площадей озер.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Т. В. Орлов

Институт геоэкологии им. Е.М. Сергеева Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: tim.orlov@gmail.com
Россия, Москва

В. В. Бондарь

Институт геоэкологии им. Е.М. Сергеева Российской академии наук

Email: tim.orlov@gmail.com
Россия, Москва

М. В. Архипова

Институт геоэкологии им. Е.М. Сергеева Российской академии наук

Email: tim.orlov@gmail.com
Россия, Москва

Список литературы

  1. Арэ Ф.Э. Особенности переработки берегов термокарстовых озер Центральной Якутии / Арэ Ф.Э., Балобаев В.Т., Босиков Н.П. // Озера криолитозоны Сибири. Новосибирск: 1974. C. 39–53.
  2. Босиков Н.П., Исаев А.П., Иванова Е.И., Захарова В.И., Сивцова Л.В., Иванова А.П., Семенов С.Г., Аммосова В.Н., Порядина Л.Н., Исакова В.Г. Ритмы развития аласных экосистем в Центральной Якутии // Наука и Образование. 2012. № 2. С. 52–57.
  3. Брыксина Н.А., Полищук Ю.М. Анализ изменения численности термокарстовых озер в зоне многолетней мерзлоты Западной Сибири на основе космических снимков // Криосфера Земли. 2015. Т. XIX. № 2. С. 114–120.
  4. Брыксина Н.А., Полищук Ю.М. Изучение распределения площадей термокарстовых озер Арктической зоны Западной Сибири и их динамики по космическим снимкам // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2016. Т. 327. № 6. С. 13–21.
  5. Викторов А.С., Орлов Т.В., Дорожко А.Л. Сравнительный анализ распределений площадей озер в пределах озерно-термокарстовых и эрозионно-термокарстовых равнин // Геоморфология. 2021. 52(2). С. 29–38.
  6. Викторов А.С., Капралова В.Н., Трапезникова О.Н. Математическая модель морфологической структуры озерно-термокарстовых равнин в изменяющихся климатических условиях // Криосфера Земли. 2015. Т. XIX. № 2. С. 26–34.
  7. Втюрин Б.И., Говорушко С.М. “Причуды” термокарста // Криосфера Земли. 2012. Т. XVI. № 4. С. 42–44.
  8. Говорушко С.М. Подземные льды и термокарст в низовьях р. Индигирки // Полевые и экспериментальные исследования мерзлых толщ. 1981. Якутск. ИМ СО АН СССР. С. 34–39.
  9. Ершов Э.Д., Логинов В.Ф., Романовский Н.Н., Сычев К.И. (Ред.). Геокриология СССР. Восточная Сибирь и Дальний Восток. Москва: Недра, 1989. 515 с.
  10. Кирпотин С.Н., Полищук Ю.М., Брыксина Н.А. Динамика площадей термокарстовых озер в сплошной и прерывистой криолитозонах Западной Сибири в условиях глобального потепления // Вестник Томского Государственного Университета. 2008. № 311. С. 185–189.
  11. Кравцова В.И., Родионова Т.В. Исследование динамики площади и количества термокарстовых озер в различных районах криолитозоны России по космическим снимкам // Криосфера Земли. 2016. Т. XX. № 1. С. 81–89.
  12. Кравцова В.И. Распространение термокарстовых озер в России в пределах зоны современной мерзлоты // Вестник Московского Университета. 2009. Сер. 5. География. № 3. С. 33–41.
  13. Кравцова В.И., Тарасенко Т.В. Изучение и картографирование динамики термокарстовых озер на территории Западной Сибири по разновременным космическим снимкам // Динамика окружающей среды и глобальные изменения климата. 2010. Югорский Государственный университет. Т. 1. С. 96–103.
  14. Мухин Н.И. Особенности возникновения и развития термокарстовых озер на территории Яно-Индигирской низменности // Озера криолитозоны Сибири. Новосибирск: Наука. 1974.
  15. Романовский Н.Н. Эрозионно-термокарстовые котловины на севере приморских низменностей Якутии и Новосибирских островах // Мерзлотные исследования. 1961. Вып. 1. С. 124–144.
  16. Farquharson L.M., Romanovsky V.E., Cable W.L., Walker D.A., Kokelj S.V., &Nicolsky, D. Climate change drives widespread and rapid thermokarst development in very cold permafrost in the Canadian High Arctic. Geophysical Research Letters. 2019. 46. 6681–6689. DOI: 10.1029/ 2019GL082187.
  17. Grosse, Guido, et al. Distribution of thermokarst lakes and ponds at three yedoma sites in Siberia. // Ninth International Conference on Permafrost 2008. P. 551–556.
  18. Jones B. M. et al. Modern thermokarst lake dynamics in the continuous permafrost zone, northern Seward Peninsula, Alaska. // Journal of Geophysical Research: Biogeosciences. 2011. Vol. 116. № G2.
  19. Johanna Mård Karlsson. Temporal Behavior of Lake Size-Distribution in a Thawing Permafrost Landscape in Northwestern Siberia. // Remote Sensing. 2014. 6. P. 621–636. doi: 10.3390/rs6010621.
  20. Kravtsova V.I. Research of the dynamics of the area and number of thermokarst lakes in different regions of the permafrost zone of Russia using satellite images // Cryosphere of the Earth. 2016. Vol. 20. № 1. 81–89.
  21. Lantz T.C., Turner K.W. Changes in lake area in response to thermokarst processes and climate in Old Crow Flats, Yukon // Journal of Geophysical Research: Biogeosciences. 2015. Vol. 120. № 3. P. 513–524.
  22. Polishchuk Yu.M., Bogdanov A.N., Polishchuk V.Yu., Manasypov R.M., Shirokova L.S., Kirpotin S.N., Pokrovsky O.S. Size Distribution, Surface Coverage, Water, Carbon, and Metal Storage of Thermokarst Lakes in the Permafrost Zone of the Western Siberia Lowland // Water. 2017. 9. 228. P. 1–18.
  23. Roach J.K., Griffith B., Verbyla D. Landscape influences on climate-related lake shrinkage at high latitudes // Global Change Biology. 2013. 19(7). P. 2276–2284. doi: 10.1111/gcb.12196.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. 1. Расположение участка исследования.

Скачать (91KB)
3. Рис. 2. Пример оцифрованных контуров озера за разные сроки наблюдения.

Скачать (67KB)
4. Рис. 3. Пример различия в разрешении снимков: а ‒ снимок Corona 1966 г. с разрешением 5.7 м/пикс; б ‒ снимок Landsat-7 2007 г. с разрешением 15 м/пикс; в ‒ снимок 2021 г. с разрешением 10 м/пикс.

Скачать (34KB)
5. Рис. 4. а ‒ уровни рельефа участка; б ‒ профили рельефа.

Скачать (46KB)
6. Рис. 5. Распределение аласов по порядку водотоков.

Скачать (100KB)
7. Рис. 6. Схематичное изображение процесса осушения и увеличения термокарстового озера.

Скачать (13KB)
8. Рис. 7. Общая динамика озер, км2. Оранжевым цветом показано уменьшение площади, синим цветом – увеличение.

Скачать (18KB)
9. Рис. 8. Изменение площадей озер (км2, разница с предыдущим периодом), а ‒ класс 1, б ‒ класс 2, в ‒ класс 3, г ‒ класс 4, д ‒ класс 5, е ‒ класс 6.

Скачать (44KB)
10. Рис. 9. Климатические данные за 66-летний период: зима (остальные сезоны года имеют аналогичный тренд).

Скачать (42KB)
11. Рис. 10. Зависимость изменения площадей озер от изменения накопленных отклонений температур по сезонам.

Скачать (60KB)
12. таб. 1 рис. 1

13. таб. 1 рис. 2

14. таб. 1 рис. 3

15. таб. 1 рис. 4

Скачать (10KB)
16. таб. 1 рис. 5

17. таб. 1 рис. 6

Скачать (11KB)
18. таб. 1 рис. 7

Скачать (10KB)
19. таб. 1 рис. 8

Скачать (10KB)

© Российская академия наук, 2025