Моделирование русловых деформаций и распространения загрязнений на реках криолитозоны с локальными искривлениями русла


Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Представлены результаты лабораторного и математического моделирования распространения загрязняющих примесей из оттаявших источников, расположенных в береговых склонах на криволинейных участках рек криолитозоны. Особое внимание уделено изучению влияния русловых деформаций, обусловленных термоэрозией, на скорость и характер распространения пятна примеси. Основной целью лабораторных экспериментов, проведенных в гидравлическом лотке, было определение различия в динамике деформаций и распространения примеси из оттаивающих источников при разных формах искривления русла для дальнейшего использования этих данных в качестве входных параметров в математической модели и ее верификации. На основе анализа серии численных расчетов в масштабах лабораторного эксперимента и реального природного объекта получены выводы о влиянии морфометрических характеристик русла, гидрологических и термических параметров водного потока, характеристик мерзлого руслоформирующего грунта на динамику распространения примеси на криволинейных участках рек криолитозоны.

Об авторах

Е. И. Дебольская

Институт водных проблем РАН

Email: e_debolskaya@yahoo.com
Россия, 119333, Москва

В. К. Дебольский

Институт водных проблем РАН

Email: e_debolskaya@yahoo.com
Россия, 119333, Москва

И. И. Грицук

Институт водных проблем РАН; Российский университет дружбы народов; Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: e_debolskaya@yahoo.com
Россия, 119333, Москва; Россия, 117198, Москва; Россия, 125319, Москва

Список литературы

  1. Алексютина Д.М., Мотенко Р.Г. Состав, строение и свойства мерзлых и талых отложений побережья Байдарацкой губы Карского моря // Криосфера Земли. 2017. Т. XXI. № 1. С. 13–25.
  2. Дебольская Е.И. Математическая модель русловых деформаций рек криолитозоны // Вод. ресурсы. 2014. Т. 41. № 5. С. 496–506.
  3. Дебольская Е.И., Грицук И.И., Дебольский В.К. и др. Влияние береговых деформаций на распространение примесей в реках криолитозоны (лабораторное и математическое моделирование) // Вод. ресурсы. 2018. Т. 45. № 4. С. 396–407.
  4. Дебольская Е.И., Иванов А.В. Сравнительный анализ применимости моделей русловых деформаций, обусловленных термоэрозией, на реках криолитозоны // Вод. ресурсы. 2020. Т. 47. № 1. С. 45–56.
  5. Дебольская Е.И., Иванов А.В., Остякова А.В. Особенности распространения примеси в руслах рек криолитозоны (лабораторное и математическое моделирование) // Гидротехн. стр-во. 2021. № 4. С. 48–54.
  6. Are F.E. Thermal abrasion of coasts. Proc. 4th Int. Conf. Permafrost. Washington D.C: National Acad. Press, 1983. P. 24–28.
  7. Biskaborn B.K., Smith S.L., Noetzli J. et al. Permafrost is warming at a global scale // Nat. Commun. 2019. 10 (264). https://doi.org/10.1038/s41467-018-08240-4
  8. Cohen J., Screen J.A., Furtado J.C. et al. Recent Arctic amplification and extreme midlatitude weather // Nature Geosci. 2014. V. 7. P. 627–637. https://doi.org/10.1038/ngeo2234
  9. Couture N.J., Irrgang A., Pollard et al. Coastal erosion of permafrost soils along the Yukon Coastal Plain and fluxes of organic carbon to the Canadian Beaufort Sea // J. Geophys. Res. Biogeosci. 2018. V. 123. P. 406–422. https://doi.org/10.1002/2017JG004166
  10. Dupeyrat L., Costard F., Randriamazaoro R. et al. Effects of ice content on the thermal erosion of permafrost: Implications for coastal and fluvial erosion // Permafrost and periglacial processes. 2011. 22 (2). P. 179–187. https://doi.org/10.1002/ppp.722
  11. Fuchs M., Nitze I., Strauss J., Günther F. et al. Rapid Fluvio-Thermal Erosion of a Yedoma Permafrost Cliff in the Lena River Delta // Front. Earth Sci. 2020. V. 8. P. 336. https://doi.org/10.3389/feart.2020.00336
  12. Grosse G., Goetz S., McGuire A.D. et al. Review and synthesis: changing permafrost in a warming world and feedbacks to the Earth System // Environ. Res. Lett. 2016.11:040201. https://doi.org/10.1088/1748-9326/11/4/040201
  13. Günther F., Overduin P.P., Sandakov A.V. et al. Short- and long-term thermo-erosion of ice-rich permafrost coasts in the Laptev Sea region // Biogeosci. 2013. V. 10. P. 4297–4318. https://doi.org/10.5194/bg-10-4297-2013
  14. Lamontagne-Hallé P., McKenzie J.M., Kurylyk B.L. et al. Changing groundwater discharge dynamics in permafrost regions // Environ. Res. Lett. 2018. V. 13 (8). 084017. https://doi.org/10.1088/1748-9326/aad404
  15. Liu J., Hayakawa N., Lu M. et al. Hydrological and geocryological response of winter streamflow to climate warming in Northeast China // Cold Reg. Sci. Technol. 2003. V. 37. P. 15–24.
  16. Ono J., Watanabe M., Komuro Y. et al. Enhanced Arctic warming amplification revealed in a low-emission scenario // Commun. Earth Environ. 2022. V. 3 (27). https://doi.org/10.1038/s43247-022-00354-4
  17. Polyakov I.V., Alekseev G.V., Bekryaev R.V. et al. Observationally based assessment of polar amplification of global warming // Geophys. Res. Lett. 2002. V. 29 (18). 1878. https://doi.org/10.1029/2001GL011111
  18. Rachold V., Grigoriev M.N., Are F.E. et al. Coastal erosion vs riverine sediment discharge in the Arctic Shelf seas // Int. J. Earth Sci. 2000. V. 89. P. 450–460. https://doi.org/10.1007/s005310000113
  19. Randriamazaoro R., Dupeyrat L., Costard F. et al. Fluvial thermal erosion: Heat balance integral method // Earth Surface Processes and Landforms. 2007. V. 32 (12). P. 1828–1840. https://doi.org/10.1002/esp.1489
  20. Rowland J.C., Schwenk J., Shelef E. et al. Pan-arctic flux of soil organic carbon to rivers by river bank erosion // Proc. AGU Fall Meeting Abstracts. 2018.
  21. Serreze M.C., Stroeve J. Arctic sea ice trends, variability and implications for seasonal ice forecasting. Philosophical Transactions of the Royal Society. 2015. V. 373. 20140159. https://doi.org/10.1098/rsta.2014.0159
  22. Stocker T.F., Qin D., Plattner G.-K. et al. Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of IPCC the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge Univ. Press. 2014. https://doi.org/10.1017/CBO9781107415324
  23. Van Mierlo F.A.J.M. Numerical modelling of wave penetration in ports // MsC Thesis Delft. Unive. Technol. 2014. 119 p.
  24. Wang P., Huang Q., Pozdniakov S. et al. Potential role of permafrost thaw on increasing Siberian river discharge // Environ. Res. Lett. 2021. V. 16. 034046. https://doi.org/10.1088/1748-9326/abe326
  25. Yamazaki Y., Kubota J., Ohata T. et al. Seasonal changes in runoff characteristics on a permafrost watershed in the southern mountainous region of eastern Siberia // Hydrological Processes. 2006. V. 20. P. 453–467. https://doi.org/10.1002/hyp.5914
  26. Zhang T., Frauenfeld O.W., Serreze M.C. et al. Spatial and temporal variability in active layer thickness over the Russian Arctic drainage basin // J. Geophys. Res. 2005. V. 110. D16101. https://doi.org/10.1029/2004JD005642

© Е.И. Дебольская, В.К. Дебольский, И.И. Грицук, 2023