К вопросу о природе короткопериодных колебаний глубины сезонного протаивания тундровых почв

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Изучены ряды 20-летних наблюдений сезонного протаивания на площадках CALM1 Евразии и Северной Америки. Рассмотрены короткопериодные 2-5-летние колебания мощности сезонноталого слоя (СТС). Отмечены сходства и различия сезонного протаивания тундровых почв в циркумполярных странах. На примере двух площадок мониторинга CALM в Чукотском автономном округе проанализирована динамика сезонного протаивания. С использованием математических методов описаны ряды вариаций мощности СТС, определены амплитуда, частоты и периоды колебаний. Сравнительный графический и статистический анализ флуктуаций климата и колебаний мощности СТС позволил уточнить характер и степень воздействия климатических факторов на протаивание почв. Сделан вывод о значительном влиянии на глубину сезонного протаивания продолжительности теплого периода года. Указано, что игнорирование внутривековых вариаций параметров климата и мерзлотных ландшафтов является причиной противоречивости суждений о тенденциях изменений климата и прогнозах деградации многолетней мерзлоты. По результатам анализа колебаний климата и сезонного протаивания предложено понятие “климатический год” как сопряжение погодных условий 2-3 лет, однотипно влияющих на глубину протаивания.

Отмечена возможность использования параметров вариаций сезонного протаивания для оценки устойчивости мерзлотных ландшафтов. Обосновано применение в качестве показателя устойчивости кровли многолетней мерзлоты отношения средних значений амплитуды к периоду коротких колебаний сезонного протаивания.

Предложена гипотеза влияния солнечного и техногенного электромагнитного излучения в радиоволновом диапазоне на деградацию подземных льдов подошвы сезонноталого слоя и сокращение арктических льдов.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

О. Д. Трегубов

Северо-Восточный комплексный научно-исследовательский институт им. Н.А. Шило ДВО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: tregubov2@yandex.ru
Россия, ул. Портовая, 16, Магадан, 685000

Список литературы

  1. Анисимов О.А. Об оценке чувствительности вечной мерзлоты к изменению глобального термического режима земной поверхности // Метеорология и гидрология. 1989. № 1. С. 40-46.
  2. Богородский П.В., Макштас А.П., Кустов В. Ю. и др. Динамика сезонного протаивания вечной мерзлоты в районе гидрометеорологической обсерватории Тикси // Проблемы Арктики и Антарктики. 2015. № 4 (106). С. 88-98.
  3. Васильев А.А. Динамика морских берегов в криолитозоне западного сектора Российской Арктики (на примере Карского моря). Автореферат докт. дисс. Тюмень: Ин-т Криосферы Земли СО РАН, 2004. 49 с.
  4. Васильев А.А., Покровский С.И., Шур Ю.Л. Динамика термоабразионных берегов Западного Ямала // Криосфера Земли. 2001. Т. V. № 1. С. 44-52.
  5. Великоцкий М.А., Федоров В.М. Короткопериодные колебания климата в Большеземельской тундре и прогноз изменения мерзлотных условий // Криосфера Земли. 2003. Т. VII, № 3. С. 85-93.
  6. Геофизика и антропогенные изменения ландшафтов Чукотки / И.В. Игнатенко, И.М. Папернов, Б.А. Павлов, М.Н. Замощ, И.Н. Скородумов. М.: Наука, 1987. 271 с.
  7. Гершензон В.Е., Смирнова Е.В., Элиас В.В. Информационные технологии в управлении качеством среды обитания / Под ред. В.Е. Гершензон. М.: Изд-во “Академия”, 2003. 288 с.
  8. Григоревская А.В., Оленченко В.В., Шеин А.Н., Камнев Я.К. Изучение глубины сезонного оттаивания на площадке циркумполярного мониторинга деятельного слоя // Сб. материалов междунар. науч. конф. “Интерэкспо Гео-Сибирь-2017”, “Дистанционные методы зондирования Земли и фотограмметрия, мониторинг окружающей среды, геоэкология”. Т. 2. Новосибирск: Экспоцентр, 2017. С. 94-98.
  9. Дзердзеевский Б.Л. Общая циркуляция атмосферы и климат: Избранные труды. М.: Наука, 1975. 288 с.
  10. Железняков В. В. Электромагнитные волны в космической плазме, М.: Наука, 1977. 432 с.
  11. Зверев А.С. Синоптическая метеорология. Л.: Гидрометеоиздат, 1977. 711 с.
  12. Иванов В.В. Периодические колебания погоды и климата // Успехи физических наук. 2002. Т. 172. № 7. С. 777-811.
  13. Илларионов В.А. Инженерное мерзлотоведение: Учебное пособие. Сыктывкар: Изд-во СыктГУ, 2014. 104 с.
  14. Кононова Н.К. Классификация циркуляционных механизмов Северного полушария по Б.Л. Дзердзеевскому. М.: Воентехиниздат, 2009. 372 с.
  15. Константинов П.Я., Аргунов Р.Н., Герасимов Е.Ю., Угаров И.С. О связи глубины сезонного протаивания с межгодовой изменчивостью средней годовой температуры грунтов // Криосфера Земли. 2006. Т. X. №3. С. 15-22.
  16. Кудрявцев В.А. Температура, мощность и прерывистость толщ мерзлых пород. Гл. VIII // Основы геокриологии (мерзлотоведения). М.: Изд-во АН СССР, 1959. С. 219-273.
  17. Лейбман М.О. Динамика слоя сезонного оттаивания пород и методика измерения его глубины в различных ландшафтах Центрального Ямала // Криосфера Земли. 2001. Т.5. № 3. С. 17-24.
  18. Лейбман М.О. Криогенные склоновые процессы и их геоэкологические последствия в условиях распространения пластовых льдов. Автореферат докт. дисс. Тюмень: Ин-т Криосферы Земли, 2005. 48 с.
  19. Логинов В.Ф. Влияние солнечной активности и других внешних факторов на климат Земли // Фундаментальная и прикладная климатология. 2015. № 1. С. 163-182.
  20. Логинов В.Ф. Изменчивость солнечной радиации и температуры в Северном полушарии в связи с вулканическими извержениями // Известия ВГО. 1983. Вып. 5. С. 401-411.
  21. Логинов В.Ф. Солнечная активность и динамика климата. Обнинск: Информ. центр, 1975. 47 с.
  22. Лучко Б.И. Годы грядущие (климат и погода XXI века) // Наука и жизнь. 2007. № 10. С. 26-30.
  23. Мажитова Г.Г., Каверин Д.А. Динамика глубины протаивания и осадки поверхности почвы на площадке CALM в 1996-2006 гг. (Европейский Северо-Восток) // Вестник института биологии Коми научного центра Уральского отделения РАН. 2007. № 9 (119). С. 17-20.
  24. Максимова Л.Н. О климатических ритмах в связи с геокриологическим прогнозом / Мерзлотные исследования. М.: Изд-во МГУ, 1983. Вып. XX. C. 63-72.
  25. Монин А.С. Введение в теорию климата. Л.: Гидрометеоиздат, 1982. 248 с.
  26. Монин А.С. Вращение Земли и климат. Л.: Гидрометеоиздат, 1972. 112 с.
  27. Павлов А.В. Мерзлотно-климатический мониторинг России: методология, результаты наблюдений, прогноз // Криосфера Земли. 1997. Т. I. № 1. С. 47-58.
  28. Павлов А.В., Скачков Ю.Б., Какунов Н.Б. Взаимосвязь между многолетними изменениями глубины сезонного протаивания грунтов и метеорологическими факторами // Криосфера Земли. 2004. Т. VIII. № 4. С. 3-12.
  29. Пармузин С.Ю. Динамика среднегодовых температур грунтов севера Западной Сибири при короткопериодных колебаниях климата / Геокриологические исследования. М.: МГУ, 1987. С. 157-167.
  30. Петров В.М. Новые применения радиоэлектроники: разупрочнение горных пород мощным электромагнитным полем СВЧ // Радиоэлектроника и телекоммуникации. 2002. № 4. С. 63-73.
  31. Рябец Н.И. Основы разупрочнения и оттаивания мерзлых пород СВЧ-энергией. Якутск: ЯНЦ СО РАН, 1991. 155 c.
  32. Трегубов О.Д., Львов А.П. Репрезентативность наблюдений глубины сезонной оттайки в тундровых ландшафтах // Вестник СВФУ. 2014. Т. 11. № 5. С. 89-99.
  33. Тумель Н.В. Современное состояние мерзлых пород и их изменения в XXI веке // Инженерная геология. 2010. №2. С. 12-16.
  34. Федоров В.М. Астрономическая климатология. М.:МГУ, 2002. 230 с.
  35. Федоров В.М. Периодические возмущения и малые вариации солярного климата Земли // Доклады Академии Наук. 2014. Т. 457 № 2. С. 222-225.
  36. Хрусталев Л.Н., Гарагуля Л.С., Гордеева Г.И. и др. Прогноз среднегодовой температуры воздуха на территории республики САХА (Якутия) по результатам ретроспективного анализа // Криосфера Земли. 2002. Т. VI. № 2. С. 66-74.
  37. Хрусталев Л.Н., Емельянова Л.В., Кауркин В.Д. Усовершенствование методики прогноза ожидаемых мерзлотно-климатических изменений на севере Западной Сибири // Криосфера Земли. 2003. Т. VII. № 2. С. 23-30.
  38. Швецов П.Ф. Короткопериодные изменения температуры грунтов в Субарктике и их инженерно-геологическое значение / Доклады международной конференции по мерзлотоведению. М.: Изд-во Акад. наук СССР, 1963. С. 245-252.
  39. Brown J., Taylor A.E., Nelson F.E., and Hinkel K.M. 1997. The Circumpolar Active Layer Monitoring (CALM) program: structure and current status. Abstracts of the 27th Arctic Workshop. Ottawa: University of Ottawa, Department of Geography. P. 25.
  40. Brown, J., Hinkel K.M., and Nelson F.E. The circumpolar active layer monitoring (CALM) program: Research designs and initial results // Polar Geography. 2000. №24(3). P. 165-258.
  41. Camp C.D., Tung K.-K. Stratospheric polar warming by ENSO in winter: A statistical study // Geophysical Research Letters, V. 34. 2007. P. 4.
  42. Pittock А.В. A critical look at long-term Sun-weather relationships // Reviews of Geophysics and Space Physics. V. 16. Is. 3. 1978. P. 400-420.
  43. Schurer A., Tett S.F.B., Hegerl G.C. Small influence of solar variability on climate over the past millennium // Nature Geoscience. V. 7. 2014. P. 104-108.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Расположение площадок CALM мониторинга СТС на картосхеме окрестностей г. Анадыря.

Скачать (153KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Графики сезонного протаивания тундровых почв на площадках CALM. Треугольным значком показан пропуск наблюдений (см. табл. 1).

Скачать (692KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Динамика температуры воздуха (а), атмосферных осадков (б) и продолжительности световых дней теплого периода года (в) по данным метеостанции Анадырь: 1 – среднегодовая температура; 2 – средняя температура теплого периода; 3 – средняя температура холодного периода; 4 – среднегодовое количество осадков; 5-6 – среднее количество осадков: 5 – жидких, 6 − твердых; 7 – суммарная продолжительность световых дней теплого периода года; 8-9 – приращение продолжительности теплого периода за счет световых дней: 8 – в мае-июне, 9 – в сентябре-октябре.

Скачать (433KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Динамика температуры воздуха и глубины сезонного протаивания в Анадырской низменности: 1 – среднегодовая температура; 2 – глубина сезонного протаивания на площадке R9 мыс Рогожный; 3 – глубина сезонного протаивания на площадке R11 гора Дионисия.

Скачать (205KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Математическое (а) и графическое (б) моделирование коротких колебаний сезонного протаивания для площадки R9 мыс Рогожный: 1-2 − синусоида колебаний глубины сезонного протаивания с периодом: 1 − 2.7 лет, 2 − 10 лет; 3 − расчетные остатки глубины сезонного протаивания математического моделирования; 4-5 − колебания сезонного протаивания с периодом: 4 − 2-3 года, 5 − 8-11 лет; 6 − расчетные остатки глубины сезонного протаивания графического моделирования.

Скачать (351KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2019