Методика дистанционной оценки термических характеристик озер зоны многолетней мерзлоты европейской части России
- Авторы: Кондратьев С.А.1, Голосов С.Д.1, Зверев И.С.1, Расулова А.М.1, Крылова В.Ю.1, Ревунова А.В.1
-
Учреждения:
- ФГБУН “Санкт-Петербургский Федеральный исследовательский центр Российской академии наук”
- Выпуск: Том 88, № 6 (2024)
- Страницы: 867-881
- Раздел: ПРИРОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ И ДИНАМИКА ГЕОСИСТЕМ
- URL: https://journals.eco-vector.com/2587-5566/article/view/683160
- DOI: https://doi.org/10.31857/S2587556624060025
- EDN: https://elibrary.ru/ALARYU
- ID: 683160
Цитировать
Полный текст



Аннотация
Цель исследования — адаптация методики дистанционной оценки гидротермодинамических характеристик неизученных озер к условиям зоны многолетней мерзлоты Европейской территории России. Основа методики — синтез результатов тематического дешифрирования спутниковых снимков, геостатистической оценки морфометрических характеристик озер и математического моделирования термодинамических процессов в них. В качестве объектов исследования рассмотрены водоемы зоны многолетней мерзлоты трех озерных регионов европейской части России — Кольского сегмента Балтийского кристаллического щита, прибрежных равнин Баренцева моря и западного склона Урала, в каждом из которых озерные котловины имеют схожее происхождение. Для определения морфометрических характеристик озер использовались базы данных HydroLakes и WORDLAKE, основанные на материалах дистанционного зондирования, литературных источниках и оценках объемов озер по геостатистическим моделям, базирующимся на топографии поверхности. Основной инструмент достижения поставленной цели — универсальная параметризованная одномерная математическая модель гидротермодинамики озера FLake, дополненная блоком теплообмена на границе вода — дно. Модель включена в прогностическую систему COSMO, используемую для составления прогнозов погоды на всей территории страны как средство оценки влияния пресноводных озер на локальный климат. Для задания климатических входных данных в модели использовались данные реанализа семейства ERA5. Выполнены имитационные термогидродинамические расчеты для точек, репрезентативных для рассмотренных озерных регионов в пределах зоны многолетней мерзлоты. Показано, что адаптированная к условиям многолетней мерзлоты методика позволяет оценивать теплообмен в системе атмосфера — лед — водная масса — донные отложения, условия перемешивания и вертикальное распределение температуры в воде и донных отложениях, а также ледовый режим озер.
Полный текст

Об авторах
С. А. Кондратьев
ФГБУН “Санкт-Петербургский Федеральный исследовательский центр Российской академии наук”
Email: arasulova@limno.ru
Институт озероведения Российской академии наук
Россия, St. PetersburgС. Д. Голосов
ФГБУН “Санкт-Петербургский Федеральный исследовательский центр Российской академии наук”
Email: arasulova@limno.ru
Институт озероведения Российской академии наук
Россия, St. PetersburgИ. С. Зверев
ФГБУН “Санкт-Петербургский Федеральный исследовательский центр Российской академии наук”
Email: arasulova@limno.ru
Институт озероведения Российской академии наук
Россия, St. PetersburgА. М. Расулова
ФГБУН “Санкт-Петербургский Федеральный исследовательский центр Российской академии наук”
Автор, ответственный за переписку.
Email: arasulova@limno.ru
Институт озероведения Российской академии наук
Россия, St. PetersburgВ. Ю. Крылова
ФГБУН “Санкт-Петербургский Федеральный исследовательский центр Российской академии наук”
Email: arasulova@limno.ru
Институт озероведения Российской академии наук
Россия, St. PetersburgА. В. Ревунова
ФГБУН “Санкт-Петербургский Федеральный исследовательский центр Российской академии наук”
Email: arasulova@limno.ru
Институт озероведения Российской академии наук
Россия, St. PetersburgСписок литературы
- Бабушкина Е. В., Русаков В. С., Русаков С. В., Шавнина Ю. Н. Типизация территории методами геостатистического анализа по физико-географическим факторам // Вестн. Пермского ун-та. Математика. Механика. Информатика. 2012. № 1 (9). С. 33–37.
- Вечная мерзлота Кольского полуострова / под ред. И. Я. Баранова. М.: Изд-во АН СССР, 1953. 180 с.
- Геокриология СССР. Европейская территория СССР / ред. Э. Д. Ершова. М.: Недра, 1988. 358 с.
- Доклад об особенностях климата на территории Российской Федерации за 2020 год. М.: РОСГИДРОМЕТ, 2021. 104 с.
- Иванов П. В. Классификация озер мира по величине и по их средней глубине // Бюл. ЛГУ. 1948. № 20. С. 29–36.
- Измайлова А. В. Озера России. Закономерности распределения, ресурсный потенциал. СПб.: Папирус, 2018. 288 с.
- Измайлова А. В., Корнеенкова Н. Ю., Расулова А. М. Выявление уникальных озер с использованием геоинформационных систем на примере Ненецкого автономного округа // Изв. Иркутск. гос. ун-та. Сер.: Науки о Земле. 2023. Т. 43. С. 30–45. https://doi.org/10.26516/2073–3402.2023.43.30
- Кравцова В. И. Распространение термокарстовых озер в России в пределах зоны современной мерзлоты // Вестн. Моск. ун-та. Серия 5. География. 2009. № 3. С. 33–42.
- Крылов В. Е., Муравьева Н. В. Общая теория статистики: учеб. пособие. Владимир: Изд-во Владимирского гос. ун-та, 2020. 243 с.
- Национальный атлас России. Т. 2. Природа. Экология / гл. ред. А. В. Бородко, гл. ред. тома В. М. Котляков. М.: ПКО “Картография”, 2007. 496 с.
- Николаева С. Б., Евзеров В. Я. К геодинамике Кольского региона в позднем плейстоцене и голоцене: Обзор и результаты исследований // Вестн. Воронеж. гос. ун-та. Сер. Геология. 2018. № 1. С. 5–14.
- Паркин Р. А., Каневский М. Ф., Савельева Е. А., Демьянов В.В. Пространственно-временная геостатистика на примере данных радиоэкологического мониторинга // Инженерная экология. 2005. № 1. С. 18–32.
- Румянцев В. А., Драбкова В. Г., Измайлова А. В. Озера европейской части России. СПб.: Лема, 2015. 390 с.
- Assibey-Bonsu W. The basic tenets of evaluating the Mineral Resource assets of mining companies, as observed through Professor Danie Krige’s pioneering work over half a century // J. S. Afr. Inst. Min. Metal. 2016. Vol. 116. № 7. P. 635–643. https://doi.org/10.17159/2411–9717/2016/v116n7a5
- Bacher J., Wenzig K., Vogler M. SPSS TwoStep Cluster — a first evaluation. Nürnberg: Arbeits-und Diskussionspapiere. Universität Erlangen-Nürnberg, Sozialwissenschaftliches Institut, Lehrstuhl für Soziologie, 2004. 32 p.
- Chen Y., Wu L., Zhang G., Xu Y. J., Tan Z., Qiao S. Assessment of Surface Hydrological Connectivity in an Ungauged Multi-Lake System with a Combined Approach Using Geostatistics and Spaceborne SAR Observations // Water. 2020. Vol. 12. № 10. P. 1–23. https://doi.org/10.3390/w12102780
- Golosov S., Kirillin G. A. Parameterized model of heat storage by lake sediments // Environmental Modelling & Software. 2010. Vol. 25. № 6. P. 793–801. https://doi.org/10.1016/j.envsoft.2010.01.002
- Khazaei B., Read L. K., Casali M., Sampson K. M., Yates D. N. GLOBathy, the global lakes bathymetry dataset // Sci. Data. 2022. Vol. 9. № 1. P. 1–10. https://doi.org/10.1038/s41597-022-01132-9
- Kirillin G., Hochschild J., Mironov D., Terzhevik A., Golosov S., Nützmann G. FLake-Global: Online lake model with worldwide coverage // Environ. Modelling & Software. 2011. Vol. 26. № 5. P. 683–684. https://doi.org/10.1016/j.envsoft.2010.12.004
- Kochkov N. V., Ryanzhin S. V. A method of assessing lake morphometric characteristics with the use of satellite data // Water Res. 2016. Vol. 43. № 1. P. 15–20. https://doi.org/10.1134/s0097807816010103
- Korsakova O., Tolstobrov D., Nikolaeva S., Kolka V., Tolstobrova A. Lake Imandra depression in the Late Glacial and early Holocene (Kola Peninsula, north-western Russia) // Baltica. 2020. Vol. 33. № 2. P. 177–190. https://doi.org/10.5200/baltica.2020.2.5
- Lehner B., Döll P. Development and validation of a global database of lakes, reservoirs and wetlands // J. Hydrol. 2004. Vol. 296. № 1–4. P. 1–22. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2004.03.028
- Messager M., Lehner B., Grill G., Nedeva I., Schmitt O. Estimating the volume and age of water stored in global lakes using a geo-statistical approach // Nat. Commun. 2016. Vol. 7. № 1. Art 13603. https://doi.org/10.1038/ncomms13603
- Mironov D. V. Parameterization of Lakes in Numerical Weather Prediction. Description of a Lake Model. COSMO Technical Report No. 11. Offenbach am Main: German Weather Service, 2008. 44 p.
- Mironov D., Heise E., Kourzeneva E., Ritter B., Schneider N., Terzhevik A. Implementation of the lake parameterization scheme Flake into the numerical weather prediction model COSMO // Boreal Environ. Res. 2010. Vol. 15. P. 218–230.
- Obu J., Westermann S., Bartsch A., et al. Northern Hemisphere permafrost map based on TTOP modelling for 2000–2016 at 1 km2 scale // Earth-Science Reviews. 2019. Vol. 193. P. 299–316. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2019.04.023
- Rumyantsev V. A., Izmailova A. V., Makarov A. S. Status of the lake fund of the Arctic zone of the Russian Federation // Herald of the Russian Academy of Sciences. 2021. Vol. 91. № 1. P. 26–36. https://doi.org/10.1134/s101933162101007X
- Sarah S., Jeelani G., Ahmed S. Assessing variability of water quality in a groundwater-fed perennial lake of Kashmir Himalayas using linear geostatistics // J. Earth Syst. Sci. 2011. Vol. 120. P. 399–411. https://doi.org/10.1007/s12040-011-0081-6
- Shih M.-Yi, Jheng J.-W., Lai L.-F. A Two-Step Method for Clustering Mixed Categroical and Numeric Data // J. of Applied Sci. and Engineering. 2010. Vol. 13. № 1. P. 11–19. https://doi.org/10.6180/jase.2010.13.1.02
- Svendsen J. I., Alexanderson H., Astakhov V. I., et al. Late Quaternary ice sheet history of northern Eurasia // Quat. Sci. Rev. 2004. Vol. 23. P. 1229–1271. https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2003.12.008
- Szatmári G., Kocsis M., Makó A., Pásztor L., Bakacsi Z. Joint Spatial Modeling of Nutrients and Their Ratio in the Sediments of Lake Balaton (Hungary): A Multivariate Geostatistical Approach // Water. 2022. Vol. 14. № 3. Art. 361. https://doi.org/10.3390/w14030361
- Winslow L. A., Read J. S., Hanson P. C., Stanley E. H. Does lake size matter? Combining morphology and process modeling to examine the contribution of lake classes to population-scale processes // Inland Waters. 2015. Vol. 5. № 1. P. 7–14. https://doi.org/10.5268/IW-5.1.740
- Zverev I. S., Golosov S. D., Kondratiev S. A., Rasulova A. M. Procedure for Remote Assessment of the Characteristics of Unexplored Lakes in the Continental Part of the Russian Tundra // Doklady Earth Sci. 2023. Vol. 511. № 2. P. 726–731. https://doi.org/10.1134/s1028334X23600779
Дополнительные файлы
