Влияние речных и морских факторов на структуру водотоков дельты реки Печора

Влияние речных и морских факторов на структуру водотоков дельты реки Печора

Строение и интенсивность изменения структуры русловой сети зависит от многих факторов. Сток воды является носителем энергии русловых потоков. Он определяет обводнённость пойменно-русловых комплексов дельтовых ландшафтов и вероятность их расчленения водотоками. Многолетние колебания стока воды и наносов влияют на усложнение или упрощение структуры русловой сети, изменение пропускной способности отдельных русел, скорость устьевого выдвижения дельтовых проток и островов. Морское волнение и течения воздействуют прежде всего на морской край дельты, на процессы его выдвижения или деградации.

Цель данной работы – изучение взаимодействия морских и речных факторов в дельте реки Печора. Структура водотоков в дельте Печоры разнообразна и сложна. Формируются три системы водотоков: Печоры, Печоры Малой и Печоры Большой. На всем протяжении этих систем происходит рассредоточение (дивергенция) стока. Исключение составляет Большая Печора, водоносность которой в среднем возрастает от истока к морскому краю дельты. В системе водотоков дельты Печоры самыми длинными является Большая Печора – 116,91 км. Самые короткие водотоки – Месин Шар – 4,07 км и Неволин Шар – 12,68 км. Ширина водотоков изменяется от 7,18 км (Большая Печора) до 0,7 км (Конзер Шар).

Определена зависимость между условным порядком и средним многолетним расходом воды (водоносностью) для дельтовых водотоков Печоры. Использование порядков водотоков позволило получить схему строения русловой сети дельты. Размер водотоков охарактеризован с помощью условных порядков водотоков (Ny) и диапазонов их изменения (ΔN). Величина ΔN в дельте Печоры составляет в среднем 7,4, что свидетельствует о разнообразии размеров водотоков, значительном рассредоточении стока и дроблении главного русла реки на более мелкие элементы.  Лишь в Большой Печоре значения ΔN близки к нулю. Это связано с процессом конвергенции стока, т.е. увеличением стока от вершины к устью в системе Большой Печоры.

Для дельты р. Печоры определено также общее количество водотоков различного размера, густота их сети, узлы слияния и деления элементов русловой сети, рассчитаны уровни бифуркации. В дельте Печоры присутствуют 3 узла слияния, что приводит к к перераспределению стока из одной системы в другую.

С применением ГИС-технологий проведено совмещение разновозрастных карт и снимков (с временным интервалом около 50 лет), что позволило проследить динамику развития дельты р. Печоры. За период времени с начала 50-х годов ХХ века заметно обмелели главные протоки дельты. Эти результаты нельзя объяснить сезонными различиями гидрологического режима, так на картах показан меженный уровень и создавались они в относительно маловодные годы, а современные космические снимки сделаны в июле, в конце половодья. Активный сток взвешенных наносов привел к появлению новых островов и увеличению площадей старых островов морского края дельты Печоры.

Работы проводятся при финансовой поддержке Программы ОНЗ РАН №13 «Эволюция криосферы в условиях меняющегося климата».
О разработке Программы участия Российской Федерации в Международном полярном десятилетии
Дмитриев В.Г.

ГУ «Арктический и Антарктический научно-исследовательский институт»
Идея проведения Международного Полярного десятилетия (МПД), высказанная на 60-й сессии Исполнительного Совета Всемирной Метеорологической Организации (ВМО), единодушно поддержана 40 членами Исполнительного Совета, представляющими ведущие страны всех регионов мира, Международной конференцией «Полярные исследования - перспективы изучения Арктики и Антарктики в период Международного Полярного года» (2008, Санкт-Петербург, Россия) и Министерской декларацией Арктического совета (2009, Тромсе, Норвегия), Объединенным комитетом Международного полярного год (МПГ) 2007/08 Международного совета по науке (МСНС) и ВМО. Стимулом для проведения МПД служат результаты МПГ 2007/08, проведенного под эгидой МСНС и ВМО.

Решением Морской коллегии при Правительстве Российской Федерации Росгидромету, совместно с заинтересованными федеральными органами исполнительной власти и РАН, поручена подготовка Программы участия Российской Федерации в Международном полярном десятилетии.

В течение последних лет, в рамках национального проекта МПГ, осуществлялось изучение коренного рельефа района подледникового озера Восток (Восточная Антарктида). В ходе этой работы выполнен геоморфологический анализ и составлен комплект интерпретационных карт, отражающих особенности строения коренного рельефа.

Работа выполнена в рамках и при финансовой поддержке проекта 2 подпрограммы "Антарктика" ФЦП "Мировой океан", а также Российского фонда фундаментальных исследований (грант РФФИ № 07-05-00401а).

О радиолокационном обнаружении отражений от дна антарктических подледниковых водоёмов
Попов С.В. ¹, Черноглазов Ю.Б. ¹, Свечников Е.Л. ², Жабко Г.П. <sup>2

1</sup>Полярная морская геологоразведочная экспедиция

²Санкт-Петербургский государственный технический университет
Изучению подледниковых водоёмов Антарктиды придаётся большое значение. В течение последних десяти лет, в том числе и в рамках национальных проектов МПГ, авторы занимаются исследованием этих объектов посредством проведения наземных полевых работ. За это время ими обнаружено более двадцати подледниковых водоёмов. Морфология подлёдного рельефа в этих районах показывает, что глубина большей их части, по всей видимости, не превышает 20-30 м.

Оценки, выполненные, в частности, в 1970-х годах сотрудниками отдела физики льда ААНИИ, показывают, что при глубинах до 15 м возможно успешное лоцирование водоёмов посредством имеющейся радиолокационной аппаратуры. Тем не менее, на временных радиолокационных разрезах, полученных в ходе полевых работ, целевых границ, которые могли бы соответствовать дну водоёмов, выявлено не было при применении стандартного метода обработки. Этот факт, сам по себе, может нести важную информацию, в частности о том, что вода в них имеет значительную минерализацию (вследствие чего, коэффициент поглощения электромагнитных волн в ней существенно увеличивается) или их дно сложено рыхлыми отложениями значительной мощности (что приводит к уменьшению коэффициента отражения электромагнитных волн от его дна).

Авторами были заново проанализированы имеющиеся радиолокационные данные, полученные в районах подледниковых водоёмов и выполнено математическое моделирование распространения электромагнитных волн в обсуждаемых средах при различных параметрах. В лабораторных условиях были уточнены электрофизические характеристики природной воды с различной степенью минерализации. Кроме того, выполнены эксперименты, имитирующие реальные условия проведения радиолокационных работ. На основании указанных комплексных исследований сделаны выводы о принципиальной возможности получения отражённых сигналов от придонных участков подледниковых водоёмов.

Работа выполнена в рамках проекта 2 подпрограммы "Антарктика" ФЦП "Мировой океан" при финансовой поддержке Российского Фонда Фундаментальных Исследований (гранты РФФИ № 07-05-00401а и № 08-05-10038к в ПМГРЭ).

Исследования выполнены в рамках проекта 2 подпрограммы «Антарктика» ФЦП «Мировой океан».

С 2001 г. по настоящее время происходит подвижка ледника Географического общества на Памире. В начале прошлого века его язык выдвигался в долину р. Абдукагор и образовывал подпрудное озеро объёмом около 50 млн. м³. По некоторым сведениям, прорывы этого озера были катастрофическими для жителей Ванчской долины. К марту 2008 г. ледник продвинулся на 750-800 м. Мы проводим и будем продолжать космический мониторинг этого ледника, используя главным образом снимки ASTER.

Самая известная гляциальная катастрофа произошла на леднике Колка, когда в ночь на 20 сентября 2002 г. его тело почти целиком выбросило из ледникового цирка. Около 80 млн. тонн льда и камней в течение нескольких минут пронеслись вниз по долине, и были остановлены узким ущельем Бокового хребта. Здесь уже через несколько минут образовался мощный ледово-каменный завал, перегородивший боковую долину, и возникшее озеро вскоре поглотило целый посёлок. Эта катастрофа унесла жизнь 130 человек.

Описанные катастрофы показывают, как важен мониторинг подобных событий. Мы продолжаем развивать высказанную еще в 1980-х годах идею создания наземно-воздушно-космической службы наблюдений за снегом и льдом и более глубокого изучения криосферы – одной из важных составляющих природной среды, зависящей от климатических изменений и в свою очередь оказывающей самое непосредственное влияние на климат и его возможные изменения.

Работа проводится при поддержке гранта РФФИ 07-05-00232 и программы НШ-3674.2008.5.

Эволюция и динамика криогенных полугидроморфных почв тундры

Колымской низменности
Мергелов Н.С.¹, Водяницкий Ю.Н.², Горячкин С.В.<sup>1

1</sup>Институт географии РАН, Москва

²Почвенный институт им. В.В .Докучаева РАСХН
Содержание и состав (гидр)оксидов железа в почвах и почвообразующих породах (отложения лёссово-ледового комплекса) Колымской низменности оказывают решающее влияние на способность минерального субстрата к трансформации под воздействием глеевых процессов. Холодный тон криогенных суглинистых полугидроморфных почв тундры низовий Колымы обусловлен не только актуальной редукцией Fe, но и цветом литогенной матрицы, содержащей малое количество (гидр)оксидов железа. В профиле современных почв Колымской низменности сочетаются два фронта оглеения – реликтовый и актуальный. Первый представлен в основном морфотипом редуцированного глея над мерзлотой, второй – окисленным глеем, либо глееватым горизонтом в верхней части профиля. Реликтовая составляющая заключается в том, что современные почвы развиваются на обезжелезненных субстратах, сформированных во время оптимума голоцена при участии восстановительных процессов. Окислительные процессы, получили развитие уже после завершения периода термического оптимума. Однако они были недостаточно интенсивны, чтобы высвободить большие количества несиликатного железа. На фоне бедной (гидр)оксидами железа литогенной матрицы получает развитие актуальный процесс оглеения, низкой интенсивности и без яркого морфологического проявления, характерного для субстратов богатых (гидр)оксидами железа.

Благодаря своему промежуточному положению в ландшафте между автоморфными почвами с четко выраженным окислительным трендом и восстановленными гидроморфными, полугидроморфные разности позволяют изучить соотношение окислительных и восстановительных процессов. Исследования полугидроморфных криогенных почв дренированных аласов (мыс М.Чукочий, тундра) показали, что развитие данных почв c момента схода озера происходило в двух накладывающихся друг на друга, но противоположных и разноскоростных трендах - окислительном и восстановительном. Окислительный тренд обусловлен эволюцией ландшафта на уровне мезорельефа (озеро-алас-дренированный алас) и изменением макроклиматических условий, он сопровождается оксидогенезом Fe низкой интенсивности. Восстановительный тренд обусловлен изменениями микрорельефа, сезонными климатическими флуктуациями и сопровождается развитием актуальных глеевых процессов.

Работы выполнялись в рамках Проекта 2 подпрограммы «Антарктика» ФЦП «Мировой океан».

Работа выполнена в рамках и при финансовой поддержке проекта 2 подпрограммы "Антарктика" ФЦП "Мировой океан", а также Российского фонда фундаментальных исследований (грант РФФИ № 07-05-00401).

Обнаружение подледникового озера Восток в Восточной Антарктиде признано одним из наиболее значительных географических открытий XX века. Уникальность этого озера связана с его большими размерами – на сегодняшний день оно остается крупнейшим известным подледниковым водоемом планеты – и продолжительным (более миллиона лет) временем изоляции от атмосферы и поверхностной биоты Земли. В настоящее время изучение озера Восток в основном ведется дистанционными геофизическими методами. Единственным на сегодняшний день источником экспериментальных данных о составе воды и гидрологическом режиме подледникового водоема является керн озерного льда (замерзшей воды озера), который был поднят из скважины 5Г-1 с глубины более 3538 м на российской внутриконтинентальной станции Восток.

В работе дан краткий обзор основных результатов изотопных исследований ледяного скважины 5Г-1 в интервале глубин 3538-3650 м. Показано, что изменчивость изотопного состава льда по глубине несет в себе ценную информацию об источниках воды и степени ее перемешивания в подледниковом водоеме, а также – в сочетании с данными о газовом составе керна – о механизмах формирования озерного льда, намерзающего на нижнюю поверхность ледникового покрова за время его движения над озером. В частности, установлено, что, помимо талой ледниковой воды, заметный вклад в водный баланс озера вносят гидротермальные воды. Наличие мелкомасштабных (по сравнению со временем оборота воды в озере) колебаний изотопного состава льда говорит о неполном перемешивании вод, поступающих из различных источников, с резидентной водой озера. В докладе обсуждаются перспективы будущих исследований изотопного и гидрологического режимов подледникового озера по новому керну, который будет получен в ходе продолжения бурения скважины 5Г-2 и реализации проекта проникновения в озеро Восток, а также по пробам подледниковой воды.

Работа выполнена в рамках Проекта 2 подпрограммы «Антарктика» ФЦП «Мировой океан».

Исследования выполняются в ходе работ по проекту № 2 «Комплексные исследования уникального подледникового озера Восток, включающие проникновение в озеро с отбором проб озерной воды, и гляциологические исследования Антарктики», в рамках реализации подпрограммы «Изучение и исследование Антарктики» Федеральной целевой программы «Мировой океан», при поддержке гранта РФФИ № 09-05-00820_а.

В феврале 2008 г. в период проведения в 53-й РАЭ первого санно-гусеничного похода (СГП) по трассе ст. Прогресс - ст. Восток был произведен отбор проб снега. Снег отбирался в полипропиленовые контейнеры по пути следования СГП в точках на расстоянии 55,3, 253, 337, 369, 403, 441, 480, 519, 560, 618, 819, 911 и 1276 км от ст. Прогресс с дискретностью 10 см до глубины 1-1,5 м. Образцы снега транспортировались на НЭС «Академик Федоров» до Санкт-Петербурга. В Лимнологический институт ( г. Иркутск), где проводился химический анализ, образцы доставлены самолетом в изотермических ящиках с сухим льдом. В лабораторных условиях, при соблюдении условий чистой комнаты, снег расплавлялся в контейнерах, в которые был отобран. В талой воде измерялась величина рН, затем вода фильтровалась через ацетат-целлюлозные фильтры с диаметром пор 0,2 мкм и в фильтрате проводили определение растворенных химических компонентов. Методом ВЭЖХ определены анионы Cl^-, NO₃^-, SO₄^2-, масс-спектрометрией с индуктивно связанной плазмой – катионы Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺.

Как показали результаты исследования, динамика величины рН схожа во всей исследуемой толще снежного покрова. На пути следования от ст. Прогресс величина рН талой снеговой воды изменялась в основном в пределах 4,60-5,20. Наиболее низкие ее значения отмечены на расстоянии 337 км от ст. Прогресс (4.29 на глубине 60 см), наиболее высокие (5.46-5.54) на глубинах 50 и 60 см на расстоянии 55,3 км от ст. Прогресс. Размах колебаний концентраций нитратов (0.07 до 0.13 мг/л) менее выражен в снеговой воде на маршруте от 480 до 1276 км от ст. Прогресс, а наиболее высокие концентрации этого компонента определены на маршруте 369 и 441 км (0.37-0.52 мг/л ). Схожая картина наблюдается и по содержанию сульфат-ионов в образцах снеговой воды. В основном рост концентраций нитратов и сульфатов в снежном покрове чаще отмечается на глубинах 50-100 см.

Полученные концентрации исследуемых компонентов в талой воде снежного покрова Антарктиды низкие и составляют в среднем для нитратов 0.1 мг/л, для сульфатов 0.2 мг/л, что соответствует глобальным фоновым значениям. Анализ результатов химических исследований будет продолжен. Авторы выражают благодарность Э.Ю. Осипову, Чебыкину А.П. (ЛИН СО РАН), за организацию доставки проб в г. Иркутск и помощь при анализе образцов снега. Работа выполнена при поддержке программы ОНЗ-13. Эволюция криосферы в условиях меняющегося климата проект 7. «Комплексное высокоразрешающее исследование ледяных и снежно-фирновых кернов позднего голоцена в районе станции Восток (Антарктида)».

В настоящей работе обсуждаются методические аспекты составления сводных карт, их точностные характеристики и предварительные результаты геоморфологического анализа коренного рельефа.

Работа выполнялась при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (гранты РФФИ № 07-05-00401 и 08-05-00125), подпрограммы "Изучение и исследование Антарктики" ФЦП "Мировой океан" (проекты 2 и 3) и Программы Президиума РАН 16 ч. 2 (проект 3.3).

Изменения баланса массы Антарктического ледникового покрова за 50 лет
В. М. Котляков, Л.Н. Васильев, А. Б. Качалин, М. Ю. Москалевский, А. С. Тюфлин

Институт географии РАН
Антарктический ледниковый покров, содержащий около 80% пресной воды нашей планеты, оказывает большое влияние на глобальный климат и изменение уровня Мирового океана. Результаты, полученные в период подготовки и проведения Международного полярного года (МПГ), позволили оценить изменения баланса массы Антарктического ледникового покрова за последние 50 лет.

На основе данных современных определений высот поверхности, в частности с помощью лазерной альтиметрии, уточнены границы основных ледосборных бассейнов Антарктиды, впервые выделенных на основе внутриконтинентальных исследований 1960–70-х годов.

Собраны и систематизированы данные по снегонакоплению в Антарктиде, скоростям и толщинам льда в районе линии налегания основных каналов стока льда, полученные за последние 50 лет, начиная с Международного геофизического года (МГГ). Сопоставление данных по аккумуляции за 1960–70-годы и последнее десятилетие, включая данные Глобального климатического проекта, и результатов моделирования позволило оценить изменения снегонакопления в пределах основных ледосборных бассейнов Антарктиды за 50 лет.

Оценки стока материкового льда через выводные ледники и ледниковые потоки Антарктического ледникового покрова, полученные в середине ХХ в. по данным наземных измерений толщин и скоростей льда в районе линии налегания, сопоставлены с результатами современных дистанционных измерений скоростей на основе анализа космических изображений высокой точности в оптическом диапазоне и интерферометрических составляющих радарных изображений и толщин в районе линии налегания по данным аэрорадиозондирования. На этой основе оценены изменения стока льда за последние 50 лет.

По данным об аккумуляции и стоке материкового льда оценены изменения баланса массы Антарктического ледникового покрова в пределах изученной территории. Установлено, что положительный баланс массы (с учетом погрешностей измерений) практически не изменился за 50 лет и демонстрирует стабильность на фоне меняющегося климата.

Работа выполнена при поддержке программы Президиума РАН П-16, ч.2, проект 3.3, подпрограммы «Изучение и исследование Антарктики», ФЦП «Мировой океан» проект 2 и РФФИ №08-05-00125.

Рассматривается методика обработки и анализа 12-ти серийных измерений высот поверхности вдоль треков. В результате оценки поведения поверхности Антарктиды и величин ее временных флуктуаций можно предположить, что континент находится в состоянии динамического равновесия. Изменения высот поверхности сопоставляются с накоплением суточных атмосферных осадков в одноградусной сетке по измерениям, полученным в Global Precipitation Climatology Project (GPCP).

Комплексирование всех космических измерений, определяющих геофизические переменные: альтитуды (GLAS), атмосферные осадки (GPCP), изменение распределения ледовой массы (GRACE) и многозональные изображения открывает новые возможности по оценке величины стока Антарктического ледникового покрова.

Достижения, полученные в миссии ICESat, вдохновили научное сообщество рекомендовать запуск ICESat-II на 20010-2013 годы.

Каталог отражает состояние оледенения СССР в 1940-1960-х годах. В нем содержатся сведения о 28702 ледниках общей площадью 78240,65 кв.км, которые можно объединить в 23 ледниковые системы. 6 из них – 71,7% площади оледенения – расположены на островах Северного Ледовитого Океана. Это ледниковые системы ЗФИ и о. Виктория, Северной Земли, Новой Земли, островов Де-Лонга, Ушакова и Врангеля. В континентальных горных районах располагается 18 ледниковых систем. Из них 9 крупных, размером в сотни и тысячи кв.км: ледниковые системы Кавказа, Памиро-Алая, Тянь-Шаня, Джунгарии, Алтая, Камчатки, Корякского нагорья, хребтов Черского и Сунтар-Хаята. На них приходится 27,9% площади оледенения. Менее 0,5% падает на 8 ледниковых систем размером от десятых до десятков квадратных километров каждая: ледниковые системы Хибин, Урала, гор Бырранга, Путорана, Орулган, Кодар, Восточный Саян, Кузнецкий Алатау. В 90-е годы Каталог был переведен в цифровой формат. Тогда же в Каталог были добавлены координаты ледников.

В рамках МПГ проводились работы по дешифрированию космических снимков и создания векторных карт современных контуров ледников, что позволило начать исследования по оценке изменения размеров ледников в основных ледниковых системах Севера Евразии.

В докладе прослеживаются связи средних размеров ледников с географической широтой, принадлежностью к Атлантической и Тихоокеанской гляциологическим провинциям и средней для ледниковой системы аккумуляцией-абляцией на высоте границы питания.

Рассматриваются также результаты обнаружения новых ледников уже после выхода Каталога и делается вывод о незначительности увеличения площади оледенения за счет новых находок. Рассматривается точность определения площади ледников в Каталоге и делается вывод о возможности сопоставления его данных с результатами космической съемки 1990-х – 2000-х годов.
Результаты работы по проекту МПГ: реакция ледниковых систем Субарктики

на изменения климата
Ананичева М.Д., Кренке А.Н.

Институт географии РАН
В докладываемых ранее работах мы предложили методику оценки реакции ледниковых систем на возможные изменения климата, основанную на прогнозе высоты границы питания (ВГП) по климатическим данным. При этом были использованы следующие допущения: 1) возможность построения полей ВГП и балансовых характеристик на ней методом интерполяции между группами со сходным морфологическим составом в переделах ледниковой системы; 2) представление о приспособлении ледниковой системы к другому климату, осредненному за рассматриваемы период (использование связи ВГП и высот начала и концов ледников.

Результатами работ являются оценки состояния ледниковых систем СВ Сибири, Камчатки, гор Бырранга и Корякского нагорья для базового периода и временного интервала в будущем – 2049-2060.

Были применены две гипотезы будущих изменений распределения льда по высоте при сокращении площади ледников – линейная и нелинейная, последняя получена для разных морфологических типов (долинный и каровый) по натурным данным. Для 17 ледниковых систем СВ Сибири и Камчатки при линейной гипотезе и использования ECHAM4 в качестве сценария климатических изменений были получены следующие оценки:

площадь оледенения уменьшится от 30- 50% (Ключевская группа вулканов, Шивелуч и Толбачек) до полного исчезновения и половины оледенения. При сценарном потеплении, по нашим расчетам, ледники не будут покрывать южные системы СВ Сибири – Южный очаг оледенения Орулгана и Сунтар-Хаята, на Камчатке они исчезнут с невысоких хребтов.

К 2070 г. при нелинейном распределении льда, высотный диапазон сократится примерно на 40% в хребте Черского и Сунтар-Хаята и в 2-3 раза в районах Камчатки. Площадь оледенения уменьшится вдвое в Черском, в 5 раз – в горах Сунтар-Хаята, на Ичинском и Кроноцком вулканах – в 80 раз. Оледенение Кроноцкого хребта будет на пороге исчезновения.

Реакция ледниковых систем (две) гор Бырранга изучалась с помошью модели ECHAM5, в результате оказалось, что обе ледниковыые при их окончательному приспособлению к новому климату полностью системы исчезнут. Этот вывод находится в соответсвии с имеющимися натурными данными о том, что наиболее крупные ледники уже лишены областей питания.

Проверка направленности и амплитуды тренда прогноза выполнялась на основе отдельной работы – оценки современного состояния ледниковых систем по космическим снимкам Ландсат и сравнению с данными из Каталога ледников СССР.

Кроме того, авторами в связи с работами по МПГ начата работа по выявлению зависимости между изменениями площади морского льда в различных секторах Южного океана и снегонакопления на Антарктических станциях. По уже проведенным исследованиям намечается обратная зависимость для прибрежных станций и прямая – для внутриконтинентальных.

Анализируется опыт применения современных средств и методов проведения наземных наблюдений с помощью автоматических метеостанций и дифференциальной GPS съемки в условиях Полярного Урала для получения данных, необходимых для выполнения балансовых оценок. С этой целью в 2008 г. на леднике ИГАН на период максимального таяния была установлена автоматическая метеостанция. После проведения цикла наблюдений станция была перенесена на плоскую вершину над ледником ИГАН, где продолжала метеонаблюдения в зимний период 2008-2009г. В 2008 году выполнена DGPS-съемка на ледниках ИГАН и Обручева. Результаты позволили продолжить ряд фотограмметрических наблюдений за балансом массы этих ледников начатый в 1963 г. и дать количественную оценку сокращения их объема. Полученные величины хорошо согласуются с реконструкцией баланса массы этих ледников, выполненной расчетными методами. В качестве дополнительной информации об условиях питания ледников данного региона предпринята попытка использования данных о водном эквиваленте снежного покрова, получаемых по материалам микроволновых съемок из космоса за период с 2004 по 2008г. Валидация этих данных проведена по данным метеостанций и с помощью наземных снегомерных съемок.

Современные полевые и дистанционные методы и методы численного моделирования открывают новые возможности в решении группы задач, связанных с водой в ледниках.

В докладе рассмотрены современные подходы к решению этих задач применительно к ледникам разных типов: быстро движущиеся выводные ледники и ледяные потоки, теплые, холодные, политермические и пульсирующие ледники и приводятся результаты радиолокационных и радиофизических исследований на Шпицбергенe (ледники Ханс, Фритьоф, Альдегонда, Тавле, ледниковое плато Амундсена) и на острове Ливингстон, Южные Шетландские острова, Антарктида (ледники Джонсонс, Хард, Хурон, ледниковое плато Боулес), которые были получены в 2003-2007 гг. в рамках программы МПГ с участием Института географии РАН. Также рассмотрены планы дальнейших исследований по проблеме воды в ледниках, относящихся к соответствующим разделам ФЦП и программам Президиума РАН и ОНЗ РАН.

Влияние ледникового стока на изменение уровня Мирового Океана
Коновалов В.Г.

Институт географии РАН
В работах [Fountain et al 2009; Braithwaite, 2009; Zemp et al, 2009], вследствие субъективных и объективных причин, установлена непригодность измерений годового баланса массы на «репрезентативных ледниках» для глобальной оценки вклада ледникового стока в изменение уровня океана.

В связи с этим автором разработан новый метод для решения этой проблемы и приведены результаты его применения на примере замкнутых (бессточных) речных бассейнов в верховье Амударьи. Предлагаемый метод включает решения следующих задач.

1. 
   Идентификация влияющих на уровень океана компонентов годового водного баланса речных бассейнов.
   
2. 
   Генерализация совокупностей ледников, дискретно расположенных в речных бассейнах, на характерные группы объектов, имеющие единый набор площадных и высотно-морфологических параметров.
   
3. 
   Моделирование и расчет ледниковой составляющей в стоке рек на основе уравнения водного баланса водосбора и независимая оценка качества результатов.
   
4. 
   Использование необходимого и достаточного набора исходной метеорологической, гидрологической и гляциологической информации для расчета составляющих уравнения водного баланса.
   

Разработан алгоритм обработки срочных наблюдений на сетевых метеостанциях России для выявления этого метеорологического явления. и Охарактеризованы региональные особенности и межгодовые вариаций периодов выпадения твердых осадков на территории России в текущем столетии. Предложено подразделение их по интенсивности и частоте проявления. Аналитическая обработка полученной базы данных позволила выделить основные региональные типы распределения снегопадов по интенсивности. Создан картографический материал для территории России, выявлены межгодовые вариации интенсивности и частоты снегопадов и зависимости этих показателей от периодических (межгодовых) изменений климатических условий и атмосферной циркуляции.

Результаты такой обработки метеорологической информации представляют необходимую информацию для оценки вероятности проявления в регионах сильных снегопадов, способных привести к неблагоприятным последствиям и нарушениям функционирования транспорта, коммунальных служб и других отраслей народного хозяйства. Установленные соотношения между режимом снегонакопления и межгодовыми вариациями климатических условий можно рассматривать как прообраз возможного отклика этого метеорологического явления на длительные изменения климатических условий. Материалы базы данных могут быть использованы для построения региональных стратиграфических разрезов снежного покрова, необходимых для оценки его водозапаса по данным дистанционной микроволновой съёмки, а также при оценке его несущей способности и проходимости для транспортных средств, для прогноза промерзания грунтов и талого стока.

Полученные результаты могут быть использованы в работе Федеральной службы России по метеорологии и мониторингу окружающей среды, МЧС, региональных ведомств по сельскому хозяйству и муниципальных подразделений коммунального хозяйства.

Таяние вечной мерзлоты является одним из наиболее опасных для России последствий изменений климата. Многолетнемерзлые породы распространены более чем на 60% территории страны. В этой области добываются около 93% российского природного газа и 75% нефти, что в стоимостном исчислении дает до 70% годового экспорта. Социально-экономическое значение изменений вечной мерзлоты велико также и потому, что на крайнем севере России имеется развитая инфраструктурная сеть, крупные города и поселки. Дестабилизация фундаментов может привести к серьезным повреждениям зданий, трубопроводов, транспортных обьектов. Существует опасность возникновения экологических катастроф при разрывах трубопроводов и человеческих жертв при разрушении жилых и производственных сооружений. Помимо этого возможны значительные ландшафтные изменения, обусловленные развитием термокарста, просадочных форм рельефа, заболачиванием и гибелью лесных массивов.

В рамках ряда проектов МПГ, РФФИ, Росгидромета и РАН были созданы методы и модели для прогноза изменений вечной мерзлоты и оценки их возможных последствий. Некоторые из них были представлены на предшествующих совещаниях, здесь же рассматриваются результаты, полученные при помощи нового поколения моделей, основанных на вероятностно-статистическом моделировании, которые учитывают ряд меняющихся факторов, в том числе и неклиматических, таких как растительность.

Основным отличием вероятностно-статистического подхода является то, что он учитывает вариации влияющих на вечную мерзлоту параметров и позволяет рассчитывать показатели, характеризующие ее естественную изменчивость в пространстве, такие как плотность вероятности мощности сезонно-талого слоя и температуры грунта. Это в наибольшей степени отвечает требованиям, предьявляемым современной инженерной геокриологией. Инженерные расчеты основаны на вероятностных оценках заданной обеспеченности. Например, важно знать, какова вероятность того, что температура многолетнемерзлых пород под фундаментом сооружения поднимется выше критической отметки, за которой он утратит устойчивость. Информацию об этом можно получить только при помощи вероятностно-статистического моделирования.

Были проведены модельные расчеты параметров состояния вечной мерзлоты по нескольким климатическим сценариям для середины 21 века и построены вероятностные карты мощности СТС и температуры грунта. Они принципиально отличаются от традиционных тем, что вместо «средней» для данной точки глубины оттаивания на них показана вероятность того, что она находится в заданном интервале глубин. Вероятность этого события рассчитывается на основе частотного анализа выборки, полученной в расчетах по модели, при этом границы и число классов можно устанавливать произвольно. Например, можно задать границы интервалов равными значениям глубины оттаивания, которые использовались при расчете фундамента того или иного конкретного сооружения. При этом карта будет показывать вероятности того, что значение глубины оттаивания находятся в диапазоне, заложенном в конструкцию фундамента, или же превышает его. Аналогичные карты могут быть построены и для температуры многолетнемерзлых грунтов, которая наряду с глубиной оттаивания используется в инженерных расчетах.

Данная работа поддерживается грантом Лаборатории им. Отто Шмидта, грант OSL-09-04.

Приводятся результаты 40-летних измерений температуры и мощности сезонно-талого слоя (СТС) грунтов в разных ландшафтных условиях Надымского района Западной Сибири. Обобщенные мониторинговые данные наблюдений сопоставлены с информацией по температуре воздуха и осадкам, полученным на Надымской метеостанции.

Анализ собранных материалов показал, что с 70-х годов ХХ века отмечено повышение температуры воздуха: за 1970-2008 годы тренд среднегодовой температуры воздуха составил 0.04⁰С в год, а суммы летних температур достиг 0.3 ⁰С.

С повышением температуры воздуха связано устойчивое увеличение мощности СТС во всех природных комплексах. Минимальное изменение мощности СТС отмечено в торфяниках. За период наблюдений мощность СТС повысилась от 50 до 65 см (на 30%). Максимальное увеличение мощности СТС наблюдается на минеральных буграх пучения, сложенных с поверхности песками, подстилаемыми сильно-льдистыми суглинками. Мощность СТС на таких буграх увеличилась с 110 до 200 см (на 80%).

Проведенные замеры температуры пород в скважинах показали, что температура пород во всех природных комплексах также повысилась. Максимальное повышение температуры пород на 1,3⁰С отмечено на крупнобугристых торфяниках. На этих торфяниках температура пород на глубине 10 м (подошве слоя с годовыми колебаниями температур) за период исследований повысились с –1,8⁰ до –0,5⁰С. На плоскобугристых торфяниках температура пород повысилась меньше - с -1⁰С до -0,2⁰С. Минимальное повышение температуры пород наблюдается на минеральных буграх пучения. Здесь повышение температуры пород не превышало 0,4⁰. Температура пород на бугре пучения на глубине 10 м повысилась с –0,5 до –0,1^оС.

Повышение температуры воздуха и пород и увеличение мощности СТС сопровождались появлением на торфяниках единичных экземпляров деревьев (березы извилистой, кедра и сосны), ранее не характерных для этих природных комплексов. Наблюдения на постоянных закрепленных на местности площадках показали, что за исследованный период увеличились высота и встречаемость кустарников (багульника и карликовой березки) и покрытие ими поверхности почвы. Встречаемость у багульника имеет ясно выраженный, статистически значимый тренд (R²=0.8) к увеличению, обусловленный повышением температуры воздуха. За период наблюдений встречаемость у багульника увеличилась с 64% до 94%. Напротив, у кладонии встречаемость в связи с увеличением количества летних осадков имеет слабо выраженный отрицательный тренд, ее встречаемость в последние годы уменьшилась с 86% до 66%.

Работа выполнена при поддержке проекта TSP (Thermal State of Permafrost, National Science Foundation, NSF (ARC-0632400, ARC-0520578), и проекта CALM (Circumpolar Active Layer Monitoring, грант NSF OPP-9732051 и 0PP-0225603), при поддержке грантов РФФИ №09-05-01068-а, Губернской Академии и губернатора Тюменской области.

Складчатые деформации голоцен-четвертичных отложений: связь с жилами и лакколитами льда в Западной Сибири
Слагода Е.А., Опокина О.Л.

Институт криосферы Земли СО РАН
Противоречивые представления исследователей о генезисе деформаций мерзлых отложений Западной Сибири часто основаны на недостаточной изученности морфологии ледяных тел и их взаимоотношений с вмещающими породами. Работы в рамках МПГ 2008 г. в районе полярной станции Марре-Сале Западного Ямала, на мысе Лескино п-ва Гыдан, в районе пос. Диксон позволили изучить складчатые деформации вблизи разных типов криогенных образований.

Как было установлено исследователями геокриологами складчатые деформации вблизи повторно-жильных льдов и псевдоморфоз по жилам полигональных систем обусловлены изгибанием мерзлых отложений в результате давления со стороны расширяющихся жил. Разнообразие складчатых деформаций вблизи жил связано как с микрорельефом поверхности, определяющей негоризонтальное залегание слойков, так и с разным воздействием давления на отложения. В районе Марре-Сале, в верхней части разреза озерно-лайдовые супеси и алевритовые пески включают ледяные жилы клиновидной формы, которые выклиниваются на глубине 3–3,5 м. Отложения с корешкам трав, с массивными, линзовидно-сетчатыми криотекстурами характеризуются горизонтальной слоистостью. Жильный лед белый, прозрачный, с вертикально-ориентированными пузырьками воздуха, включениями органики. Боковые контакты жил резкие, иногда с каймой прозрачного темного льда до 5 см. На поверхности над жилами прослежены плоские канавки шириной 1,5-2 м, обрамляющие полигоны диаметром 15 м. Деформации связанные с внедрением жил малоамплитудные, слои отложений плавно изогнуты вверх на 5-10 см, или горизонтальны.

В разрезах п. Диксон, на контактах с жильными льдами, прибрежно-морские, флювиальные отложения вверху круто изогнуты с образованием синклинальных складок. Ледяные жилы мелких генераций имеют наклонное залегание, что связано с изгибанием мерзлых отложений голоцена.

Деформации озерных мелководных отложений в верхней части отложений в разрезе Лескино, связанные с внедрением ледяных жил, образуют лежачие складки размером по вертикали более 1,5 м, шириной более 5 м. Складки сохранились и были трансформированы после вытаявания льда, просадки отложений на месте и образования псевдоморфоз с гумусированными отложениями (6430±50, 1905±55 лет СОАН-7594, 7593).

В районе Марре-Сале изучены разные по морфологии штоки, лакколиты и многослойные тела сложной формы. Сверху штоки, как и ледяные жилы, размыты и перекрыты эоловыми, склоновыми песчаными отложениями с линзами торфа (6475±100 лет СОАН-7596). В береговых уступах они вскрываются в виде фрагментов сложной формы или целых штоков, лакколитов. В плане ледяные тела имеют концентрическое строение, связанное с чередованием прослоев льда и грунта (0,1-0,3 м). Во льду, согласно залеганию, прослеживается вертикальная, горизонтальная, наклонная и косая мелковолнистая слоистость, образованная чередованием чистого прозрачного льда и примесями песков, глин. Для них всех характерно внедрение снизу вверх, разрыв, изгибание и запрокинутое залегание слоев вмещающих мерзлых озерно-лагунных отложений, с образованием синклинальных складок. Нижние части льда размыты или вытаяли, сохранились смятые в складки морские глины с прослоями песков залегающие вертикально и с разрывами отложения. Деформации морских глин, вызванные внедрением ледяных тел, относят к антиклинальным гребневидным и синклинальным сундучным складкам, смятия слоистых озерно-лагунных отложений - к лежачим и запрокинутым складкам.

Складчатость изученных голоцен-четвертичных отложений связана с разными типами криогенных образований: повторно-жильными и повторно-инъекционными льдами, образованными при промерзании озерно-лагунных отложений и замкнутых таликов под ними.

Работа выполнена в рамках фундаментальной программы ОНЗ РАН 13 «Эволюция криосферы в условиях меняющегося климата».

Климатические изменения и возможная динамика многолетнемерзлых грунтов в ряде районов Арктики и Антарктики

Линейные тренды средних суточных значений положительных (T_th) и отрицательных (T_f) температур воздуха на метеостанции Беллинсгаузен (1969-2009 гг.) показали их рост за 40 – летний период наблюдений на 0,5 и 1,2С, соответственно.

Совсем другая картина отмечена за последние 10 лет. Так тренды T_f и средней годовой (T_y) температуры явно отрицательны и показывают их снижение за 10 лет на 0,6 и 0,4С, соответственно. Тренд T_th с 1999 по 2009 гг. сохраняет общую динамику небольшого роста на 0,14С за 10 лет. Наименьшие с 1999 г. значения T_f (–5,4С) и T_y (–3,3С) отмечены в 2007 г. Зима 2008 г. оказалась самая теплая с 1989 г и за 40-летний период уступает только зиме 1989 г. Это относится также и к средней годовой температуре воздуха.

Cреднее многолетнее значение суммы твердых осадков (Q_s) с 1968 по 2008 гг. составляет 350 мм. Линейный тренд величины Q_s показывает снижение на 1,7 мм за год. Напротив, динамика Q_s за последний 10 – летний период с 1999 по 2008 гг., показывает тенденцию к их росту – на 102 мм за 10 лет.

Результаты расчетов показали, что при средних многолетних значениях температуры воздуха и толщины снежного покрова промерзание талого слоя происходит через 4 месяца от начала промерзания. Лишь при значительном потеплении, до значений средней летней температуре воздуха 2,60С (наибольшее значение за весь период наблюдений составило 1,85С) и сохранении средних значений других параметров будет образовываться талик и происходить деградация многолетнемерзлых пород.

Тренд величины T_y на м/с Баренцбург показывает рост за последние 25 лет на 0,12С за год. Причем рост T_th составляет 0,02С, а T_f на 0,11С за год. За последние 10 лет тренд T_y практически не изменился, тогда как отмечен значительный рост T_f — на 5,6С за 10 лет. На этом фоне наблюдается устойчивое снижение величины T_f за последние 4 года от –5,5 до –8,8С. Величина T_th снизилась на 0,4С за 10 лет.

Толщина снежного покрова на м/с Баренцбург с 1984 по 2009 гг. уменьшается на 0,35 см за год, тогда как за последние 10 лет — с 2000 по 2009 гг., она возрастает на 5,5 см за год. При этом последние три года максимальная толщина снежного покрова достигает 2 м. Анализ метеоданных за последние 10 лет показывает, что при росте зимних температур воздуха и максимальной толщины снежного покрова ухудшаются условия промерзания грунта в районе м/с Баренцбург.

Результаты проведенных исследований показывают, что в последние 10-летие как на метеостанции Баренцбург в арктическом регионе, так и на м/с Беллинсгаузен в Антарктиде наблюдается рост толщины снежного покрова и твердых осадков. Это, наряду с небольшим изменением средней летней температуры воздуха в этих регионах, может привести к изменению направления тренда баланса массы ледников – снижению деградации оледенения.

По проекту СВИПА за период с 2008 по 2011 год должна быть сделана новая комплексная оценка состояния криосферы Арктики и Субарктики на фоне климатических изменений, включая ледяной щит Гренландии, горные ледники и ледовые шапки, морской ледяной покров и лед пресноводных водоемов, вечную мерзлоту и снежный покров. Проект СВИПА состоит из трех подпроектов: «Морской лед в условиях меняющегося климата» (лидер – Норвегия), «Ледяной покров Гренландии в условиях меняющегося климата» (лидер - Дания) выполняется и «Климатические изменения в наземной криосфере» (лидер - Швеция).

СВИПА обобщит современные научные знания для воссоздания картины происходящих изменений и для разработки механизмов адаптации к вызовам, связанным с изменениями климата в Арктике и Субарктике. Важной частью проекта СВИПА является оценка социально-экономических последствий воздействия климатических изменений и предложение мер по адаптации к ним. Ключевым моментом для подготовки новой оценки состояния криосферы северных районов является включение данных, полученных в МПГ 2007/08.

Изменения динамики льдистых морских берегов Восточной Сибири в условиях меняющегося климата
Григорьев М.Н.

Институт мерзлотоведения СО РАН
Арктические берега Восточной Сибири теряют более 10 км² площади прибрежной суши в год. Наибольшая скорость отступания свойственна льдистым берегам. Их разрушение обусловлено процессами термической денудации, абразии и эрозии, термического карста и криогенными склоновыми процессами в сочетании с другими процессами морфогенеза. Для определения средней скорости береговой эрозии и массы берегового материала, поступающего на шельф, была разработана методика, базирующаяся на детальном сегментировании побережий морей Лаптевых и Восточно-Сибирского, описании и расчете их основных морфологических, геолого-геокриологических и динамических параметров. Для обобщения полученных данных и выявления различных динамических параметров береговой зоны создана береговая база данных этих морей, включающая основные мерзлотно-геологические и геоморфологические параметры для каждого из 123 береговых сегментов. В силу высокой льдистости многолетнемерзлых пород береговой зоны морей Восточной Сибири, где протяженность берегов с ледовым комплексом составляет более трети длины побережья, процессы криоморфогенеза играют ведущую роль в их разрушении. Скорость разрушения берегов, содержащих ледовый комплекс, в 5–7 раз выше, чем участков с малольдистыми толщами.

Льдистые берега особенно активно реагируют на происходящие в настоящее время климатические изменения в арктическом регионе. В последние годы особенно заметное усиление береговых процессов отмечается на ключевых участках на побережье центральной части моря Лаптевых, Это выразилось в массовой активизации склоновых процессов, прежде всего солифлюкции на прежде стабильных, задернованных берегах. Произошло резкое усиление темпов разрушения термоабразионных берегов. Скорость их отступания превысила на нескольких мониторинговых участках среднемноголетние нормы в 1,5-2 раза. Это связывается с повышением температур воздуха в Восточно-Сибирском приморском регионе, увеличением мощности сезонно-талого слоя на береговых склонах, а также с тем, что при сокращении площади паковых льдов в Арктике наблюдается существенное усиление штормовой активности.