авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 | 4 |

«УЧРЕЖДЕНИЕ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК ИНСТИТУТ КРИОСФЕРЫ ЗЕМЛИ СИБИРСКОГО ОТДЕЛЕНИЯ РАН ...»

-- [ Страница 2 ] --

6. Горелик Я.Б., Горелик Р.Я. Лабораторное исследование работы естественно – конвективного охлаждающего устройства с горизонтальной испарительной частью // Криосфера Земли. 2011. Т.XV, №2 (принято в печать).

7. Аникин Г.В., Плотников С.Н., Спасенникова К.А. Компьютерное моделирование тепломассопереноса в системах горизонтального охлаждения грунтов // Криосфера Земли. 2011. Т. ТXV, №1 (принято в печать).

8. Аникин Г.В., Плотников С.Н., Спасенникова К.А. Стационарные температурные поля в системе емкость с нефтью- термостабилизаторы грунта // Криосфера Земли. 2011. Т. ТXV, №2 (принято в печать).

Прочие публикации 1. Киров М.В. Комбинаторно-топологический подход к исследованию структуры и свойств льдоподобных систем. – М.: МГУ, 2010. 303 с. (Дис. на соиск. учен. степ. д.ф.-м.н.: Спец. 02.00.04 – физическая химия).

2. Решетников А.М. Экспериментальное изучение метастабильных состояний при диссоциациитгазовых гидратов ниже температуры 273 К. Тюмень, ИКЗСО РАН. 2010. 123 с. (Дис. на соиск. учен. степ. к.т.н.: Спец. 25.00.08 – инженерн. геолог. мерзлотовед. и грунтовед.) 3. Писарев А.Д. Физическое моделирование процессов на контактах льда и металлических сооружений. Тюмень, ИКЗСО РАН. 2010. 141 с. (Дис. на соиск. учен. степ. к.т.н.: Спец. 25.00.08 –инженерн. геолог. мерзлотовед. и грунтовед.) Тезисы международных и российских конференций Аникин Г.В., Плотников С.Н. Зародышеобразование в электрических 1.

полях ионов. Тезисы международной конференции «Кинетика и механизм кристаллизации. Самоорганизация при фазообразовании», Иваново, 21- сентября 2010 г. С.101.

Патенты и заявки на патенты 1. Положительное решение РОСПАТЕНТА от 20 мая 2010 г.о выдаче патента на изобретение по заявке № 2009114296/28(019444) «Способ определения палеотемператур мерзлых пород». Мельников В.П., Нестеров А.Н., Феклистов В.Н., Слагода Е.А. Патентообладатель ИКЗ СО РАН. Дата подачи заявки 14.04.2009.

2. Положительное решение РОСПАТЕНТА от 8 июля 2010 г.о выдаче патента на изобретение по заявке № 2009140114 «Способ и установка для получения гидратов газов». Мельников В.П., Горелик Я.Б..

Патентообладатель ИКЗ СО РАН. Дата подачи заявки 29.10.2009.

Перечень статей, сданных в периодические рецензируемые издания 1. Поденко Л.С., Нестеров А.Н., Комисарова Н.С., Шаламов В.В., Решетников А.М., Ларионов Э.Г. Протонная магнитная релаксация в дисперсии “сухая вода” («Журнал прикладной спектроскопии») 2. Мельников В.П., Поденко Л.С., Нестеров А.Н., Комисарова Н.С., Шаламов В.В., Решетников А.М., Ларионов Э.Г. Замерзание капель воды в дисперсии “сухая вода” (Журнал “Криосфера Земли”) 3. Власов В.А., Заводовский А.Г., Нестеров А.Н., Решетников А.М.

Гидратообразование при термоциклировании по данным импульсного метода ЯМР («Журнал физической химии") 4. Колунин В.С., Колунин А.В., Писарев А.Д. Тепломассоперенос через водонасыщенную керамику с включением льда под действием градиента давления жидкости (Журнал “Криосфера Земли”).

5. Шавлов А.В. Геометрические параметры кластера из капель воды.

(“Журнал экспериментальной и теоретической физики»”) Гранты РФФИ 1. 10–05–00270-а - Метастабильные состояния при диссоциации газовых гидратов при отрицательных температурах – 350000 руб.

2. 08-03-00338-a - Исследование процессов молекулярной самоорганизации в водных системах – 99300 руб.

3. 10-05-00531-а Термодинамические условия возникновения и роста криогенного давления в засолнных грунтах – 210000 руб.

Участие в выполнении интеграционных программ 1. Интеграционная программа ОНЗ РАН 13. 2. Интеграционный проект СО РАН № 3. Интеграционный проект СО РАН № Работа в Вузах 1. Курс лекций «Физическая химия газовых гидратов» -54 ч. ТюмНГУ. д.х.н., проф. Нестеров А.Н.

2. Семинарские занятия по курсу «Физическая химия газовых гидратов» 70 ч. ТюмНГУ. д.х.н., проф. Нестеров А.Н.

3. Курс лекций «Физико-химико-механические основы криологии Земли»

(20ч.) и практические занятия (20 ч.). ТюмНГУ. д.ф.-м.н., проф. Шавлов А.В.

4. Курс лекций «Физико-химико-механические основы криологии Земли»

(20ч.) и практические занятия (20 ч.). ТюмНГУ. к.ф.-м.н., Колунин В.С.

5. Председатель Государстственной комиссии по защите дипломных проектов в ТюмНГУ. д.х.н. Нестеров А.Н.

6. Участие в комиссиях по приему Гос. экзаменов и по защите дипломных проектов (ТюмНГУ). д.г.-м.н. Горелик Я.Б.

УЧРЕЖДЕНИЕ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК ИНСТИТУТ КРИОСФЕРЫ ЗЕМЛИ СИБИРСКОГО ОТДЕЛЕНИЯ РАН ОТЧЕТ О НАУЧНО – ОРГАНИЗАЦИОННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЗА 2010 г.

ПО ПРОГРАММЕ МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫХ ИНТЕГРАЦИОННЫХ ПРОЕКТОВ СО РАН 122:

«Криосфера как среда жизнеобеспечения и сохранения биоразнообразия»

Директор ИКЗ СО РАН академик В. П. Мельников Ученый секретарь К.г.-м.н. Е.В.Устинова ТЮМЕНЬ - 2011г.

Проект 1 «Пространственно-временные изменения биоразнообразия и криодиагенез» Руководитель проекта: Лейбман Марина Оскаровна, гл.н.с., д.г.-м.н., т. (495)6158666, moleibman@gmail.com Основные результаты. В 2010 г. проведены полевые работы на полигоне «Васькины Дачи» (Центральный Ямал). Продолжена обработка данных, полученных в предыдущие годы. Проанализировано влияние развития рельефообразующих процессов на биоразнообразие Центрального Ямала. Исследована пораженность поверхностей разных геоморфологических уровней на встречающихся ландшафтах современным криогенным оползанием и составлена карта дифференциации природно-территориальных комплексов по вероятности активизации этого процесса. Также прослежена сукцессия растительности на поверхностях, пораженных дефляцией. Выявлены комплексы растительных сообществ, свойственные различной степени развития дефляции.

Анализ вероятности активизации криогенного оползания. Для ПТК, выделенных в результате анализа ландшафтной дифференциации ключевого участка, рассчитана пораженность современным оползневым процессом. Для этого суммированы данные о наличии в пределах каждого ПТК криогенных оползней скольжения (КОС), сошедших в 1989 г. (табл.4.1).

Таблица 1.

Пораженность ПТК КОС 1989 г. на разных геоморфологических уровнях Пораженность КОС 1989 г., % ПТК Название ПТК (сокращенное) от площади ПТК на геоморфологических уровнях П V* IV III II Пологохолмистые водораздельные поверхности 3,6 2,9 6,2 - - Субгоризонтальные поверхности с мелкобугорковатыми и кочковатыми 0,0 0,2 1,5 - - тундрами Субгоризнтальные поверхности с травяно-кустарниково-моховыми 8,0 0,6 0,0 - - тундрами Субгоризонтальные поверхности с бугорковато-кочковатыми тундрами 7,4 0,6 0,0 0,0 - Краевые части плоских поверхностей с мелкобугорковатыми тундрами - - - 0,0 - Субгоризонтальные поверхности с плоскобугристыми торфяниками - 0,0 0,0 - - Плоские поверхности с кустарничково-травяно-моховыми болотами - 0,0 0,0 0,0 - Плоские поверхности с травяно-моховыми болотами - 0,0 - 0,0 - Плоские тыловые части поймы с кочковатыми осоково-моховыми - - - - 0,0 сообществами Слабонаклонные поверхности с травяно-мохово-кустарниковыми тундрами - 0,0 0,0 0,0 - Пологие склоны с кочковатыми разнотравно-злаково-моховыми ивняками 0,0 0,0 0,0 0,0 - Пологие склоны с кочковатыми кустарниково-осоково-моховыми 20,5 1,2 - - - сообществами Вогнутые оползневые склоны с разнотравно-злаковыми ивняками 15,9 0,7 4,1 - - Ложбины стока с пушицево-осоково-моховыми сообществами 6,7 0,1 0,0 0,2 - Хасыреи с преимущественно кустарничково-лишайниковыми - 0,0 0,0 0,0 - сообществами, осоково-моховыми ивняками и болотами Низкие озерные террасы с кочковатыми осоково-моховыми сообществами - 0,0 0,0 - - Озерные осушки - - - - - 0, Овражно-балочная сеть - - - - - 0, Долины малых рек и ручьев с разнотравно-моховыми ивняками - - - - - 2, * V – V морская равнина, IV – IV прибрежно-морская равнина, III – III аллювиально-морская равнина, II – II надпойменная терраса, П – пойма р.Мордыяха На основе таблицы 1 составлена карта дифференциации ПТК по степени пораженности современным криогенным оползанием (рис. 1) Степень пораженности современным криогенным оползанием Не поражены Слабая Средняя Высокая Очень высокая (0 – 1%) (1 – 5%) (5 – 10%) (10% и более) (0%) Рис. 1 Фрагмент карты дифференциации ПТК по степени пораженности современным криогенным оползанием Пораженность современным криогенным оползанием отличается в одних и тех же ПТК, находящихся на разных геоморфологических уровнях.

В целом наблюдается увеличение пораженности затронутых современными оползнями ПТК от более низких геоморфологических уровней к более высоким. Наибольшая пораженность современным криогенным оползанием наблюдается на вогнутых древних оползневых склонах (13), и пологих склонах с кочковатыми кустарниково-осоково-моховыми сообществами (12) на V морской равнине. В этих ПТК площадь, затронутая КОС, сошедшими в 1989 г., наибольшая (16 и 20% соответственно). Для оценки степени возможного проявления криогенного оползания принято, что ПТК с наибольшей пораженностью наиболее чувствительны к криогенному оползанию. В то же время, участки современных оползней можно считать устойчивыми к оползанию, поскольку повторно процесс может проявиться только через сотни лет. Карта оценки опасности криогенного оползания приведена на рис.2.

Рис.2 Фрагмент карты дифференциации ПТК по степени возможного проявления криогенного оползания. Степень возможного проявления криогенного оползания: 1 – минимальная, 2 – средняя, 3 – высокая, 4 – максимальная;

5 – индекс ПТК (геоморфологический уровень).

На вогнутых закустаренных склонах сохраняется очень высокая опасность активизации криогенного оползания, повышаясь при продвижении от низких геоморфологических уровней к высоким. Вероятность схода мелких оползней на условно горизонтальных поверхностях повышается при увеличении их расчлененности овражно-балочной сетью и долинами водотоков независимо от геоморфологического уровня. Поверхности, пораженные современным оползанием, в ближайшем будущем не опасны с точки зрения повторения оползневого процесса, так как в основании «нового» сезонноталого слоя еще не возникли условия для формирования горизонта сильнольдистых пород основной предпосылки для возникновения криогенных оползней скольжения.

Влияние дефляции на растительный покров Центрального Ямала.

Проведена инвентаризация растительности модельных участков (район оз.

Халевто и полигон «Васькины Дачи») на основе флористической классификации и произведен экологический анализ выделенных классификационных единиц. Построены и проанализированы дефляционные эколого-динамические ряды растительных сообществ на основе связей растительности с характеристиками местообитаний, формирующимися на разных стадиях развития дефляционного процесса (рис. 3).

Рис. 3. Дефляционный эколого-динамический ряд растительности Каждой стадии развития дефляционного процесса соответствует собственный комплекс растительных индикаторов, который включает физиономичные параметры растительных сообществ (табл. 2), достоверно связанные с действием дефляции. Выявлены отдельные виды-индикаторы стадий процесса. Совокупность этих растительных индикаторов позволяет достичь высокой точности определения стадий развития дефляции.

Таблица 2.

Комплекс растительных индикаторов стадий дефляции песчаных отложений Стадии Стадия Стадия Стадия Стадия Стадия полной дефляции условно- слабого умеренного сильного деградации коренных развеивания развеивания развеивания растительности сообществ Дифференциа Ledetosum Tipicum и Arctoetosum Salicetosum Polytrichetosum льные виды alpinae и Cerastietosu hyperboreum и decumbens polaris, субассоциаций единичные Tanacetosum Oxytropietosu m arvense m sordidae и обособленные растения bipinnatum (обычны Festuca rubra Polytrichastriet subsp. Arctica, Rumex o-sum alpinum gramini-folius и Equisetum arvense subsp. Boreale) Общее ПП 65 – 100% 52 – 65% 34 – 52% 23 – 34% 0 – 23% ПП травяно- 35 – 45% 29 – 33% 26 – 36% 23 – 27% 0 – 10% кустарничковог о яруса ПП мхов 30 – 40% 18 – 23% 6 – 28% 5 – 7% 0 – 11% ПП 40 – 50% 11 – 23% 3 – 14% 1 – 4% 0 – 1% лишайников Видовое 93 вида 116 – 131 вид 82 – 120 56 – 68 0 – 26 видов богатство видов видов Видовая 35 – 39 видов 27 – 29 видов 17 – 29 видов 13 – 17 0 – 12 видов насыщенность видов Преобладающ Простратные Простратные Простратные Стержнекор Длиннокорневищные, ие биоморфы кустарнички кустарнички, кустарнички, не-вые и корнеотпрысково высших стержнекорне стержнекорне длинно- стержнекорневищ-ные (Salix (Rumex graminifolius) и растений -вые и -вые и корневищны nummularia, Arctous alpina) и длинно- длинно- е рыхло-дерновинные (основные виды) стержнекорне- корневищные корневищные поликарпиче поликарпические травы вые поликарпи- (Tanacetum поликарпичес- с-кие травы с короткоползучими корневищами (Luzula ческие травы кие травы bipinnatum, (Pedicularis Festuca rubra confusa) hirsuta, Armeria subsp. Arctica) поликарпичес maritima) кие травы Биоморфы В сообществах В В Отсутствуют Отсутствуют высших присутствует сообществах сообществах прямостоячи простратные, растений, весь набор присутствует присутствует е и прямостоячие и отсутствующие биоморф, весь набор весь набор гемипростра гемипростратные на отмеченный биоморф, биоморф, т-ные кустарнички, коротко определенных для союза отмеченный отмеченный кустарнички корневищные стадиях для союза для союза поликарпические травы Проект 2 Исполнители: ТюмНЦ СО РАН, ИКЗ СО РАН, НИИ криогенных ресурсов ТюмГНГУ. Руководитель к.г.н.Самсонова В.В.

Изучались особенности распространения, распределения и состава сообществ микроорганизмов в многолетнемерзлых породах (ММП) различного генезиса и возраста, условия их существования in situ и микробная активность в зависимости от различных условий среды и культивирования. Исследованы микробные сообщества и свойства микроорганизмов, выделенных из проб многолетнемерзлых отложений и почв голоцен-плейстоценового возраста, отобранных в Западной Сибири (район г. Тарко-Сале) и Байкало-Становой области гор Южной Сибири (Верхнечарская котловина). Были отобраны пробы почв и мерзлых пород для исследования микробиоты и палинологического анализа различных литолого-фациальных комплексов, газовой составляющей подземных льдов, подземных льдов для изотопного анализа (Верхнечарская котловина и Мамонтова гора). Получены данные по температурному режиму пород сезонно-талого слоя (СТС) (Мамонтова гора) и многолетнемерзлых пород (Тарко-Сале).

Из проб керна скважин, пройденных в ММП до глубин 30 м в районе г.Тарко-Сале, было выделено 63 штамма чистых культур бактерий, из них по родовой принадлежности идентифицировано 49 штаммов. При культивировании рост микроорганизмов происходил только при температуре +16 °С и +36 °С, а при +5 °С отсутствовал. Количество бактерий, выделенных при температуре +36 °С, на 1 – 3 порядка меньше, чем при + °С. Антагонистическая активность микроорганизмов с глубиной отбора проб снижалась, а устойчивость к действию антибиотиков возрастала (рис. 2.1).

Для пород одного генезиса, близких по составу и возрасту, изменчивость по разрезу в целом среднего КОЕ в скважинах №1 (температура ММП -1,5 -1, °С) и №2 (температура ММП -0,4 °С) соответственно 8,51043,8107 и 1,121041,72108. Снижение суровости температурных условий существования микроорганизмов в целом, сокращение амплитуды температур ММП - повышение стабильности температурного режима в породах, залегающих ниже слоя годовых теплооборотов, приводит к увеличению КОЕ. Возрастание общего КОЕ наблюдалось для проб из горизонтов, характеризующихся повышением содержания органики, солей и незамерзшей воды, дисперсности при снижении льдистости отложений.

1а 1б 2а 2б Рис. 4. Изменение антагонистической активности (1а – скважина 1;

1б – скважина 2) и устойчивости к действию антибиотиков (2а – скважина 1;

2б – скважина 2) микроорганизмов, выделенных из керна скважин Тарко-Сале.

Из образцов, отобранных в Верхнечарской котловине, было выделено 89 штаммов при разных температурах культивирования на плотных питательных средах (таблица Характерно высокое содержание 3).

однотипных штаммов в пробах. Рост бактерий при+5 °С был выявлен у штаммов.

Таблица 3.

Численность и разнообразие бактерий из образцов почв и ММП Чарской котловины.

Номер Среднее КОЕ Количество штаммов пробы МПА КГА +36°С +16°С +5°С 6 1 ММП* 2,5110 2,0010 4 2 6 2 ММП 4,0010 1,0110 6 2 6 3 ММП 1,0010 2,3010 5 3 4 ММП 2,0410 - 5 2 6 5 ММП 3,6410 1,0010 4 2 6 6 ММП 2,0310 3,0810 6 3 6 7 ММП 4,0010 4,1110 3 4 6 8 ММП 1,0510 2,0010 2 2 6 9 ММП 3,0010 2,0010 5 3 6 10 ММП 1,0110 2,0010 5 2 6 1 СТС** 2,0310 3,0010 2 2 5 2 СТС 2,3710 1,3010 2 4 6 3 СТС 4,0610 3,0010 3 2 6 4 СТС 2,0010 2,0010 2 2 4 5 СТС 5,2010 4,0010 5 1 * ММП - отобрана из обнажения;

** СТС – отобрана из шурфов и скважин Имеются региональные и фациальные особенности микробиот многолетнемерзлых отложений, связанные с их адаптацией к условиям среды, которые характеризуются различиями в температурном режиме и диапазоне изменчивости температуры многолетнемерзлых пород.

По характеру распределения КОЕ - сочетанию и изменчивости порядков значений КОЕ групп микроорганизмов, культивированных при разных температурах (таблица 4), установлено, что выделяются 4 зоны их обитания в ММП: I) переходный слой (ниже подошвы сезонно-талого слоя), II) слой годовых теплооборотов, III) защитный слой (ниже подошвы слоя годовых теплооборотов), IV) стабильный слой (многолетних нулевых годовых амплитуд температуры). Для проб, отобранных в I-II зонах ММП из обнажения террасы р. Чара (температура ММП -1,5-1,7 °С), наблюдался рост микроорганизмов при температурах +5 °С, +16 °С, +36 °С при изменчивости общего КОЕ для всех образцов из разреза в целом от 5, до 5,01106 КОЕ. На биоразнообразие и обогащенность микроорганизмами ММП различного возраста оказывает влияние изменчивость диапазона температур и температурного режима в разрезе, которая обусловлена колебаниями климата и ландшафтными условиями теплообмена поверхности.

Таблица Численность микроорганизмов, выделенных из проб Тарко-Сале.

Численность микроорганизмов Средняя численность № скв. Глубина, м Состав пород 0 0 микроорганизмов +5 С +16 С +36 С 5 4 Супесь 1,510 2, 1 2,5** - 8,5* 5 5 Суглинок 2,510 1, 1 10,1** - 1,8* 6 Суглинок 2, 1 10,5*** - - 2,6* 7 7 Торф 5,510 2, 1 20***** - 3,8* 7 7 Суглинок 1,0710 1, 1 30,3**** - 1,25* 7 7 Торф 1,6210 1, 2 1,5* - 1,53* 8 8 Глина 1,7110 1, 2 2,5* - 1,72* 4 4 Суглинок 1,410 1, 2 4,2** - 1,12* 5 5 Супесь 2,110 2, 2 10,1** - 2,1* 5 5 Супесь 2,310 2, 2 10,5** - 2,3* 6 Песок 2, 2 12,3*** - - 2,0* 5 7 Супесь 3,910 1, 2 20**** - 9,1* 6 4 Супесь 5,410 2, 2 30,2**** - 2,71* * - переходный слой (ниже подошвы СТС);

** - слой годовых теплооборотов;

*** - защитный слой ниже подошвы слоя годовых теплооборотов;

**** - стабильный слой (многолетних нулевых годовых амплитуд температуры пород).

Из ряда физических факторов, влияющих на рост и размножение микроорганизмов при культивировании, наибольшее значение имеет температура. Для изучения активности микроорганизмов при низких температурах была использована цветная питательная среда, которая позволяет оценить активность культур при низкой метаболической активности. Изучено 15 штаммов микроорганизмов, выделенных из образцов ММП района Тарко-Сале. В экспериментах использовали сахаролитические среды, в состав которых входил индикатор. В основном все тестируемые штаммы показали изменения среды на более поздних сроках культивирования.

Была изучена устойчивость биологических свойств выделенных бактериальных штаммов, культивируемых в течение года, в лабораторных условиях. Выполнен сравнительный анализ штаммов бактерий, которые сразу после оттаивания использовали в эксперименте на устойчивость к антибиотикам (рис. 5) и штаммы бактерий, которые культивировались в лабораторных условиях в течение 1 года. Установлено что, устойчивость к антибиотикам существенно не изменились.

Рис. 5. Устойчивость к антибиотикам штаммов бактерий, выделенных из проб керна скважин Тарко-Сале, %.

Проект 3 Руководитель д.г.н.Москаленко Н.Г.

Выполненное дешифрирование космоснимков в северной тайге в пределах газовых месторождений показало, что наибольшие площади техногенных нарушений в нефтегазоносных районах приходятся на долю гарей. Поэтому в процессе комплексного мониторинга, проводимого в течение 40 лет в Надымском районе ведутся наблюдения на постоянных площадках, заложенных на крупнобугристых торфяниках и торфяно минеральных буграх пучения, для которых известно время пожаров.

Изучаются стадии восстановления растительного покрова и изменения геокриологических условий после пожара в этих природных геосистемах, широко распространенных в краевой части северо-таежных равнин. Имеется обширная литература, посвященная пирогенным сукцессиям северно таежных лесов и редколесий, но отсутствуют работы о восстановлении растительного покрова и изменениях геокриологических условий после пожара на крупнобугристых торфяниках и буграх пучения. В связи с этим результаты наших исследований о пирогенных сукцессиях в этих геосистемах представляет научный интерес для исследователей Севера.

Обобщение полученных материалов позволило проанализировать особенности восстановления растительности после пожара в зависимости от микрорельефа, климатических изменений и геокриологических условий.

Выявлены виды растений, которые могут служить индикаторами климатического потепления и изменения геокриологических условий.

Установлено, что на месте морошково-багульниково-лишайникового сообщества, развитого на вершине торфяного бугра, после пожара наблюдались следующие стадии растительного покрова: пушицево морошково-политриховая (через 4 года), ерниково-морошково-пушицево политриховая (через 6 лет), багульниково-ерниково-пушицево-политриховая (через 14 лет) и ерниково-багульниково-морошково-кладониево политриховая (через 35 лет). После пожара отмечается уменьшение участия кустарничков, мхов и лишайников, увеличение роли кустарников и деревьев.

Анализ графиков встречаемости видов растений показал, что этот параметр после пожара сильно увеличился у политриховых мхов, карликовой березки (рис.6) и пушицы влагалищной. Медленнее росла встречаемость морошки и багульника. Наиболее низкие величины встречаемости отмечались у брусники и лишайников.

Под влиянием потепления климата и повышения среднегодовой температуры воздуха на 0,040С в год, суммы положительных температур воздуха на 0.30С, увеличения мощности сезонно-талого слоя на 25%, повышения температуры пород на крупнобугристом торфянике на 1,4 0С появились единичные экземпляры деревьев (березы, кедра и сосны), и увеличилась высота растений. Особенно значительно (в 2.5 раза) этот параметр вырос у карликовой березки. Видимо, этому способствовало также увеличение в последнее десятилетие количества осадков, в том числе увеличение высоты снежного покрова.

РФФИ Н.Г.Москаленко.

В рамках гранта РФФИ 09-05-01068-а «Закономерности взаимосвязи мерзлоты и биоты криолитозоны Западной Сибири» изучались закономерности взаимосвязи многолетнемерзлых пород и биоты при техногенных нарушениях и изменениях климата на основе обобщения материалов многолетних мониторинговых наблюдений в северной тайге Западной Сибири. Исследования проводились не только в наземных геосистемах, но впервые на Надымском стационаре начато изучение аквальных геосистем.

Сумма летних температур воздуха, 0С A 30 y = -0,0053x2 + 21,331x - R = 0, 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 Рис. 6. Сумма летних температур воздуха (А), встречаемость карликовой березки (Б), багульника (В) и полиномиальные тренды этих параметров.

Проект 4: Измерение массообменных характеристик пористого образца, содержащего лед, вблизи температуры начала замерзания, создание программы для обработки результатов эксперимента.

Исполнители раздела: Колунин В.С. (ответственный) Колунин А.В.

Задачи этапа 2010 г.: Разработать конструкцию измерительной ячейки и укомплектовать ее необходимыми элементами.

Конструкция рабочей ячейки представлена на рис. 7. Изучаемая среда – керамика, насыщенная водой и содержащая лед (1). Поскольку опыты будут проводиться при отрицательной температуре в условиях открытой системы, то необходимым элементом ячейки являются тонкопористые мембраны (2), которые проницаемы для воды, но препятствуют проникновению льда из керамики в подводящие трубки, заполненные водой.

Для получения мембраны с требуемыми характеристиками нами было проведено около 80 опытов с различными материалами: глинами (каолинитовая, бентонитовая, полиминеральная), полиэтиленовыми пленками и фильтровальными бумагами.

Удалось получить мембраны, которые не пропускают через себя лед при достаточно низкой температуры. Температура, при которой лед проникает через мембрану, зависит от способа изготовления и лежит в диапазоне от Поскольку для большинства мерзлых грунтов коэффициент гидропроводности уменьшается почти на три порядка при понижении Цельсия, то полученные нами мембраны могут быть использованы для проведения запланированного опыта по изучению тепломассообменных характеристик керамики, поры которой заполнены водой и льдом.

Рис. 7. Экспериментальная ячейка. 1 – пористая керамика, 2 – глинистые мембраны, 3 – штамп, 4 – стопорное кольцо, 5 – пластиковая обойма.

Перечень публикаций по теме 122 за 2010 год 1.Бирюкова О.А., Дручина О.Е., Гагарин Л.А., Муллануров Д.Р., Самсонова В.В. Подземные льды в отложениях террас р. Алдана (Мамонтова гора) // Геокриология – прошлое, настоящее, будущее: Материалы Всероссийского научного молодежного форума с международным участием, посвященного 50-летию создания Института мерзлотоведения им. П.И. Мельникова СО РАН (2-16 августа 2010 г., Якутск, Россия). – Якутск: Изд-во Института мерзлотоведения СО РАН, 2010. - С.14 -18.

2.Гончаров Н.П.* Иванов Б.И., Кершенгольц Б.М., Репин В.Е., Брушков А.В., Силаева О.И., Шашурин М.М., Курилко А.С. Сохранение гермиплазмы возделываемых растений и их диких сородичей в вечной мерзлоте // Мат.

Всерос. научн. конф. «Проблемы изучения и сохранения растительного мира Евразии», (Иркутск, 15-19 сент. 2010). Иркутск, 2010. С.575-578.

3.Гончаров Н.П., Иванов Б.И., Кершенгольц Б.М., Репин В.Е., Брушков А.В., Силаева О.И., Шашурин М.М., Курилко А.С. Сохранение гермиплазмы возделываемых растений и их диких сородичей в вечной мерзлоте Проблемы изучения и сохранения растительного мира Евразии // Мат. Всерос. научн.

конф. (Иркутск, 15-19 сент. 2010). Иркутск, 2010. С.575-578.

4. Ермохина К.А., Мяло Е.Г. Влияние дефляции на растительный покров Центрального Ямала // Вопросы географии, Изд.: РГО, в печати 5. Ермохина К.А. Фитоиндикация стадий развеивания песчаных отложений водоразделов в типичных тундрах Ямала // Проблемы региональной экологии. Вып. 6. М.: Камертон, 2008, С. 78– 6. Колунин В.С., Колунин А.В., Писарев А.Д. Тепломассоперенос через водонасыщенную керамику с включением льда под действием градиента давления жидкости // Криосфера Земли, 2010, в печати.

7. Мельников В.П., Самсонова В.В., Рузова О.В., Субботин А.М., Дручина О.Е. Влияние температурного режима на распределение микроорганизмов в криолитозоне // International conference «Ecology of Soil Microorganisms»

(April 27-May 1, 2011, Prague).

8. Москаленко Н.Г., Орехов П.Т., Пономарева О.Е. Изменения температуры грунтов северотаежных геосистем Западной Сибири под влиянием климата и техногенеза. // Актуальные вопросы инженерной геологии и экологической геологии. Труды Международной научной конференции, М., издательство Московского университета, 2010. С. 214-215.

9. Москаленко Н.Г. Динамика геосистем таежной и тундровой зон Западной Сибири. Электронная версия ТЕЗИСОВ КОНФЕРЕНЦИИ ПО СОЗДАНИЮ ПРОГРАММЫ МЕЖДУНАРОДНОГО ПОЛЯРНОГО ДЕСЯТИЛЕТИЯ. 4 – 7 октября 2010 г. г. Сочи. С. 51.

10. Орехов П.Т. Аквальные природные комплексы северной тайги Западной Сибири.// Криосфера Земли, 2010, т.XIY, №2. С. 23-28.

11. Пономарева О.Е. Природоохранное районирование бассейна реки Надым (Западная Сибирь) Криосфера Земли, 2010, т.XIY, №2. C.46-55.

12. Самсонова В.В., Субботин А.М., Рузова О.В., Дручина О.Е., Казбакова Х.Т., Сморыгин О.Г., Брушков А.В., Трофимова Ю.Б. Криогенные процессы и микробиоты в многолетнемерзлых отложениях Сибири // Материалы Четвертой международной научно-практической конференции «Геокриологические проблемы Забайкалья и сопредельных территорий» (8- апреля 2010 г., Чита).

13. Субботин А.М., Рузова О.В., Дручина О.Е., Самсонова В.В., Сморыгин О.Г., Казбакова Х.Т.. Брушков А.В. Микробные сообщества многолетнемерзлых пород интразональных ландшафтов Сибири // Проблемы экологии: чтения памяти проф. М.М. Кожова: тез. докл. междунар.

науч. конф. и междунар. шк. для мол. ученых (Иркутск 20-25 сентября г.) – Иркутск : Изд-во Иркут. гос. ун-та, 2010. – С. 360-361.

14. Хомутов А.В., Лейбман М.О. Вероятность проявления криогенного оползания в типичной тундре Центрального Ямала // Тезисы конференции по созданию программы Международного полярного десятилетия (4 – 7 октября 2010, Сочи), 2010, С. 63–64.

(http://www.onlinereg.ru/ipy2010/Abstracts_ipy2010.doc).

15. A.V. Khomutov, M.O. Leibman, N.G. Moskalenko, H.E. Epstein. Correlation between Active Layer Depth and Vegetation Parameters at Vaskiny Dachi, Central Yamal, Russia. The electronic version of Abstracts from the Third European Conference on Permafrost 13-17 June 2010. P. 227.

16. Khomutov A.V., Leibman M.O. Landscape pattern and cryogenic landsliding hazard analysis on Yamal peninsula, Russia // Thermal state of frozen ground in a changing climate during the IPY. Abstracts from the 3 rd European Conference on Permafrost, 13 – 17 June 2010, The University Centre in Svalbard, 2010, P. 254.

17. M.O. Leibman, A.V. Khomutov, P.T. Orekhov, I.A.Gameev, A.A. Gubarkov.

Spatial Distribution of the Active Layer Depth along the Yamal Transect. The electronic version of Abstracts from the Third European Conference on Permafrost 13-17 June 2010. P. 226.

18. N.G. Moskalenko, P.T. Orekhov, O.E. Ponomareva, N.M. Berdnikov. Changes of the Active Layer Thickness and Permafrost Temperature in West Siberia. The electronic version of Abstracts from the Oslo Science Conference 8-12 June 2010, [EA11.2-4.5].

19. N.G. Moskalenko. Impact of Climate Changes on West Siberia Tundra Vegetation. The electronic version of Abstracts from the Oslo Science Conference 8-12 June 2010, [PS3-D.50].

20 N.G. Moskalenko, P.T. Orekhov, O.E. Ponomareva. Permafrost Monitoring in West Siberia Subarctic. The electronic version of Abstracts from the Third European Conference on Permafrost 13-17 June 2010. P. 131.

21. P.T. Orekhov, A.V. Khomutov, M.O. Leibman, O.V. Khitun. Relation of Vegetative Cover and Active Layer Depth in the Asrctic Tundra of Bely Island on New CALM Grids. The electronic version of Abstracts from the Third European Conference on Permafrost 13-17 June 2010. P. 106.

22. O.E. Ponomareva. Change in frost heave intensity in relation to climate change in West Siberia northern taiga. The electronic version of Abstracts from the Oslo Science Conference 8-12 June 2010. [EA11.2-4.8].

23. V.P.Melnikov, A.G.Skvortsov, G.V.Malkova, D.S.Drozdov, O.E.Ponomareva, M.R.Sadurtdinov, A.M.Tsarev, V.A.Dubrovin. Seismic studies of frozen ground in Arctic areas / Russian Geology and Geophysics, 2010, N51. pp.134-142.

УЧРЕЖДЕНИЕ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК ИНСТИТУТ КРИОСФЕРЫ ЗЕМЛИ СИБИРСКОГО ОТДЕЛЕНИЯ РАН ОТЧЕТ О НАУЧНО – ОРГАНИЗАЦИОННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЗА 2010 г.

ПО ПРОГРАММЕ ОНЗ - «Эволюция криосферы в условиях меняющегося климата»

Директор ИКЗ СО РАН академик В. П. Мельников Ученый секретарь К.г.-м.н. Е.В.Устинова ТЮМЕНЬ - 2011г.

Проект 1. Устойчивость криогенных геосистем и экосистем при естественных и техногенных нарушениях северных ландшафтов в условиях меняющегося климата (Ответственный исполнитель: д.г.-м.н Дроздов Д.С., д.г.н.Москаленко Н.Г.) Задачи проекта в 2010 г.

мониторинг северных (арктических) природных комплексов или геосистем, характеристика изменений и процессов в субаэральной и субаквальной криосфере в увязке с данными об атмосфере и океане, 1.1 Малкова Г.В. (к.г.-м.н., в.н.с.). Динамика современного климата обычно показывалась путем сравнения последнего десятилетнего интервала с климатической нормой в 3-х градациях повышений температуры воздуха:

слабые (при повышении 0,7°C), умеренные (0,7…1°C) и сильные (1°C).

Последнее десятилетие характеризуется аномально высокими для многих регионов среднегодовыми температурами воздуха и для криолитозоны выделяется только умеренное и сильное потепление (;

категория слабых повышений температуры отсутствует). Сильное потепление климата охватывает большую часть территории криолитозоны России. Умеренное потепление климата приурочено к локальным участкам на Европейском севере, в Западной и Средней Сибири и в Приморье (рис. 1.1.1). На этом фоне зима 2009-2010 гг. демонстрирует низкие температуры и малоснежность в начальный период на Европейском Севере и в Западной Сибири.

Рис.1.1.1 Пространственно-временная изменчивость среднегодовой температуры воздуха.(1-2) – повышение температуры в последнее десятилетие относительно климатической нормы: 1- сильное, 1,0°С;

2 – умеренное, 0,7...1,0°С;

3 – изолинии среднегодовой температуры воздуха (климатическая норма);

4 – метеостанции;

5 – южная граница криолитозоны ГРАНТ РФФИ 08-05-00421а Руководитель проекта Павлов Александр Владимирович Название Геокриологические последствия современных изменений глобального климата Сроки работы над проектом 2008-2010 (в 2010 г – итоговый отчет) Общей целью проекта является моделирование, оценка и прогноз геокриологических последствий современных изменений климатических условий на территории криолитозоны России. Продолжение в 2008-2010 гг. работ по мониторингу криолитозоны и продление рядов геокриологических данных в комплексе с метеорологическими наблюдениями, позволили получить вывод о том, что на территории криолитозоны России наблюдаются более низкие современные тренды повышения среднегодовой температуры грунтов, как правило, не превышающие 2/3 по сравнению с трендами потепления климата.

В ходе выполнения проекта была разработана серия мелкомасштабных карт и проведена оценка реакции криолитозоны на современные изменения климата, выделены области с различной термической устойчивостью многолетнемерзлых пород.

Дроздов Д.С. (д.г.-м.н., зам.директора, г.н.с.). Впервые одновременно в различных ландшафтных подпровинциях зафиксирован результат воздействия разового значительного отклонения климатических характеристик от нормы на тепловой режим многолетней мерзлоты. На западносибирском трансекте от типичной тундры до северной тайги суровая зима 2009-2010 гг. и холодное лето 2010 г. вызвали понижение температуры на глубине ~10 м (оценивается как близкая к глубине нулевых сезонных амплитуд) на 0,3…0,6°С (рис.2). Это величина соответствует примерно 10 20-летнему монотонному повышению за предыдущие годы. Практически инвариантны к климатической аномалии оказались участки современной деградации (опускания кровли) мерзлоты, где восходящий и нисходящий тепловой потоки полностью расходуются на фазовые переходы.

Рис.1.1.2 Изменение во времени температуры горных пород на глубине нулевых сезонных амплитуд в разных геосистемах южной лесотундры Инженерно-геологические и ГРАНТ РФФИ 08-05- геокриологические изменения горных пород при техногенном вмешательстве;

техногенные и техногенно измененные грунты и геосистемы В статьях и в учебном пособии «Географическое картографирование:

карты природы» показаны преимущества ландшафтно-индикационной (геосистемной) концепции, согласно которой ландшафтная карта используется в качестве базовой для построения картографических моделей и оценки состояния геологических тел. Создана серия ландшафтных, геоэкологических и инженерно-геологических карт локального и регионального масштабов территории Уренгойского и Харасавэйского месторождений. Доказана пространственная неоднородность температурного поля ММП: различия наиболее велики в южной лесотундре ( от +0,8°С до +2,6°С) в связи с теплоизолирующей ролью растительного покрова и мощностью органогенного горизонта почв и заметно снижаются в южной тундре. Выявлены особенности линейных геотехнических систем в криолитозоне. Дана ландшафтно-геохимическая характеристика уровня и пространственного распределения техногенного загрязнения в дельтах рек Печоры и Енисея.

Москаленко Н.Г. (д.г.н., г.н.с.). Оценено загрязнения почво-грунтов вдоль газопровода Надым-Пунга (2009–2010 гг.). Для решения этой задачи были отобраны: (1) пробы песка с поверхности дорожного полотна вдоль трубопровода Надым-Пунга, (2) пробы с обочин дороги, (3) пробы песка из карьера, являющегося источником строительного материала для дороги, (4) пробы торфа на максимально возможном удалении от газопровода (3 км.) и (5) пробы донных отложений и воды из ручьев, пересекающих дорожное полотно.

Основным источником загрязнения следует считать технологическую дорогу вдоль газопровода Надым – Пунга. Основным типом загрязнения является повышенное содержание нефтепродуктов (НП) в почвах.

Загрязнение характерно для всех типов ландшафтов, но в большей степени выражено для торфяников, что связано со спецификой торфа, как геохимического барьера. Регулярная подсыпка дороги чистым карьерным песком снижает уровень загрязнения НП непосредственно на дорожном полотне. Однако происходит активный вынос и переотложение нефтепродуктов на прилегающих территориях, где они и накапливаются, обусловливая высокий уровень загрязнения (одно из самых высоких значений установлено для дренажной канавы вдоль дороги). Этому способствует и барражирующая роль газопроводов, мешающих стоку вод с прилегающих территорий. Разнос НП происходит также и эоловым путем.

Масштаб влияния локальный разливов топлива пока несопоставим (на 8 км обнаружено одно пятно), но в целом загрязнение поверхностных и грунтовых вод также оказывает существенное влияние. Отмеченное накопление НП в донных осадках ручья на этой территории будет приводить к вторичному загрязнению территории в весенне-летний период с повышением температур воды до 8°С, когда топливо будет всплывать со дна ручья и с водами далее разноситься по территории. Установлено, что большинство образцов содержат количество НП, превышающее фоновое в 10 – 100 раз, а изученные территории характеризуются как умеренно и сильнозагрязненные. В отношении тяжелых металлов на территории наблюдается слабое загрязнение с превышением ПДК по Zn в 2-3 раза.

В рамках гранта РФФИ № 10-05-08135-з «Участие в Научной конференции по Международному Полярному году» в Осло (Норвегия) выступила с устным докладом «Изменения мощности сезонноталого слоя и температуры пород в северной тайге Западной Сибири» и представила стендовый доклад «Влияние изменений климата на растительность тундр Западной Сибири».

Скворцов А.Г. (к.т.н., в.н.с.). Разработаны основные положения методики и технологии проведения донных сейсмических исследований для изучения инженерно-геокриологических условий в пределах мелководных акваторий в криолитозоне. Для проведения таких исследований целесообразно использовать поперечные волны различных классов.

А – Карское море, геокриологический стационар Марре Сале, преломлнные волны;

Б – Обская губа, пос.

Мыс Каменный, преломлнные волны;

В – Баренцево море, геокриологический стационар Болванский, отражнные волны.

Рис.1.1.3. Результаты донных сейсмических исследований в прибрежной части арктических море на поперечных волнах Сведения о скоростных характеристиках ММП несут важную информацию о составе и стояние мерзлой толщи. Высокие значения скорости поперечных волн в ММП на Мысе Каменном и на стационаре Болванский даю основание говорить, что породы на этих участках практически не засолены. Незасоленными, судя по значения скоростей поперечных волн, являются и супесчано-глинистые породы в прибрежной части шельфа на территории геокриологического стационара Болванский.

На стационаре Марре-Сале значения скорости поперечных волн в ММП являются чрезвычайно низкими. Это является свидетельством “вялости” мерзлоты за счет высокой засоленности мерзлых пород. Дополнительным подтверждением “вялости” пород на этом участке являются высокие значения коэффициента Пуассона.

Проект 2. Формирование, эволюция и деградация криолитозоны арктического шельфа и континентального обрамления в условиях меняющегося климата и океанических (морских) условий. Криогенные образования в отложениях с пластовыми льдами – показатель динамики палеокриогенной истории плейстоцене и голоцене. (Ответственные исполнители:д.г.-м.н. А.А.Васильев, д.г.-м.н. Е.А. Слагода, д.г.-м.н.

Лейбман М.О., ИКЗ СО РАН) Задачи в 2010 г. Исследовать закономерности формирования, эволюции и деградации криолитозоны Арктических морей, континентального обрамления основываясь на установлении последовательности условий криогенеза и криогенных геологических процессов и последствий их воздействии на морские и субаэральные отложения с залежами льда;

определить генезис деформаций в отложениях плейстоцена и голоцена.

Основной результат.

Изучен непрерывный температурный режим многолетнемерзлых пород (ММП) в континентальной области и транзитной зоне. В записи температурного поля выделен и количественно оценен сигнал, формирующийся за счет изменений климата и морских условий.

На Югорском п-ове, Ямале и на побережье Енисейского залива изучены особенности строения, генезис и морфология деформаций во всех основных стратиграфических подразделениях и генетических типах четвертичных отложений. Установлена ключевая роль термокарста, включая и палеотермокарст, и вторичного промерзания дисперсных четвертичных отложений в образовании криогенных деформаций и новейшего облика и свойств криолитозоны.

Проект 3. Влияние моря на криогенные геосистемы и экосистемы в низовьях крупных рек Арктического бассейна. Ландшафты долины Средней Лены в современных условиях вечной мерзлоты. Влияние изменений климата на гидрологический режим равнинных рек арктической зоны Восточной Сибири. (Ответственный исполнитель:

к.г.н. Украинцева Н.Г. ИКЗ СО РАН) 1. Дельты рек Арктического бассейна - это гидроморфные экосистемы, подверженные морскому влиянию и формирующиеся в зоне вечной мерзлоты. Они существенно отличаются от типичных зональных ландшафтов по структуре и запасам фитомассы и наряду с болотами относятся к азональным гидроморфным экосистемам. Здесь резко сокращается доля мхов и кустарничков, редко встречается ерник.

Доминируют травы (осоки, злаки), хвощ и крупнокустарниковые заросли ивы и ольхи.

2. Полевые исследования в дельтах рек Енисея и Печоры показали, что зональные черты свойственны не только междуречным ландшафтам, но и гидроморфным экосистемам дельт северных рек. По запасам и структуре фитомассы существенно различаются поймы Енисея в южной и типичной тундре (Рис. 1). В пойме можно выделить три основных высотных ступени:

низкая (до 3 м над урезом) с долгопоемным режимом, средняя (3-6 м) плоская и мелкогривистая с обилием озер и стариц и высокая волнисто гривистая.

В южной тундре на низкой пойме фрагменты пионерного разнотравья чередуются с заболоченными злаково–осоковыми лугами, на средней пойме доминируют хвощево-травяные ивняки (нередко высотой около 1,5-2 м) с участием бобовых, на высокой пологогривистой пойме преобладают крупнокустарниковые заросли (ивняки и ольховники высотой до 3-3,5 м) и разнотравно-бобово-злаковые и злаковые луга. Фитомасса изменяется соответственно от 50-300 г/м2 до 2-8 тысяч г/м2.

В типичной тундре пойма значительно сильнее заболочена, здесь доминируют луга, мохово-осоковые обводненные болота и травяные (реже травяно-моховые) ивняки. Ольха в кустарниковых сообществах отсутствует, а высота ивняков резко снижается – до 0,6-1м в среднем. В пойменных лугах практически отсутствуют бобовые. Появление галофитных суккулентов («солянка») свидетельствует о близости моря. Максимальная фитомасса не превышает 2-3- тысяч г/м2 (см. рис. 3.1).

Рисунок 3. 1. Надземная фитомасса экосистем дельты р. Енисей В пойме р. Печоры только северная приморская часть расположена в подзоне южных тундр. По запасам и структуре фитомассы она сходна c Енисейской поймой, но из-за близости моря несколько возрастает доля галофитов, а в доминирующих видах (хвощ, злаки) увеличивается содержание типично «морских» элементов - натрия, хлора, брома.

Центральная часть Печорской дельты (в районе г. Нарьян-Мар и южнее) находится в подзоне лесотундры. Здесь на высокой пойме, наряду с кустарниковыми зарослями, появляются древесные виды ив и единично – низкорослые еловые редколесья (о-ва Ёкушанский, Кермундей). Запасы фитомассы достигают 10 000 г/кв.м и более.

3. Продолжено изучение влияния моря на экосистемы дельты р.

Печоры. Так, содержание хлора в речной воде Большой Печоры и проток дельты максимально в устье реки и заметно снижается вверх по течению (рис.3.2а). Содержание хлора в грунтовых и озерно-болотных водах террасовых и пойменных экосистем также максимально на севере (Мыс Болванский), у морского края дельты и имеет выраженный тренд падения в южном направлении (рис.3.2б).

4. Ранее для дельты Енисея было установлено, что содержание хлора в растениях сильно различается по группам, оно минимально во мхах, чуть выше – в ивах, а наиболее перспективным индикатором морского влияния является хвощ (см. отчет 2009 г.). Эти данные подтвердились и для дельты Печоры (рис. 3). Максимальное содержание хлора в хвоще – около 2% отмечено на высокой морской террасе, где возможен только ветровой воздушный перенос солей. Вдали от моря в аналогичном ландшафте (30 км от Тазовской губы, левобережье р. Хадуттэ, Уренгойское ГКМ) содержание хлора в хвоще оказалось в 10 раз меньше.

а) б) Рисунок 3.2. Изменение содержания хлора от морского края (слева, Мыс Болванский) до начала (справа, Большая Сопка) дельты р. Печоры: а) в речной воде Большой Печоры и проток дельты;

б) в почвенно-грунтовых и озерно-болотных водах пойменных и террасовых экосистем Рисунок 3.3. Содержание хлора в растениях южнотундровых морских равнин на морском побережье (Мыс Болванский) и вдали от моря (Уренгойское ГКМ) Проект 4. Астрономические факторы динамики криосферы (новые приближения). Процессы льдонакопления в дисперсных горных породах. Экспериментальное моделирование условий существования, диссоциации и роста метастабильных газовых гидратов при температурах ниже 273 К (Ответственный исполнители: д.ф.-м.н. И.И.

Смульский, д.г.-м.н. Я.Б. Горелик, д.х.н.А.Н.Нестеров) 4.1. Астрономические факторы динамики криосферы (новые приближения). Ответственный исполнитель: д.ф.-м.н. И.И. Смульский Анализ эволюции орбитального движения Луны и разработка закона движения Луны с учетом короткопериодических колебаний ее орбиты.

Математическая модель движения Луны.

1. Основные показатели эволюции движения Луны На Луну приходится почти 2/3 прецессии Земной оси. Поэтому определение движения Луны является важной задачей в проблеме эволюции оси Земли. Мы исследовали динамику орбиты Луны на протяжении непрерывных оборотов, что составляет 56.7 года. На этом отрезке времени колебания орбиты Луны повторяются несколько раз, и колебаний, не укладывающихся в этот интервал, не было обнаружено при исследовании на больших промежутках времени.

Такие исследования были проведены с шагом 10 тыс. лет на интервале времени в два миллиона лет, продолжавшемся от 0 до -2 млн. лет, и на таком же интервале от -98 до -100 млн. лет. На каждом промежутке в непрерывных обращений были найдены амплитуды и периоды колебания элементов орбиты Земли. Затем рассмотрено их изменение на больших интервалах времени в 2 млн. лет.

Рис.4. 1. Углы прецессии Mo и наклона Mo орбиты Луны: C – небесная сфера;

A0A0’ и E0E0’ – неподвижные плоскости экватора и орбиты Земли (эклиптики), застабилизирован-ные на эпоху 2000.0 г., JDS = 2451545. AA’ и EE’ – подвижные плоскости экватора и орбиты Земли на текущую дату;

DA1B – плоскость орбиты Луны. Углы положения плоскостей орбит по отношению к экваториальной плоскости Земли: E = 02, iE = 2 и Луны: Mo = 0Mo, iMo = A1MoA0’. B – проекция точки перигея орбиты на небесной сфере, а p = MoB – угловое его положение.

Рисунок 4. 2. Динамика элементов орбиты Луны в геоцентрической экваториальной системе координат: радиус перигея Rp отнесен к AmJ = 1.097924194112168E+13 м, период P и время T – в сидерических столетиях (cyr) по 36525.636042 дней, углы p, iMo и Mo в радианах. Остальные обозначения см. рис.4. 1.

Изменения орбиты Луны происходят в виде двух групп движений. В первой группе рассматриваются изменения в плоскости орбиты: радиуса перигея Rp(T), угла положения перигея р(T), эксцентриситета орбиты e(T) и периода обращения P(T). Здесь буквой T обозначена зависимость элементов от времени. Во второй группе рассматривается движение плоскости орбиты Луны. В результате наших исследований было установлено, что ось орбиты Луны S Mo вращается (прецессирует) вокруг подвижной оси орбиты Земли S E (см. рис. 1). Вращение происходит по часовой стрелке, и угол наклона Mo(T) между осями S Mo и S E изменяется колебательно во времени. Эти колебания называются нутационными. Поэтому движение плоскости орбиты целесообразно описывать углом прецессии Mo(T) и углом наклона Mo(T).

В результате интегрирования дифференциальных уравнений движения планет, Солнца и Луны с помощью программы Galactica мы получаем (см.

рис. 2) в экваториальной геоцентрической системе координат элементы орбиты в ее плоскости Rp, e, P и р и углы положения плоскости орбиты iMo и Mo (рис. 1). Для пересчета экваториальных углов iMo и Mo орбиты относительно плоскости экватора в углы Mo и Mo относительно подвижной орбиты Земли используются формулы (30) - (31) работы [1]. Формулами (30) - (31) определились углы плоскости планеты относительно неподвижной плоскости Лапласа, которая перпендикулярна моменту количества движения M S M всей Солнечной системы. Эта плоскость координируется углами iM и относительно экваториальной плоскости. Для расчета Mo и Mo в формулах (30) - (31) используются углы iE и E положения подвижной плоскости орбиты Земли, т.е. iM = iE и M = E. Динамика углов Mo и Mo на интервале нескольких лет показана на рис. 4.3.


Рис. 4.3. Динамика углов наклона Mo и прецессии Mo орбиты Луны относительно подвижной орбиты Земли. Обозначения см. рис. 4.1 и рис.

4.2.

2. Аппроксимация элементов в плоскости орбиты Как уже отмечалось выше, поведение элементов орбиты Луны исследовалось за 736 лет ее непрерывных обращений в разные эпохи на интервале от 0 до 100 млн. лет. Кроме того, элементы орбиты Луны исследовались при двух разных начальных условиях интегрирования [1] уравнений движения с помощью программы Galactica. В результате этих исследований были установлены закономерности динамики элементов и подобраны аппроксимирующие их зависимости. Окончательный вид аппроксимаций уточнялся на сдвоенном интервале от -736 обращений до +736 обращений, где средний момент времени приходится на эпоху 30. декабря 1949 г. с номером юлианского дня JD0 = 2433280.5. Радиус перигелия определяется следующим выражением Rp(T) = Rp0 + RpAsin(Rp + 2T/TRp), (1) где Rp0 – постоянная составляющая, RpA – амплитуда колебаний, Rp – начальная фаза колебаний и TRp – период колебаний радиуса перигелия.

Значения коэффициентов формулы (1) приведены в таблице 1. Расстояния приведены в безразмерных единицах, полученных при отнесении к AmJ = 1.097924194112168E+13 м, а время T и периоды колебаний – в сидерических столетиях по 36525.636042 дней в столетии, отсчитываемых от эпохи JD0, декабря 1949 г.

Таблица 1. Коэффициенты формулы (1).

Rp Rp0 RpA TRp 3.30941E-5 5.7157E-7 0.942478 0. Как видно из графика Rp(T) рис. 2, имеются биения колебаний радиуса перигелия, которые можно было б описать второй гармоникой с большим периодом. Однако вследствие нерегулярности этих биений на больших интервалах времени, вторая гармоника существенно не улучшала аппроксимацию радиуса перигелия.

Аппроксимация эксцентриситета получена в виде двух гармоник:

e(T) = e01 + eA1sin(e1 + 2T/Te1) + e02 + eA2sin(e2 + 2T/Te2), (2) параметры которых приведены в таблице 2.

Таблица 2. Коэффициенты формулы (2).

e e01 eA1 Te -9.95534E-4 0.0113634 -2.19911 0. e e02 eA2 Te 0.0565202 6.91384 E-4 -1.5708 0. Перигелий орбиты Луны вращается против стрелки часов и кроме того совершает колебательные движения, которые также аппроксимированы двумя гармониками:

p(T) = p0 + 2T/Tp + p01 + pA1sin(p1+ 2T/Tp1) + p02 + pA2sin(p2+ 2T/Tp2), (3) где Tp – период обращения перигелия Луны, а Tp1 и Tp2 – первый и второй периоды колебаний угла перигелия. Коэффициенты формулы (3) приведены в таблице 3.

Таблица 3. Коэффициенты формулы (3).

p0 p01 pA1 p Tp Tp 3.67159 0.0885281 1.34024E-4 0.200529 2.19911 0. p02 pA2 p2 Tp -4.91312E-3 0.196967 -0.188496 0. Период обращения Луны P колеблется вокруг некоторого среднего значения Pm. Анализ этих колебаний проводился для относительной разности P = (P - Pm)/Pm. Так как период P и большая полуось a орбиты изменяются согласованно, то анализ их в относительных разностях позволяет осуществлять согласованную их аппроксимацию. В результате выполненных исследований период P аппроксимируется следующим выражением:

P(T) = Pm [(1 + P0 + PA1sin(p1 + 2T/Tp1) + PA2sin(p2+ 2T/Tp2)], (4) где Tp1 и Tp2 – первый и второй периоды колебаний периода обращения, а значения коэффициентов приведены в таблице 4.

Таблица 4. Коэффициенты формулы (4).

P0 PA1 p Pm Tp 7.47928E-4 1.01403E-4 0.00385003 0.628319 0. PA2 p02 Tp 0.00141509 -1.41372 0. 3. Аппроксимация углов положения орбиты Формулами (1) - (4) описывается динамика орбиты Луны в ее плоскости. Теперь перейдем к описанию динамики плоскости орбиты. Ось орбиты S Mo (см. рис. 1) прецессирует (вращается) вокруг оси S E подвижной орбиты Земли по часовой стрелке. Поэтому угол прецессии Mo в этом направлении также непрерывно увеличивается. Кроме того, он колеблется.

Можно выделить две группы колебаний, но так как амплитуда колебаний с большим периодом небольшая, то ими пренебрегаем. В итоге угол прецессии аппроксимируется следующим выражением:

Mo(T) = Mo0 + 2T/T + 0 + Asin(+ 2T/T1), (5) где T – период прецессии оси орбиты Луны относительно подвижной оси орбиты Земли, а T1 – период колебаний угла прецессии Mo. Так как прецессия происходит по часовой стрелке, то T 0. Значения коэффициентов приведены в таблице 5.

Таблица 5. Коэффициенты формулы (5).

Mo0 0 A T T 0.202798 -0.186006 2.30247E-4 0.023662 2.82743 0. Угол наклона Mo также колеблется с двумя периодами. Более долгий период, равный 2.995 года, имеет амплитуду 5.97810-5 радиан, которая почти на два порядка меньше амплитуды первого периода. Поэтому второй гармоникой этого периода пренебрегаем, и аппроксимация для угла нутации имеет вид:

Mo(T) = Mo0 + MoAsin( + 2T/T), (6) где T – период нутационных колебаний, а значения коэффициентов приведены в таблице 6.

Таблица 6. Коэффициенты формулы (6).

Mo0 MoA T 0.0900003 0.002464 -2.19911 0. 4. Углы положения орбиты относительно плоскости экватора Теперь установим связь углов Mo и iMo положения плоскости орбиты Луны относительно экваториальной плоскости (см. рис. 1) с углами Mo и Mo. В сферическом треугольнике 2MoA1 известна сторона 2A1 = Mo и два угла: 2 = iE и A1 = Mo. По теореме косинусов определяется тупой угол 2MoA1, с помощью которого можно найти острый угол iMo = – 2MoA1. В результате, для угла наклона плоскости орбиты Луны к плоскости неподвижного экватора получаем следующее выражение:

iMo = – arcos (– cos iEcosMo + sin iE·sinMocosMo). (7) Как видно из рис. 1, угол положения восходящего узла орбиты Луны равен сумме двух дуг Mo = 0Mo = E + 2Mo. (8) Из треугольника 2MoA1 по теореме синусов sin 2Mo /sinMo = sinMo /sin( – iMo) (9) определяется дуга 2Mo. Тогда положение восходящего узла, согласно (8) и (9), можно определить по формуле Mo = E + arcsin [sinMosinMo /sin( – iMo)]. (10) Рисунок 4.4. Сопоставление динамики углов положения плоскости орбиты Луны относительно экваториальной плоскости двумя методами: жирной линией – численное интегрирование;

тонкой белой линией – аппроксимационные зависимости (7) и (10). Обозначения см. рис. 4.1.

С целью проверки полученные аппроксимации элементов орбиты Луны были наложены на соответствующие элементы, рассчитанные по программе Galactica в результате интегрирования уравнений движения. Эта проверка подтвердила справедливость аппроксимации. В качестве примера на рис. представлена динамика углов iMo и Mo, полученных двумя методами:

жирной линией – численное интегрирование с помощью программы Galactica, а белой линией – аппроксимации (7) и (10).

5. Эволюция элементов орбиты на интервале 100 млн. лет Итак, динамика элементов орбиты Луны Rp, e, P, P, i, относительно неподвижной плоскости экватора в геоцентрической системе координат описывается выражениями (1) - (4), (7), (10). Но это описание получено на интервале времени порядка 100 лет. Возникает вопрос о справедливости его на больших интервалах времени: порядка сотен тысяч и сотен миллионов лет. Как упоминалось вначале, с этой целью проводились исследования на интервалах 0 -2 млн. лет и -98 млн. лет -100 млн. лет. Через каждые тыс. лет изучалась динамика элементов орбиты Луны на протяжении ее непрерывных обращений. Динамики разных эпох качественно не отличались от представленной на рис. 2. С целью их сравнения определялись средние за 736 обращений величины отдельных элементов. Затем исследовалась эволюция этих средних величин, а также периодов вращений, периодов колебаний и их амплитуд на интервалах в 2 млн. лет с интервалом между точками 10 тыс. лет. В качестве примера на рис. 5 показана эволюция средних периода обращения Pm, эксцентриситета em, угла наклона Mom и MoA нутационных колебаний. На графиках изображены амплитуды относительные изменения этих величин. Они определялись однотипно, например, для среднего периода обращения Луны по орбите эта величина рассчитывается так:

Рисунок 4. 5. Эволюция параметров орбиты Луны за 2 млн. лет: динамика относительных средних за 736 обращений Луны: периода Pm, эксцентриситета em, угла наклона Mom и амплитуды нутационных колебаний MoA. T – в миллионах лет;

остальные обозначения см. рис. 4.1.

Pm = (Pm - Pm0)/Pm0, (11) где Pm0 – значение среднего за 736 оборотов периода в современную эпоху.

При расчете относительных изменений амплитуд (MoA) вместо средних значений в формуле (11) берутся амплитуды MoA аппроксимации (6).

Как видно из рис. 5, амплитуды изменений относительных средних Pm, em и Mom равны 210-4, 0.003 и 4.510-4, соответственно. В то же время такие же относительные амплитуды колебания на 736 обращениях Луны составляют 3.8510-3, 0.2 и 2.710-2, соответственно. Таким образом, учитываемые колебания параметров P, e и Mo на 736 обращениях Луны превышают их изменения на интервале 0 -2 млн. лет в следующее число раз: 19, 67 и 60, соответственно. Этот вывод подтверждается также графиком MoA(T) на рис. 5: на интервале 0 -2 млн. лет: амплитуда нутационных колебаний MoA колеблется в пределах 2%.

Остальные параметры аппроксимации ведут себя аналогичным образом. Такие же результаты получены на интервале -98 млн. лет - млн. лет. Это позволяет сделать вывод, что на промежутке 0 -100 млн. лет, если и существуют колебания с более долгими периодами, чем представленные в таблицах 16, то амплитуда их не превышает нескольких процентов от амплитуд полученных короткопериодических колебаний.


6. Математическая модель движения Луны Итак, выражениями (1) - (4), (7), (10) описывается динамика элементов орбиты Луны Rp, e, p, P, i,, которую можно использовать на интервале -100 млн. лет. Ранее мы разработали математическую модель движения тела по эллиптической орбите [2], динамика элементов которой известна. Поэтому эта модель с формулами (1) - (4), (7), (10) представляет математическую модель движения Луны. Она позволяет вычислить координаты Луны в экваториальной системе координат в любой момент времени. Вычисления проводятся с шагом по времени порядка 1·10-4 года. Координаты могут рассчитываться как геоцентрические, так и гелиоцентрические. На рис. сопоставлены орбиты Луны, рассчитанные по этой модели и численным интегрированием с помощью программы Galactica. Такие же сопоставления орбит были выполнены для планет [2]. Рассчитанные по математической модели орбиты планет визуально не отличаются от найденных численным интегрированием орбит. Как видно из рис. 6, для Луны такие отличия наблюдаются.

В настоящее время предполагаются две причины этих отличий. Во первых, орбита Луны в большей степени отличается от эллипса, чем орбита планет. Другая причина заключается в обнаруженной неточности математической модели Солнечной системы: к движению по орбите прибавляется движения перигелия. Периоды обращения перигелия планет изменяются от 50 тыс. лет до 3740 тыс. лет, а для Луны он равен 8.85 года (табл. 3) и сопоставим с периодом ее обращения. Поэтому движения перигелия может оказывать влияние на результаты сравнения орбит на рис.

6. В дальнейшем этот недостаток будет устранен. Тем не менее, в представленном варианте математическая модель Луны позволяет с приемлемой точностью решать задачу эволюции оси вращения Земли.

Рисунок 4. 6. Сравнение проекций орбиты Луны на плоскость экватора xryr, рассчитанных двумя способами: 1 – по результатам численного интегрирования дифференциальных уравнений движения тел Солнечной системы;

2 – по математической модели движения Луны.

4.2. Процессы льдонакопления в дисперсных горных породах.

Экспериментальное и теоретическое изучение особенностей инъекционного механизма льдонакопления. (Ответственный исполнитель д.г.-м.н. Я.Б. Горелик) Существование криопэгов в разрезах мерзлых толщ может быть связано с определенным механизмом формирования пластовых льдов, а их минерализация и химический состав растворов – с генезисом поровых вод и палеотемпературной реконструкцией условий формирования мерзлой толщи.

Однако, анализ изменения концентрации рассолов и давления внутри криопэга с изменением окружающей температуры проводится без учета деформируемости и прочностных свойств вмещающих его мерзлых пород, что приводит к серьезным погрешностям в полученных результатах.

Реальные породы описываются упругой и упругопластической моделями деформирования (наилучшим образом - второй из них). Показано, что изменение концентрации и давления внутри криопэга при понижении его температуры, вычисленное с применением этих моделей, весьма значительно отличается от результатов расчета, выполненных обычным способом.

Давление в криопэге существенно возрастает при понижении температуры.

При их вскрытии скважинами оно должно быстро сбрасываться до значений, близких к гидростатическому на данной глубине. На устье скважин в начальный момент вскрытия может иметь место фонтанирование и при достаточно больших линейных размерах криопэга уровень воды в них должен установиться близким к поверхности массива пород. Полученные результаты соответствуют имеющимся натурным наблюдениям.

4.3. Экспериментальное моделирование условий существования, диссоциации и роста метастабильных газовых гидратов при температурах ниже 273 (Ответственный исполнитель д.х.н.Нестеров А.Н.) 1. Создана экспериментальная установка (рис.1) и разработана оригинальная методика изучения кинетики Рис.4.3.1. Схема экспериментальной установки: 1 термостат, 2- магнитная мешалка, 3- реактор, 4 –якорь мешалки, 5- цифровой манометр, 6 – датчики температуры, 7 – компьютер, 8 – баллон с газом, 9 – контрольный баллон, 10 – термостат, 11 – вакуумный насос.

образования/диссоциации газовых гидратов в эмульсиях вода/масло по данным временных измерений давления, температуры и расчета количества газа, участвующего в образовании/диссоциации гидратов. Для синтеза гидратов использовались метан и эмульсия, получаемая в результате механического перемешивания дистиллированной воды в моторном масле Castrol EDGE 0W-40. Подобраны оптимальные условия приготовления эмульсии (концентрации воды и масла, время и скорость перемешивания), обеспечивающие ее максимальную устойчивость к расслоению.

Установлено, что предварительное замораживание эмульсии уменьшает индукционный период гидратообразования, поэтому для получения гидратов эмульсию предлагается охлаждать до 231 К. Методом дифференциального термического анализа показано, что эта температура обеспечи-вает кристаллизацию капель воды в эмуль- сии. Количество газа, поглощаемого при обравании гидратов или выделяющегося при их диссоциации, предложено рассчитывать по экспериментальным данным для изменения давления с учетом растворимости газа-гидратообразоваля в масле. Показано, что предлагаемая методика учета растворимости газа в случае ее применения для расчетов растворимости метана в чистых жидкостях обеспечивает хорошее соответствие результатов расчета с известными литературными данными.

2. Импульсным методом ЯМР исследована модельная дисперсная система, состоящая из газогидратных A лед + газогидрат + частиц фреона-12, представ вода A ляющих собой микроскопи ческие образования с ядром лед + из воды или льда, окружен газогидрат вод ных коркой газогидрата. В а tи интервале температур Am tп 10 оС 0 оС t ts Рис.4.3.2. Начальный участок спада ССИ после воздействия на образец 900 –го импульса.

экспериментально установлено отличие времен спада сигнала свободной индукции (ССИ) льда и газогидрата от соответствую- щего времени для воды более чем на два порядка, что позволило регистрировать в опыте сигнал ЯМР только от жидкой фазы воды по истечении времени ts = 70 мкс ( рис.4.3.2). В газогидратных частицах обнаружены две различные магнито релаксационные формы воды с относительно короткими временами спин спиновой релаксации по сравнению с объемной водой, что указывает на уменьшение подвижности ее молекул и соответствует возможному нахождению воды в макропорах и мезопорах исследуемого газогидрата.

3. Проведены ЯМР-релаксационные измерения фазовых превращений воды, образующейся при диссоциации гидратов фреона-12 (СCl2F2) при отрицательных температурах. Выбор фреона-12 в качестве модельного газа объясняется его низким давлением гидратообразования и возможностями имеющегося у коллектива ЯМР-оборудования. Гидраты фреона получали в каплях воды, диспергированных в полиэтилсилоксановой жидкости ПЭС-5.

Для получения гидратов эмульсию вода/масло охлаждали до температуры 231 К в атмосфере фреона при давлении, выше равновесного давления гидратообразования, а затем нагревали выше температуры плавления льда.

На основании ЯМР-релаксационных измерений рассчитывалась массовая доля воды, перешедшей в гидрат фреона-12. Проведены эксперименты по диссоциации полученных гидратов при 270 К. После того, как весь лед расплавился, ячейку с дисперсией вода/гидрат фреона/ПЭС-5 охлаждали до 270 К при постоянном давлении 100 кПа, затем понижали давление фреона до 10 кПа. Это приводило к росту количества жидкой воды в дисперсии, рис.4.3.3. Показано, что этот рост вызван диссоциацией гидрата фреона на метастабильную (переохлажденную) воду и газ.

Доля воды t, мин Рис. 4.3.3. Изменение доли переохлажденной воды при диссоциации гидрата фреона в дисперсной системе вода/гидтрат/ПЭС-5. Т=270 К, Р=10 кПа.

Проект 5 «Ландшафтная дифференциация снежного покрова и изменение снежности в таежной зоне Сибири и в высокогорьях Юго-Восточного Алтая»

(Ответственный исполнитель: к.г.н. Самсонова В.В.) Обработаны метеоданные для метеостанций: Центральной Якутии по высоте снежного покрова за период 1930-2010 (Намцы, Бердигестях, Покровск, Якутск, Майя, Чурапча, Ытык-Кель, Амга);

Западной Сибири по высоте снежного покрова за период 2005-2009 гг. (Ханты-Мансийск, Алтай, Угут, Таурово, Сытомино, Салым, Нефтюганск, Сургут, Нижнесартымское, Юильск, Казым, Березово, Сосьва, Саранпауль, Няксимволь, Игрим, Воньеган, Октябрьское, Шаим, Леуши, Кондинское, Куминское, Когалым, Радужный, Нижневартовск, Ваховск, Ларьяк, Корлики), различных характеристик снежного покрова и температуре почво-грунтов на разных глубинах под естественными покровами на площадке метеостанции и материалы снегосъемки в лесу за период 1991-2010 гг. (Тарко-Сале), снежному покрову и числу дней с переходом температуры через 0°С за период 1999-2009 гг. (Тобольск, Тарко-Сале, Тюмень), а так же горных систем юга Сибири (Чара, Кош-Агач). Выполнена снегосъемка в различных по породному составу и/или возрасту древостоях в окрестностях Якутска на территории полигона ИМЗ СО РАН Чабыда на Маганской террасе р. Лена, на территории полигонов НИИ криогенных ресурсов ТюмГНГУ-ТюмНЦ СО РАН в Тюмени, а так же в окрестностях пос. Новая Чара (апрель 2010 г.), «Дремучее» в окрестностях Тарко-Сале и «Федоровское» в окрестностях Сургута (апрель, ноябрь 2010). Получены данные по температурному режиму почво-грунтов деятельного слоя в годовом цикле (июль 2009 – июль 2010) в лиственничном лесу, развитом на поверхности 50-метровой террасы р.

Алдан, температурному режиму пород деятельного слоя и ММП в трех 30 метровых скважинах полигона «Дремучее», расположенных в различных ландшафтных условиях за период июнь 2009 г. - октябрь 2010 г. Построены дендрохронологии по сосне (Ноябрьск, Сургут, Тюмень). Оценено влияние динамики снежного покрова на характер роста и развития лиственницы и сосны в Центральной Якутии.

По данным метеонаблюдений в таежной зоне Западной Сибири за последнее десятилетие наблюдается: 1) в южной ее части только положительная среднегодовая температура воздуха (Тюмень, Тобольск);

2) в среднетаежной подзоне и положительная среднегодовая температура воздуха - Сургут (2005), Ханты-Мансийск (2000, 2003, 2005, 2007 - 2008), и отрицательная - Сургут (1999 – 2004, 2006 – 2009), Ханты-Мансийск (1999, 2001-2002, 2004, 2006, 2009);

3) в северотаежной подзоне только отрицательная среднегодовая температура воздуха - Березово и Тарко-Сале.

Значительный диапазон изменчивости среднемесячных температур характерен для зимних месяцев (декабрь, январь, февраль), самыми неустойчивыми условиями отличаются первые месяцы календарного года.

Значительными различиями в процессе снегонакопления и разбросом данных отличаются характеристики снежного покрова (рис. 1). В первой половине последнего десятилетия режим снегонакопления отличался неравномерностью. По данным метеостанций устойчивый снежный покров обычно формируется лишь к началу декабря, наибольшая высота снежного покрова отмечается в основном в марте. Оттепели на протяжении всей зимы наблюдались не только на юге, но и на севере таежной зоны (таблица 1).

Рис. 5.1. Межгодовая изменчивость высоты снежного покрова в таежной зоне Западной Сибири.

По данным м/с Тарко-Сале с 1999 г. в восточном секторе северотаежной подзоны Западной Сибири сохраняется общая тенденция повышения среднегодовой температуры. В первой половине периода наблюдалось плавное повышение среднегодовой температуры, которая ежегодно повышалась на 0,2-0,5 °С. С 2004 г., когда произошло ее понижение до -5,6°С, характерны резкие колебания среднегодовой температуры. В 2005 году она повысилась до -2,8°С, в 2006 году был резкий спад до -6,85°С. В 2010 году здесь, впервые с 1989 года, наблюдалось аномально холодное и влажное лето.

При относительно высокой среднегодовой температуре (примерно - °С) в Тарко-Сале мощность снежного покрова достигала 100 см по сравнению с периодами, среднегодовая температура которых -5 °С и ниже, когда мощность снежного покрова уменьшается на 20-30 %.

Таблица. 1. Количество дней с переходами температуры воздуха через 0°С, Тарко-Сале Год I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII 1999 2 9 11 2 14 12 1 1 2000 10 21 16 34 55 8 2001 1 15 34 1 23 27 9 2002 1 1 3 15 19 38 28 4 2003 24 25 2 7 15 7 8 2004 4 1 32 9 2 6 13 8 2005 4 16 15 4 17 7 2006 6 2 25 2 10 14 6 2007 4 2 28 20 3 14 19 3 2008 8 16 19 4 6 7 2 Проведен корреляционный анализ отдельных характеристик снега:

среднедекадной и максимальной высоты, периодами становления, схода и длительностью залегания снежного покрова с радиальным приростом лиственницы и сосны для двух смежных районов Центральной Якутии по метеостанции Якутск (для участков Лено-Вилюйского междуречья) и Чурапча (для участков Лено-Амгинского междуречья), имеющих наиболее длительные и полные ряды наблюдений (1930-2009 гг. и 1966 по 2009 гг.) соответственно.

Высота снега варьирует в среднем от 30 до 50 см (рис.5.2.), максимальных значений достигает в марте. Плотность снега в середине зимы составляет 0,15-0,16 г/см3, а в конце зимнего сезона 0,20-0,25 г/см3.

hсн, см Чурапча, защищ. Чурапча, откр.

защищенное 1 открытое 30 5 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 октябрь ноябрь декабрь январь февраль март апрель май октябрь ноябрь декабрь январь февраль март апрель Рис.5. 2. Осредненная динамика высоты снежного покрова для метеостанций Якутск (а) и Чурапча (б).

Для разных древесных пород одинаково большое значение имеет высота снежного покрова в зимние месяцы (рис. 5.3). Интенсивность и характер влияния снежного покрова на рост деревьев зависит от его значений во время становления предзимний и схода в весенний периоды, а также от породы дерева и условий местопроизрастания.

На Лено-Вилюйском междуречье радиальный прирост лиственниц, развитых на суглинистых почвах в большой степени зависит от высоты снежного покрова в октябре, а в ноябре эта связь почти исчезает. В отличие от этого на супесчаных грунтах сосновых лесов Лено-Вилюйского междуречья высота снежного покрова в этот период не оказывает значимого влияния на радиальный прирост деревьев. Только к концу ноября высота снежного покрова начинает значимо коррелировать с ростом сосны. На Лено Амгинском междуречье высокий снежный покров в октябре не очень благоприятен для радиального прироста деревьев, а на рост лиственницы оказывает даже отрицательное воздействие. Для роста сосны значение высоты снежного покрова в октябре не оказывает большого влияния.

Рис. 5.3. Корреляция радиального прироста деревьев с высотой снежного покрова метеостанции Якутск (I) и Чурапча (II). a - лиственница Лено-Вилюйского междуречья;

б - сосна Лено-Вилюйского междуречья;

в – лиственница Лено Амгинского междуречья;

г – сосна Лено-Амгинского междуречья. Линией отмечен доверительный интервал при p0,05.

В начале весеннего периода на всех участках наблюдаются схожие результаты. Отмечена высокая корреляционная связь прироста деревьев с высотой снежного покрова в марте и в первой декаде апреля, затем она снижается и к третьей декаде апреля достигает отрицательных значений.

Максимальная средняя декадная высота снежного покрова хорошо коррелирует со всеми участками, за исключением лиственничников Лено Амгинского междуречья. Особенно большое значение высокий снежный покров имеет для сосняков. Для лиственниц Лено-Вилюйского междуречья воздействие снега схоже с тем, что показано для сосны.

Лиственница и сосна по-разному реагируют на высоту снежного покрова (рис. 5.4). Реакция лиственницы на динамику снежного покрова достаточно резкая. Высота и время установления снежного покрова в начале зимнего периода оказывают существенное влияние на радиальный прирост лиственницы в последующий вегетационный сезон.

Рис. 5.4. Сопоставление изменения высоты снежного покрова октября и ноября предыдущего года, а также максимальной среднедекадной за зимний период по метеостанции Якутск с шириной годичных колец лиственницы (а) и сосны (б).

Перечень публикаций по теме ОНЗ РАН 13 «Эволюция криосферы в условиях меняющегося климата» за 2010 год Статьи в рецензируемых журналах:

1. Васильев А.А., Стрелецкая И.Д., Широков Р.С., Облогов Г.Е.

Эволюция криолитозоны прибрежно-морской области Западного Ямала при изменении климата. // Криосфера Земли (принята в печать) 2. Горелик Я.Б. Методы расчета деформаций инженерных конструкций, вызванных пучением промерзающего слоя // Криосфера Земли. 2010. Т.

XIV, № 1. С. 50 – 62.

3. Горелик Я.Б., Горелик Р.Я. Лабораторное исследование работы естественно – конвективного охлаждающего устройства с горизонтальной испарительной частью // Криосфера Земли, 2011, № (принято к печати).

Дроздов Д.С, Украинцева Н.Г., Царев А.М., Чекрыгина С.Н.

4.

Изменения температурного поля мерзлых пород и состояния геосистем на территории Уренгойского месторождения за последние 35 лет (1974 2008 годы) / Криосфера Земли, 2010, Т.XIV, №1, с.22-31. // Change of permafrost temperature field and geosystem state on the Urengoi oil-gas field territory during the last 35 years (1974-2008) / D.S.Drozdov, N.G.Ukraintseva, A.M.Tsarev, S.N.Chekrygina // Earth Cryosphere, 2010, v.XIV, N 1, pp.22-31, in Russian.

5. Иванов Е.Н., Китов А.Д., Плюснин В.М. Особенности и динамика горных и нивально-гляциальных геосистем таежного азиатского трансекта //«География и природные ресурсы» № 1, 2011г.

Малкова Г.В. Мониторинг среднегодовой температуры пород на 6.

стационаре Болванский // Криосфера Земли т. XIV, №3, 2010, с. 3-14.

Мельников В.П., Скворцов А.Г., Малкова Г.В., Дроздов Д.С., 7.

Пономарва О.Е., Садуртдинов М.Р., Царв А.М., Дубровин В.А..

Результаты изучения геокриологических условий арктических территорий с помощью геофизических методов / Геология и геофизика, 2010, Т.51, №1, 171-180.

Мельников В.П., Дроздов Д.С., Малкова Г.В. Климатические и 8.

криогенные факторы обустройства северных территорий // Геология и разведка № 2 (принято в печать, 2009).

9. Плюснин В.М., Китов А.Д. Динамика нивально-гляциальных систем юга Восточной Сибири // Лед и снег, 2010, №2. С. 5-10.

10.Слагода Е.А., Лейбман М.О., Опокина О.Л.Генезис деформаций в голоцен-четвертичных отложениях с пластовыми льдами на Югорском полуострове // Криосфера Земли. 2010.–№ 4, 31-39 с.

11.Смульский И.И., Смульский Я.И. Превращение астероидов в спутники – реальное направление в противоастероидной защите Земли // Труды Конгресса-2010 "Фундаментальные проблемы естествознания и техники". Часть II (М - У). Серия "Проблемы исследования Вселенной". Выпуск 34-2. Санкт-Петербург, 2010. – С. 263 - 272. ISBN 987-5-8465-0742-5.

12.Смульский И. И. Многослойные кольцевые структуры // Письма в журнал «Физика элементарных частиц и атомного ядра». Дубна:

ОИЯИ, ISSN 1814-5957. – 2010, том 7, №7, (6 с. в печати).

13.Шейнкман В.С., Плюснин В.М., Иванов Е.Н., Китов А.Д., Амелин И.И.

Нивально-гляциальные явления в горах Прибайкалья в свете новых данных и новых подходов // Лед и снег, № 1, 2011г.

Публикации в сборниках и материалах конференций:

1. Дроздов Д.С., Малкова Г.В, Украинцева Н.Г., Орехов П.Т. Эволюция криосферы в условиях меняющегося климата // Тезисы докладов международного совещания, 3-9 окт. 2010 г., Сочи (принято в печать).

2. Иванов Е.Н., Китов А.Д., Коваленко С.Н., Плюснин В.М..

Современное состояние нивально-гляциальных геосистем горных массивов Южной Сибири / Материалы IX научной конференции с международным участием по тематической картографии:

«Тематическое картографирование для создания инфраструктур пространственных данных» (9-12 ноября 2010), Иркутск: Изд-во ИГ СО РАН, 2010. – в 2-х т. – Т.2. – с.140-143.



Pages:     | 1 || 3 | 4 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.