Глобальные и региональные изменения криосферы Земли и их влияние на природу и общество (ГЗ)НИР

Источник финансирования НИР

госбюджет, раздел 0110 (для тем по госзаданию)

Этапы НИР

# Сроки Название
4 1 января 2014 г.-31 декабря 2014 г. Глобальные и региональные изменения криосферы Земли и их влияние на природу и общество
Результаты этапа: На основе новых фактических данных проанализированы прошлые и современные изменения криосферы и уточнена чувствительность ее элементов к естественным и техногенным изменениям окружающей среды. Продолжалось изучение крупных залежных льдов разного типа в пределах арктического шельфа и арктических и субарктических равнин. Привлечен новый фактический материал по арктическому шельфу, арктическим равнинам и арктическим островам. Для изучения льдов и вмещающих их отложений использован новый комплекс методов – палинологический, грануломинералогический и химический. Выявлены существенные различия между западным и восточным секторами Российской Арктики по преобладающему распространению генетических типов льдов. На этом основании реконструировано неодинаковое геологическое развитие в плейстоцене двух секторов Арктики. В западном секторе большую часть времени имел место трансгрессивный морской режим, морской тип осадконакопления, формирование морских равнин. В восточном секторе все время имел место континентальный режим, и формировались преимущественно озерно-аллювиальные равнины. Составлена Карта подземных льдов Криолитозоны России, где успешно увязан характер распространения генетических типов льдов с тектоническим развитием Российской Арктики (Вестник МГУ, 2014; Geography, Environment…, 2014). Многолетнемерзлые породы и подземные льды шельфа и морского побережья рассмотрены как архив данных для реконструкции палеогеографических условий на шельфе и побережье Арктических морей. Установлены радикальные отличия в изотопном составе и содержании метана в подземных льдах различного происхождения и вмещающих мерзлых породах (ДАН, 2014). Предложен новый подход к исследованию структуры континентальной и субаквальной криолитозоны, заключающийся в использовании информации по изотопному составу кислорода и метану для интерпретации и структурирования криолитозоны. Установлено, что при переходах от одного структурного элемента мерзлой толщи к другому происходит скачкообразное изменение содержания метана. Продуцирование и количество метана в структурных элементах мерзлой толщи могут служить маркерами условий эволюции криолитогенеза. Выявлены особенности формирования оползней в криогенных грунтах севера России (Landslide Science…, 2014). Впервые выполнены биогеохимические исследования содержания и изотопного состава метана в мерзлых породах и подземных льдах, на основании которых установлено неатмосферное происхождение метана в пластовых льдах Западного Ямала. Это уверенно диагностирует пластовые льды как внутри грунтовые образования, но не захороненные ледники. Проведены исследования «Ямальского кратера» в многолетнемерзлых породах, проанализированы возможные причины его образования (Environmental Research…, in press). Выполнены исследования криогенного преобразования минерального вещества в Антарктических оазисах и на Приморских низменностях Якутии в плейстоцен-голоценовое время. Выявлено влияние условий накопления и промерзания на криогенез отложений, установлена синхронность развития криогенеза в обоих полушариях в позднечетвертичное время (Криосфера Земли, 2015). Продолжены начатые в 2004 г. режимные исследования динамики сезонного протаивания грунтов (в рамках Международной программы CALM – Циркумполярный мониторинг деятельного слоя) на опытных стационарах близ Талнаха (юг Таймыра) и в пос. Лорино (Чукотка), получены данные о реакции мерзлоты в относительно холодное, но дождливое лето 2014 г.; под Талнахом средняя глубина оттаивания грунтов в этом году превысила на 20 % ту, которая была зафиксирована в рекордно жаркое (но и аномально сухое!) лето 2013 г. В пос. Лорино определено распределение глубины деятельного слоя, выявлено существование техногенных таликов в зоне застройки посёлка, оценена опасность развития негативных криогенных процессов (пучение, термоабразия и т. д.), а также спрогнозирована динамика мерзлотных условий к 2030 г. в зависимости от сценария изменения климата и характера эксплуатации инженерных сооружений.
5 1 января 2015 г.-31 декабря 2015 г. Глобальные и региональные изменения криосферы Земли и их влияние на природу и общество
Результаты этапа: Предложен и обоснован новый подход к анализу генетической природы минерального вещества лёссовых пород, распространение которых практически совпадает с ареалом плейстоценовых криолитозон. Составлена карта «Распространение лёссов, лёссовидных пород, современной и плейстоценовой криолитозон». Проведены комплексные исследования образцов лессов Китая, проанализирован их гранулометрический, минералогический и химический состав, изучено микростроение и сделан вывод о влиянии криогенеза на их происхождение. Выявлено, что современная тенденция потепления зим в высокогорной зоне Центрального Кавказа сопровождается нарастанием межсезонной изменчивости температуры воздуха. За последнее 10-летие амплитуда колебаний среднезимней температуры воздуха возросла почти вдвое, за счет новых климатических экстремумов, имевших место в 2009/10 и 2011/12 гг. В последнее десятилетие при общем дефиците зимних осадков пик лавинной активности приходится на конец сезона, когда сходит до 70% всех лавин. За 70-летнюю историю метеорологических наблюдений на Кавказе зима подобного типа как 2014/15 г. наблюдалась только в 1962/63 г. Результаты проведенной типизации свидетельствуют об общем потеплении зим в Кавказском регионе, которых не было за период инструментальных с 1936 г. Исследования температурного режима оснований зданий и сооружений, несущей способности вмороженных фундаментов и степени активизации опасных криогенных процессов на застроенных территориях показали, что преобладают деградационные тенденции. В городской среде преобладают деформации осадок, а на трассах надземных газо- и нефтепроводов – пучение опор. Анализ тепловых полей, формирующихся в основаниях зданий с холодными проветриваемыми подпольями, выполнен для 8 регионов криолитозоны России и показал, что в условиях резкоконтинентального малоснежного сурового климата роль этой охлаждающей системы неоднозначна: в отличии от общепринятых позиций подполья практически не обеспечивают охлаждающий или стабилизирующий эффект; в других регионах картина иная. Продолжены исследования динамики сезонного промерзания в Центральной России, выявлена тесная связь глубины промерзания с характером предзимней влажности грунтов и с началом активного снегонакопления после устойчивого перехода температуры воздуха в отрицательные значения. Выявлено, что 2015 год вошёл в число наиболее неблагоприятных для состояния ледника за весь 48-летний период инструментальных измерений. Баланс массы был вычислен равным -1010 мм вод.экв., что возвело отчётный год на 6-ую по неблагоприятности позицию в 48-летнем ряду инструментальных наблюдений. Объём ледникового стока был заметно выше среднемноголетнего - 10.49 млн.куб.м. Был обновлён рекорд длительности непрерывной серии отрицательных значений баланса массы ледника. Экстремальные темпы таяния летом 2015 г. спровоцировали не только на редкость интенсивное отступание фронта ледника, но и уникальное геоморфологическое явление - полное обрушение участка 100-метровой по высоте правой береговой морены Джанкуата малого ледникового периода, что коренным образом преобразило гидрографическую сеть бассейна. Проведённый в 2015 г. мониторинг опорных ледников Карабаткак и Сары-тор на Тянь-Шане продемонстрировал крайне неблагоприятные для современной эволюции оледенения условия отчётного года. Начиная примерно с 50-60 т.л. назад и до настоящего времени, направление атмосферного переноса в Российской Арктике в зимнее время принципиально не изменялось. Выводы сделаны на основании созданной базы данных по значениям изотопного состава разновозрастных сингенетических ПЖЛ в Российской Арктике для разных морских изотопных стадий - от современных до МИС 4. Формирование ледниковых щитов в Карском море в позднем неоплейстоцене и их деградация не оказывали существенного влияния на направление зимней атмосферной циркуляции.Установлено, что последнее верхненеоплейстоценовое похолодание развивалось на фоне понижения зимней температуры от МИС 3 к МИС 2 всего на 1 ÷ 2 град. Ц. Разработан новый подход к структурированию мерзлых толщ по количеству и генезису метана в мерзлых породах и подземных льдах. Установлено, что при переходах от одного структурного элемента мерзлой толщи к другому происходит скачкообразное изменение содержания метана, установлено различное содержание метана в подземных льдах различного генезиса и вмещающих их отложений. Произведена сводка фактического материала по крупным залежным льдам в пределах арктических и субарктических равнин России и арктического шельфа. Использован многолетний полевой материал, полученный непосредственно автором, и материал из многочисленных опубликованных источников. Все залежные льды разделены на несколько генетических типов, и установлены пространственные закономерности в их распространении. Реконструировано неодинаковое геологическое развитие в плейстоцене-голоцене двух секторов Арктики. В качестве главной причины на первый план с очевидностью выступает роль тектонических процессов. Проведен анализ тектонического строения Северного Ледовитого океана и шельфа. Арктики. Составлена новая Карта подземных льдов Криолитозоны России М 1:20000000. Исследованы особенности геологического строения, мощности, температур и льдистости пород криогенной толщи над газоносными залежами Ямала. Разработана геокриологическая типизация зоносных структур севера Западной Сибири. Разработана стратиграфическая рабочая схема территории и прилегающей части шельфа для корреляции разрезов газоносных структур с различными условиями седиментации, охлаждения и промерзания плейстоценовых отложений. Показаны региональные проявления криолитогенеза в области древней и современной аккумуляции морских отложений над газоносными залежами. Матричная модель оценки и картографирования стадий формирования кризисных экологических ситуаций в субарктической природной зоне, основанная на сопоставлении степени устойчивости криогенных геосистем и категорий их механической нарушенности (вследствие воздействия инженерных сооружений наряду с дигрессией оленьих пастбищ при перевыпасе). Апробация системного подхода к оценке мерзлотно-экологического состояния ландшафтов, в основе которого лежит разработка и сопоставление факторов их устойчивости к проявлению опасных криогенных процессов наряду с их биоресурсной ценностью (продуктивностью оленьих пастбищ). Разработан графоаналитический способ совмещения разнородных оценочных литокриогенных и эколого-биотических факторов, влияющих на опасность хозяйственного освоения в зоне тундры. На примере ряда тестовых участков, расположенных в субарктической природной зоне, рассчитаны интегральные индексы по баллам и по «центам качества» для калибровки ландшафтов по уязвимости к освоению. Разработана программа и содержание серии карт мерзлотного содержания для целей геоэкологических оценок состояния криолитозоны России под влиянием природных и антропогенных факторов. Дана оценка закономерностей температурного режима и мощности мерзлых пород криолитозоны России, сезонного промерзания и протаивания в пределах всей территории РФ. Выделены ареалы трех групп сочетаний криогенных процессов (активизирующихся при техногенезе) по степени опасности строительного освоения в криолитозоне РФ. Участие в разработке легенды Геокриологической карты Большеземельской тундры. Анализ мерзлотно-ландшафтной структуры криолитозоны Большеземельской тундры. Определен временной интервал образования воронки газового выброса на Центральном Ямале - с 09.10.2013 по 01.11.2013 г. Образовавшаяся воронка пространственно совпадает с бугром, существовавшим на этом месте до 09.10.2013 г. Определено принципиальное строение воронки - верхняя часть воронки, представляющая собой раструб, расположена в пределах существовавшего ранее бугра. Граница между цилиндрической частью воронки и раструбом совпадает по высоте с уровнем поверхности, на которой был расположен бугор. Таким образом, раструб сформирован в пределах отложений, слагавших бугор. Определена динамика образовавшейся формы. С использованием построенных цифровых моделей рельефа, построенных на момент «до» и «после» образования воронки определен объем образовавшейся воронки и объем материала, отложившегося в виде бруствера. Объем вынесенного материала почти в 6 раз больше объема материала, отложившегося по периферии воронки. Большая часть выброшенного материала представляла собой лед, который по результатам полевых наблюдений вскрывается в стенках цилиндрической части воронки. По результатам съемок августа 2014 г. составлены топографические карты цирка ледника Колка (масштаб 1:10000) и его отдельных участков (масштаб 1:1000). Разработана геоинформационная система по леднику Колка и Кармадонской котловине. Установлено, что в 2004–2014 гг. на фоне неблагоприятных для кавказского оледенения климатических условий в цирке ледника Колка накопилось около 30 млн. м³ льда, а фронт новообразованного ледника продвинулся на 800 м. Это единственный на Кавказе случай значительного наступания ледников в XXI в. Проведена корректировка прогноза темпов восстановления ледника Колка. На основе анализа полевых данных подготовлена сводная таблица скоростей движения ледово-водно-каменного потока с ледника Девдорак в мае 2014 г. Разработаны рекомендации по мониторингу и созданию системы раннего оповещения для снижения риска на Военно-Грузинской дороге. Обработаны данные по результатам инновационных методов исследования ледника Колка. Разработка и создание 4-х карт мерзлотного содержания для нового издания Экологического атласа России: «Активизация мерзлотных процессов», «Сезонное промерзание и протаивание», «Вечная мерзлота», «Подземные льды криолитозоны». Разработаны принципы построения легенды, методика составления основного содержания и оформление этих карт. Выделен и дан пространственный анализ групп опасных техногенных процессов по карте «Активизация мерзлотных процессов». Этих групп три в соответствии с площадями, которые занимают те или иные сочетания процессов. ГИС-анализ областей сезонного промерзания и протаивания по карте «Сезонное промерзание и протаивание» дал возможность выявить преобладающие глубины сезонного промерзания и протаивания в каждой области: сплошной мерзлоты, несплошной и области талых пород. Выявлено, что всё чаще наблюдаются аномальные снегопады как один из откликов на изменения климата Арктики. Отлагаемые рекордные снежные заносы в зимнее время представляют опасность для населения и объектов инфраструктуры. В населенных пунктах отсутствует достаточное количество снегоуборочной техники и чёткая организация действий коммунальных служб, особенно в условиях их реформирования. Благодаря увеличению температуры воздуха, в последнее десятилетие увеличилось количество осадков, особенно в зимнее время. Участились случаи аномальных снегопадов в предзимье и в мае. Проведены работы по оценке влияния крупномасштабных климатических систем на динамику ледников в Центральной Азии в современную эпоху и во время развития криохронов плейстоцена. Продолжена работа по анализу датировок образцов, собранных на моренах ледников Тянь-Шаня, выявлено незначительное увеличение ледников в холодные эпохи плейстоцена. На ряд тестовых участков Тазовского полуострова составлена серия пофакторных шкал мерзлотных и эколого-биотических характеристик для их сопоставления на фоне центовой шкалы. Рассчитаны интегральные индексы (среднее геометрическое) для ранжирования доминирующих ландшафтов по опасности хозяйственного освоения. Проведена оценка стравленности пастбищ вследствие перевыпаса и возможные потери их продуктивности.

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".