Статья: ОСОБЕННОСТИ СОВРЕМЕННОГО ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА ПОЧВОГРУНТОВ НА УЧАСТКЕ ПЕРЕСЕЧЕНИЯ БУГРИСТОГО ТОРФЯНИКА АВТОДОРОГОЙ НА ЮГЕ БОЛЬШЕЗЕМЕЛЬСКОЙ ТУНДРЫ (2020)

На основе сравнительного дешифрирования космических снимков Sentinel 2A 23 и 25 апреля 2019 г. выявлен факт обвала с горы Башкара (4162 м), расположенной в верховьях долины р. Адыл-Су (бассейн р. Баксан, Центральный Кавказ). Зона зарождения обвала находится на границе России и Грузии, зона аккумуляции - в России. По измерениям на космоснимке и карте определены параметры обвала. Ширина зоны отложений составила более 500 м, дальность выброса обломков - 3160 м (в проекции), площадь поражения 0.9 км2, приблизительный объем отложений 1.2-1.5 млн м3. По свидетельству очевидцев была уточнена дата обвала - 24 апреля 2019 г. По данным обследования и сравнения с материалами предыдущих экспедиций определено место отрыва скального блока на вершине горы Башкара и выявлено обрушение части висячего ледника со снежным покровом на площади около 40 000 м2, что превратило скальный обвал в снежно-ледово-каменную лавину. Основная зона отложения обвальных масс расположена на участке ледника в высотной зоне 2660-2800 м. Космический мониторинг обвальных процессов на Кавказе показал возросшую их активность в XXI в. Выявлены факты обвалов в высокогорной зоне северного и южного склонов Кавказа: в 2012 г. в цирке Белалакайского ледника в долине р. Аманауз, в 2013, 2015 и 2016 гг. в цирке ледника Джаловчат в долине р. Аксаут, в 2017 г. в долине р. Твибери, в 2018 г. в долинах рек Клыч и Ненскра. В будущем подобные обвалы могут произойти на других участках высокогорной зоны и представлять угрозу для населения, рекреационного и хозяйственного освоения горных районов.

Представлены результаты экспериментального изучения влияния газового давления на теплопроводность и теплоемкость мерзлого и талого песчаного грунта, насыщенного различными газами: азотом, метаном, диоксидом углерода, a также смесью газов (50 % CH4 + 50 % CO2). В экспериментах максимальное давление газа в грунтовых средах задавалось ниже давления образования газовых гидратов. Эксперименты проводились на специальной установке - в барокамере, позволяющей измерять теплопроводность и теплоемкость грунта под давлением газа при положительных и отрицательных температурах. Впервые получены экспериментальные данные по влиянию газового давления на теплопроводность и теплоемкость в промерзающей песчаной породе, насыщенной различными газами. В ходе экспериментов выявлено, что теплофизические характеристики газонасыщенного песчаного образца в талом состоянии практически не зависят от состава и давления газа. Установлено, что в мерзлом песчаном образце с повышением давления газа в ряду: N2, CH4, смесь газов CH4 + CO2 и CO2 - теплопроводность снижается, а теплоемкость увеличивается. Наибольшее влияние на изменение теплофизических параметров оказывает диоксид углерода, что связано с достаточно высокой растворимостью данного газа в поровой воде и его влиянием на содержание незамерзшей воды в мерзлых породах.

На основе анализа данных наблюдений за динамикой характеристик деятельного слоя, распределением снежного покрова, речным стоком и процессами испарения на малых водосборах Колымской воднобалансовой станции выделены пять основных стокоформирующих типов ландшафтов, репрезентативных для горных территорий Северо-Востока России: гольцы на водоразделах; горная тундра и заросли кедрового стланика на склонах южной экспозиции; мохово-лишайниковое редколесье на склонах северной экспозиции; лиственничный лес в долинах рек; лиственничный лес в долинах рек в условиях надмерзлотного талика. Для каждого типа ландшафта разработана схематизация почвенно-растительного покрова и оценены параметры распределенной детерминированной гидрологической модели “Гидрограф”. Проведено моделирование элементов водного баланса и гидрографов стока воды для водосбора руч. Контактовый (створ Нижний, площадь 21.3 км2) и трех входящих в него микроводосборов (ручьи Северный, Южный и Морозова), однородных по типам выделенных ландшафтов. Расчет проводился с суточным шагом за период 1951-1997 гг. На основе сравнения рассчитанных величин с данными наблюдений результаты моделирования оценены как удовлетворительные. Новизна исследования состоит в предложенном подходе априорной оценки параметров гидрологической модели без использования методов калибровки. Такой подход перспективен для анализа будущего развития процессов формирования стока и эволюции мерзлых пород в условиях изменений климата.

С позиций механики мерзлых грунтов предложено строгое физическое объяснение условий формирования и морфологии многолетних инъекционных бугров пучения (булгунняхов, пинго). В рамках гипотезы сдвигового механизма разработано математическое описание условий зарождения и роста инъекционных бугров. Предложены формулы расчета диаметра вершинной поверхности и крутизны склонов бугров в зависимости от состава и температуры слагающих их грунтов. Приведены фактические данные, подтверждающие гипотезу сдвигового механизма формирования инъекционных бугров пучения.

Исследованы особенности строения, оледенения и температурного режима пещер Сказка и Скалолазов, расположенных в пределах Национального природного парка “Ленские столбы” в бассейне среднего течения р. Лены (Якутия, Восточная Сибирь). Обсуждаются особенности геометрии “теплых” и “холодных” пещер, оказывающих влияние на характер воздушной циркуляции, тепловой режим и пещерное оледенение в разные сезоны года. Впервые приводятся данные об изотопном составе (18О и D) разных типов десублимационных льдов, позволяющие достаточно уверенно их отличить от других типов наземных и подземных льдов региона. Установлено, что источниками питания пещерных льдов являются осадки теплого времени года. Выявлена горизонтальная зональность в распределении десублимационных кристаллов льда и их изотопного состава. Установлено, что во внутренних зонах с температурой около -8 °С формируются столбчатые кристаллы крайне тяжелого состава (δ18О = -(12.2 ± 0.7) ‰, δD = -(99.2 ± 4.7) ‰, dexc = -2.0 ± 0.8). В транзитной зоне формируются пластинки со спиралевидной структурой следующего состава: δ18О = -(14.9 ± 1.6) ‰, δD = -(118.3 ± 12.0) ‰, dexc = 1.0 ± 0.9. Наиболее легкими (δ18О = = -(21.2 ± 0.8) ‰, δD = -(178.0 ± 4.7) ‰, dexc = -8.2 ± 1.5) являются десублимационные льды, формирующие пояс мелкокристаллической изморози вблизи входа в пещеру.