Многолетняя изменчивость термического состояния верхних горизонтов криолитозоны Центральной Якутии

Представлены результаты 42-летнего мониторинга на стационаре «Чабыда» термического состояния мерзлотных ландшафтов при современном потеплении климата. Показана эволюция изменчивости параметров теплового состояния грунтов: температуры грунтов на подошве сезонно-талого слоя и в слое годовых теплооборотов, глубины сезонного протаивания. Многолетняя изменчивость среднегодовой температуры грунтов, испытывая значительные межгодовые и короткопериодные колебания, имеет разнонаправленную тенденцию с доминированием потепления. Основным регулирующим фактором термического состояния мерзлотных ландшафтов являются короткопериодные колебания режима снегонакопления. Глубина сезонного протаивания, несмотря на существенные межгодовые колебания, реагирует на потепление климата разнонаправленными тенденциями, ее увеличения или уменьшения статистически незначимы. Проведены статистические исследования временны´ х рядов наблюдений. Выявлены корреляционные связи между элементами климата (температура воздуха, сумма осадков, среднезимняя высота снежного покрова, продолжительность зимнего и летнего сезонов) и связи между параметрами температурного режима грунтов (Т_ξ, Т₀, ξ) с элементами климата. Результаты исследований термического состояния грунтов можно распространить на однотипные ландшафты региона, а также они могут быть использованы при моделировании процессов теплообмена в естественных ландшафтах и разработке методов гибридного интеллекта для решения задач диагностики состояния объектов инфраструктуры в районах Крайнего Севера на базе высокопроизводительных вычислительных систем.

1. Варламов С.П., Скачков Ю.Б., Скрябин П.Н. Мониторинг теплового режима грунтов Центральной Якутии. Якутск: Изд-во ИМЗ СО РАН; 2021. 156 с.

2. Иванов Н.С. О тепловом режиме верхнего слоя земной коры в районе Якутска. Тепло- и массообмен в мерзлых толщах земной коры. Салтыков Н.И. (ред.). М.: Изд-во АН СССР; 1963:9–55.

3. Арэ Ф.Э. Температурный режим горных пород под усыхающим термокарстовым озером в Центральной Якутии. Вопросы географии Якутии. Л.: Гидрометоиздат;1973:70–75.

4. Гаврилова М.К. Тепловой баланс лиственничного леса на Лено-Амгинском междуречье. Гидроклиматические исследования в лесах Сибири. Взаимоотношение леса и среды. М.: Наука; 1967:28–52.

5. Павлов А.В. Теплообмен почвы с атмосферой в северных и умеренных широтах территории СССР. Якутск: Книжное изд-во; 1975. 302 с.

6. Павлов А.В. Теплофизика ландшафтов. Новосибирск: Наука; 1979. 285 с.

7. Павлов А.В., Прокопьев А.Н., Скачков Ю.Б., Вотякова Н.И. Тепловой режим и промерзание грунтов намывной насыпи в пойме р. Лены. Теплофизические исследования криолитозоны Сибири. Новосибирск: Наука, 1983:135–147.

8. Замолотчикова С.А., Смирнова В.Н. Температура и сезонное оттаивание пород на Лено-Вилюйском водоразделе. Мерзлотные исследования. Вып. 4. М.: Изд-во МГУ; 1974:141–147.

9. Заболотник С.И. Динамика температурного поля сезонно – и многолетнемерзлых пород при нарушении покровов в Центральной Якутии. Общее мерзлотоведение: Материалы к III Междунар. конф. по мерзлотоведению. Новосибирск: Наука; 1978:210–214.

10. Полтев Н.Ф., Ершов Э.Д., Свердлов М.Ф. Мерзлотные условия на участке междуречья Ханчалы– Кенкеме. Мерзлотные исследования. Вып. 10. М.: Изд-во МГУ; 1970:198–202.

11. Турбина М.И. Изменение природных условий на одном из участков действующего газопровода (Центральная Якутия). Мерзлотные исследования в осваиваемых районах СССР. Новосибирск: Наука; 1980:31–36.

12. Константинов И.П., Матковский В.Н. Изменение геокриологических условий трасс газопроводов Якутии. Природные условия осваиваемых регионов Сибири. Якутск: Ин-т мерзлотоведения СО АН СССР; 1987:126–134.

13. Фельдман Г.М., Тетельбаум А.С., Шендер Н.И., Гаврильев Р.И. Пособие по прогнозу температурного режима грунтов Якутии. Якутск: Институт мерзлотоведения СО АН СССР; 1988. 240 с.

14. Федоров А.Н., Максимов Т.Х., Гаврильев П.П. и др. «Спасская падь»: Комплексные исследования мерзлотных ландшафтов. Якутск: Изд-во Института мерзлотоведения СО РАН; 2006. 210 с.

15. Федоров А.Н. Роль вырубок в развитии мерзлотных ландшафтов Центральной Якутии. Региональные инженерные геокриологические исследования. Якутск: Институт мерзлотоведения СО АН СССР; 1985:111–117.

16. Павлов А.В. Мониторинг криолитозоны. Новосибирск: Академическое изд-во «Гео»; 2008. 229 с.

17. Romanovsky V.E., Drozdov D.S., Oberman N.G., Malkova G.V. et al. Thermal state of permafrost in Russia. Permafrost and Periglacial Processes. 2010;21(2): 136–155. https://doi.org/10.1002/ppp.683

18. Варламов С.П., Скачков Ю.Б., Скрябин П.Н., Шендер Н.И. Тепловое состояние верхних горизонтов криолитозоны Центральной Якутии при современном изменении климата. Проблемы инженерного мерзлотоведения: материалы IX Международного симпозиума, г. Якутск, 03–07 сентября 2011 г. Якутск: Изд-во Института мерзлотоведения им. П.И.Мельникова СО РАН; 2011:398–403.

19. Varlamov S., Skachkov Y., Skryabin P. Current climate change effects on the ground thermal regime in Central Yakutia. Sciences in Cold and Arid Regions. 2014;6(4):282–292.

20. Varlamov S.P., Skachkov Y.B., Skryabin P.N. Evolution of the thermal state of permafrost under climate warming in Central Yakutia. The Holocene. 2019;29(9): 1401–1410. https://doi.org/10.1177/0959683619855959

21. Varlamov S.P., Skachkov Y.B., Skryabin P.N. Influence of climate change on the thermal condition of Yakutia’s permafrost landscapes (Chabyda Station). Land. 2020;9(5):132. https://doi.org/10.3390/land9050132

22. Варламов С.П., Скрябин П.Н. Трансформация мерзлотных компонентов экосистем под влиянием природно-технических систем. Успехи современного естествознания. 2012;(11):74–76.

23. Варламов С.П., Скрябин П.Н. Антропогенные воздействия на тепловой режим грунтов Центральной Якутии. Saarbrucken, Deutschland, Германия: Издво LAP LAMBERT Academic Publishing; 2013. 80 с.

24. Скачков Ю.Б., Скрябин П.Н., Варламов С.П. Изменения температуры грунтов слоя годовых теплооборотов на якутском теплобалансовом стационаре за последние сорок лет. Проблемы инженерного мерзлотоведения: Материалы IX Международного симпозиума, г. Якутск, 03–07 сентября 2011 г. Якутск: Изд-во Института мерзлотоведения им. П.И.Мельникова СО РАН; 2011:444–449.

25. Варламов С.П. Ландшафтно-типологическое картирование как основа экстраполяции стационарных исследований. Региональные и инженерные геокриологические исследования. Якутск: Институт мерзлотоведения СО АН СССР; 1985:132–137.

26. Скрябин П.Н., Варламов С.П., Скачков Ю.Б. Межгодовая изменчивость теплового режима грунтов района Якутска. Новосибирск: Изд-во СО РАН; 1998. 144 с.

27. Варламов С.П., Скачков Ю.Б., Скрябин П.Н. Температурный режим грунтов мерзлотных ландшафтов Центральной Якутии. Якутск: Изд-во ИМЗ СО РАН; 2002. 218 с.

28. Скачков Ю.Б. Аномальные зимы и их роль в формировании термического режима грунтов. Материалы Третьей конференции геокриологов России. М.: Изд-во МГУ; 2005;3:239–244.

29. Скачков Ю.Б. Современное потепление климата в Якутии. VIII научное совещание географов Сибири и Дальнего Востока: Материалы Российской конференции. Иркутск: Изд-во Ин-та географии им. В.Б. Сочавы СО РАН; 2007:1:92–93.

30. Варламов С.П., Скачков Ю.Б., Скрябин П.Н. Современная изменчивость термического режима грунтов Тюнгюлюнской террасы долины р. Лены. Вопросы географии Якутии: Влияние изменений климата на природные процессы криолитозоны. Якутск: СМИКМАСТЕР; 2013;11:38–43.

31. Павлов А.В., Скачков Ю.Б., Какунов Н.Б. Взаимосвязь между многолетними изменениями глубины сезонного протаивания грунтов и метеорологическими факторами. Криосфера Земли. 2004;8(4):3–11.

32. Орлов А.И. Вероятностно-статистические модели корреляции и регрессии. Научный журнал КубГАУ. 2020;160(06). http://dx.doi.org/10.21515/1990-4665-160-011