aariПроблемы Арктики и АнтарктикиArctic and Antarctic Research0555-26482618-6713Государственный научный центр Российской Федерации Арктический и антарктический научно-исследовательский институт10.30758/0555-2648-2026-72-1-113-126aari-794Research ArticleГЛЯЦИОЛОГИЯ И КРИОЛОГИЯGLACIOLOGY AND CRYOLOGY OF THE EARTHИзменения водного и теплового режима болот Западной Сибири за последние 50 лет: синтез данных наблюдений и моделированияChanges in the hydrological and thermal regime of permafrost bogs in the past 50 years: synthesis of observational data and modelling.https://orcid.org/0000-0002-9515-4576АнисимовО. А.AnisimovO. A.oaa@hydrology.ruhttps://orcid.org/0009-0004-6532-1128МорозовА. П.MorozovA. P.МосквинЮ. П.MoskvinYu. P.ФГБУ «Государственный гидрологический институт»РоссияFederal State Budgetary Institution of the State Hydrological InstituteRussian FederationФГБУ «Государственный гидрологический институт»; ГНЦ РФ Арктический и антарктический научно-исследовательский институтРоссияFederal State Budgetary Institution of the State Hydrological Institute; State Scientific Center of the Russian Federation Arctic and Antarctic Research InstituteRussian Federation202601042026721113126Copyright © Анисимов О.А., Морозов А.П., Москвин Ю.П., 20262026Анисимов О.А., Морозов А.П., Москвин Ю.П.Anisimov O.A., Morozov A.P., Moskvin Y.P.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.aaresearch.science/jour/article/view/794

Проведены расчеты температуры торфяной залежи, мощности сезонно-талого слоя и уровня надмерзлотных вод бугристых и полигональных болот криолитозоны Западной Сибири в период 1971–2024 гг. Использовалась нестационарная модель многолетней мерзлоты CryoGrid с новым блоком, описывающим водный и тепловой режимы многолетнемерзлых болот. Для расчетов использовались данные реанализа ERA5 суточной дискретности по 8 метеорологическим параметрам. Модель была верифицирована на данных комплексных экспедиционных исследований Государственного гидрологического института, проводившихся в 1971–1992 гг. на 10 болотных стационарах южной и северной криолитозоны Западной Сибири. Расчеты указывают на значительные изменения состояния многолетнемерзлых болот за 50 лет. Их скорость увеличилась в последние 25 лет и составила в среднем по зонам распространения полигональных и бугристых болот, соответственно, 1,35 и 1,10 °С/10 лет для температуры торфяной залежи на глубине 20 см; 9,6 и 5,2 см/10 лет для мощности сезонно-талого слоя и –1,1 и –2,9 см/10 лет для уровня надмерзлотных вод.

Two types of frozen bogs, palsa mires and polygonal marshes, occupy up to 30 % of the permafrost terrain in West Siberia. Palsa mires span the territory from the Arctic Circle down to approximately 62° N in continuous, discontinuous and sporadic permafrost zones; polygonal marshes are located northward from the Arctic Circle. The hydro-thermal regime of permafrost bogs is characterized by three key parameters, namely, soil temperature, active-layer thickness (ALT), and soil water table depth. We used the CryoGrid community model with daily ERA-5 reanalysis meteorological data to study changes in these parameters in the period 1971–2024. The model was calibrated using an extensive historical data set of the State Hydrological Institute for 10 permafrost bog plots, which was built up in the course of the field expeditions in West Siberia in the 1971–1992 period. The calibrated CryoGrid model demonstrated reasonably good performance in reproducing observed parameters of the hydro-thermal regime of permafrost bogs in a variety of climatic, bio-physiographic and permafrost conditions. The mean square errors of the calculated parameters for polygonal marshes/palsa mires were the following:   ALT error (3.8 ÷ 5.6 cm)/(5.2 ÷ 5.9 cm); soil temperature error (1.2 ÷ 1.5 °C)/(0.8 ÷ 1.3 °C) and soil water level error (6.8 ÷ 10.5 cm)/(7.9 ÷ 9.7 cm). The modelling results suggest that changes in the hydro-thermal regime of permafrost bogs have increased in the past 25 years. Calculated over the 2000–2024 period trends, averaged over the areas occupied by polygonal marshes and palsas, were, correspondingly, as follows: 1.35 and 1.10 °С/10y for soil temperature at 20 cm depth; 9.6 and 5.2 cm/10y for ALT; –1,1 and –2,9 cm/10y for soil water levels.

многолетнемерзлые болотаЗападная Сибирьмодель CryoGridводно-тепловой режимторфяные залежиpermafrost bogsWest SiberiaCryoGrid modelhydro-thermal regimepeatlandФинансирование работы осуществлялось в рамках темы 1.5 государственной программы «Научно-технологическое развитие Российской Федерации».The work was funded within the framework of topic 1.5 of the State Program “Scientific and Technological Development of the Russian Federation”.ReferencesВомперский С.Э., Сирин А.А., Цыганова О.П., Валяева Н.А., Майков Д.А. Болота и заболоченные земли России: попытка анализа пространственного распределения и разнообразия. Известия РАН. Серия географическая. 2005;(5):39–50.Vompersky S.E., Sirin A.A., Tsyganova O.P., Valyaeva N.A., Maikov L.A. Peatlands and paludified lands of Russia: attempt of analyses of spatial distribution and diversity. Bulletin of the Russian Academy of Sciences. Geographical Series. 2005;(5):39–50. (In Russ.).Baird A.J., Belyea L.R., Comas X., Reeve A.S., Slater L.D. (Eds.) Carbon Cycling in Northern Peatlands. Washington, D. C., USA: American Geophysical Union; 2009: 299 p. https://doi.org/10.1029/GM184Baird A.J., Belyea L.R., Comas X., Reeve A.S., Slater L.D. (Eds.) Carbon Cycling in Northern Peatlands. Washington, D. C., USA: American Geophysical Union; 2009: 299 p. https://doi.org/10.1029/GM184Kirpotin S.N., Berezin A.E., Bazanov V.A., Polishchuk Y.M., Vorobiov S.N, Mironycheva‐ Tokoreva N.P., Kosykh N.P., Volkova I.I., Dupre B., Pokrovsky O.S., Kouraev A.A., Zakharova E.E., Shirokova L.S., Mognard N., Biancamaria S., Viers J., Kolmakova M.V. Western Siberia wetlands as indicator and regulator of climate change on the global scale. International Journal of Environmental Studies. 2009;66(4):409–21. https://doi.org/10.1080/00207230902753056Kirpotin S.N., Berezin A.E., Bazanov V.A., Polishchuk Y.M., Vorobiov S.N, Mironycheva‐ Tokoreva N.P., Kosykh N.P., Volkova I.I., Dupre B., Pokrovsky O.S., Kouraev A.A., Zakharova E.E., Shirokova L.S., Mognard N., Biancamaria S., Viers J., Kolmakova M.V. Western Siberia wetlands as indicator and regulator of climate change on the global scale. International Journal of Environmental Studies. 2009;66(4):409–21. https://doi.org/10.1080/00207230902753056Романов В.В. Гидрофизика болот. Л.: Гидрометеоиздат; 1961. 359 с.Романов В.В. Гидрофизика болот. Л.: Гидрометеоиздат; 1961. 359 с.Kujala K., Seppälä M., Holappa T. Physical properties of peat and palsa formation. Cold Regions Science and Technology. 2008;52(3):408–14. https://doi.org/10.1016/j.coldregions.2007.08.002Kujala K., Seppälä M., Holappa T. Physical properties of peat and palsa formation. Cold Regions Science and Technology. 2008;52(3):408–14. https://doi.org/10.1016/j.coldregions.2007.08.002Иванов К.Е. Основы гидрологии болот лесной зоны и расчеты водного режима болотных массивов. Л.: Гидрометеоиздат; 1957. 500 с.Иванов К.Е. Основы гидрологии болот лесной зоны и расчеты водного режима болотных массивов. Л.: Гидрометеоиздат; 1957. 500 с.Batuev V.I., Kalyuzhny I.L. Hydrological regime and freezing of hummocky bogs on the European North of Russia. Engineering survey. 2019;12(9–10):38–48. https://doi.org/10.25296/1997-8650-2018-12-9-10-38-48Batuev V.I., Kalyuzhny I.L. Hydrological regime and freezing of hummocky bogs on the European North of Russia. Engineering survey. 2019;12(9–10):38–48. https://doi.org/10.25296/1997-8650-2018-12-9-10-38-48Пьявченко Н.И. Бугристые торфяники. М.: Изд-во Академии наук СССР; 1955. 280 с.Пьявченко Н.И. Бугристые торфяники. М.: Изд-во Академии наук СССР; 1955. 280 с.Новиков С.М. (Ред.). Гидрология заболоченных территорий зоны многолетней мерзлоты Западной Сибири. СПб: ВВМ; 2009. 535 с.Новиков С.М. (Ред.). Гидрология заболоченных территорий зоны многолетней мерзлоты Западной Сибири. СПб: ВВМ; 2009. 535 с.Морозов А.П., Москвин Ю.П. Изменения в водно-тепловом режиме многолетнемерзлых болот в Западной Сибири в условиях потепления климата. Динамика окружающей среды и глобальные изменения климата. 2025;16(1):49–53. https://doi.org/10.18822/edgcc635183Morozov A.P., Moskvin Yu.P. Changes in the water-thermal regime of permafrost swamps in Western Siberia in response to climate warming. Environmental Dynamics and Global Climate Change. 2025;16(1):49–53. (In Russ.). https://doi.org/10.18822/edgcc635183Анисимов О.А., Лавров С.А., Жирков А.Ф., Каверин Д.А. Модельная ассимиляция и реанализ геокриологических данных: постановка задачи и валидация модели для Европейского Севера и Восточной Сибири. Метеорология и гидрология. 2020;(4):85–94.Anisimov O.A., Lavrov S.A., Zhirkov A.F., Kaverin D.A. Permafrost data assimilation and reanalysis: computational setup and model validation for Northern European Russia and Eastern Siberia. Russian Meteorology and Hydrology. 2020;(4):85–94. https://doi.org/10.3103/S106837392004007XWestermann S., Ingeman-Nielsen T., Scheer J., Aalstad K., Aga J., Chaudhary N., Etzelmüller B., Filhol S., Kääb A., Renette C., Schmidt L.S., Schuler T.V., Zweigel R.B., Martin L., Morard S., Ben-Asher M., Angelopoulos M., Boike J., Groenke B., Miesner F., Nitzbon J., Overduin P., Stuenzi S.M., Langer M. The CryoGrid community model (version 1.0) — a multi-physics toolbox for climate-driven simulations in the terrestrial cryosphere. Geosci Model Dev. 2023;16(9):2607– 47. https://doi.org/10.5194/gmd-16-2607-2023Westermann S., Ingeman-Nielsen T., Scheer J., Aalstad K., Aga J., Chaudhary N., Etzelmüller B., Filhol S., Kääb A., Renette C., Schmidt L.S., Schuler T.V., Zweigel R.B., Martin L., Morard S., Ben-Asher M., Angelopoulos M., Boike J., Groenke B., Miesner F., Nitzbon J., Overduin P., Stuenzi S.M., Langer M. The CryoGrid community model (version 1.0) — a multi-physics toolbox for climate-driven simulations in the terrestrial cryosphere. Geosci Model Dev. 2023;16(9):2607– 47. https://doi.org/10.5194/gmd-16-2607-2023

The authors declare that there are no conflicts of interest present.