Процессы сезонного протаивания грунта на архипелаге Северная Земля
https://doi.org/10.30758/0555-2648-2025-71-4-412-427
Аннотация
Происходящее в последние годы потепление Арктики обусловливает деградацию вечной мерзлоты, поступление в атмосферу парниковых газов, образующихся при разложении ранее мерзлого органического вещества, увеличение площади и разнообразия растительного покрова, уменьшение несущей способности вечномерзлых грунтов. В этой связи особый интерес вызывает эволюция сезонно-талого слоя грунта (СТС). В статье рассмотрены особенности процессов сезонного протаивания СТС в северной части о. Большевик (арх. Северная Земля). Описаны особенности динамики глубины сезонно-талого слоя по данным комплексных наблюдений, выполненных в 2016–2020 гг. Проанализирована роль уменьшения альбедо подстилающей поверхности вследствие кратковременных вторжений теплых воздушных масс как триггера, приводящего к интенсификации процессов таяния. С помощью модели, реализующей алгоритм Лейбензона, получены и валидированы по данным наблюдений оценки сезонной изменчивости толщины СТС в зависимости от используемого форсинга и характеристик растительного покрова. Предложенный подход может быть использован для оценок СТС по данным дистанционных измерений температуры подстилающей поверхности.
При поддержке: Исследование выполнено в рамках темы 5.1.4 Плана НИТР Росгидромета на 2020– 2024 гг. Регистрационный номер НИТР АААА-А20-120041590009-7.
Об авторах
А. П. Макштас
ГНЦ РФ Арктический и антарктический научно-исследовательский институт
Россия
Россия
Санкт-Петербург
О. Р. Сидорова
ГНЦ РФ Арктический и антарктический научно-исследовательский институт
Россия
Россия
Санкт-Петербург
И. А. Махотина
ГНЦ РФ Арктический и антарктический научно-исследовательский институт
Россия
Россия
Санкт-Петербург
П. В. Богородский
ГНЦ РФ Арктический и антарктический научно-исследовательский институт
Россия
Россия
Санкт-Петербург
Список литературы
1. Berner L.T., Massey R., Jantz P., Forbes B.C., Macias-Fauria M., Myers-Smith I., Kumpula T., Gauthier G., Andreu-Hayles L., Gaglioti B.V., Burns P., Zetterberg P., D’Arrigo R., Goetz S.J. Summer warming explains widespread but not uniform greening in the Arctic tundra biome. Nature Communications. 2020;11:4621. https://doi.org/10.1038/s41467-020-18479-5
2. Serreze M.C., Walsh J.E., Chapin III F.S., Osterkamp T., Dyurgerov M., Romanovsky V., OechelW.C., Morison J., Zhang T., Barry R.G. Observational evidence of recent change in the northern highlatitude environment. Clim. Chang. 2000;46:159–207. https://doi.org/10.1023/A:1005504031923
3. Biskaborn B.K., Smith S.L., Noetzli J., Matthes H., Vieira G., Streletskiy D.A., Schoeneich P., Romanovsky V.E., Lewkowicz A.G., Abramov A., Allard M., Boike J., Cable W.L., Christiansen H.H., Delaloye R., Diekmann B., Drozdov D., Etzelmüller B., Grosse G., Guglielmin M., Ingeman-Nielsen Th., Isaksen K., Ishikawa M., Johansson M., Johannsson H., JooA., Kaverin D., Kholodov A., Konstantinov P., Kröger T., Lambiel Ch., Lanckman J.-P., Luo D., Malkova G., Meiklejohn I., Moskalenko N., Oliva M., Phillips M., Ramos M., Sannel A.B.K., Sergeev D., Seybold C., Skryabin P., Vasiliev A., Wu Q., Yoshikawa K., Zheleznyak M., Lantuit H. Permafrost is warming at a global scale. Nature Communications. 2019;10:264. https://doi.org/10.1038/s41467-018-08240-410
4. Степаненко В.М., Репина И.А., Федосов В.Э., Зилитинкевич С.С., Лыкосов В.Н. Обзор методов параметризации теплообмена в моховом покрове для моделей Земной системы. Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2020;56(2):127–138. https:// doi.org:10.1134/S0001433820020139
5. Апарин Б.Ф., Апарин В.Б., Пфайффер Е.-М. Почвы и почвенный покров о-ва Большевик архипелага Северная Земля. Вестник СПбГУ. 2007;3(1):104–116.
6. Матвеева Н.В. Растительность южной части острова Большевик (архипелаг Северная Земля). Растительность России. 2006;8:3–87.
7. Махотина И.А., Макштас А.П., Тимачев В.Ф. Процессы взаимодействия подстилающей поверхности с атмосферой на о-ве Большевик. В кн.: Макштас А.П., Соколов В.Т. (ред.) Исследование природной среды высокоширотной Арктики на НИС «Ледовая база Мыс Баранова». СПб.: ААНИИ; 2021. С. 31–38.
8. Богородский П.В., Макштас А.П., Кустов В.Ю. Первые результаты мерзлотных наблюдений на «Ледовой базе Мыс Баранова» (о-в Большевик, арх. Северная Земля). В кн.: Макштас А.П., Соколов В.Т. (ред.) Исследование природной среды высокоширотной Арктики на НИС «Ледовая база Мыс Баранова». СПб.: ААНИИ; 2021. С. 184–193.
9. Кудрявцев В.А., Гарагуля Л.С., Кондратьева К.А., Меламед В.Г. Основы мерзлотного прогноза при инженерно-геологических исследованиях. М.: Наука; 1974. 431 с.
10. Лейбензон Л.С. Движение природных жидкостей и газов в пористых средах. М.: Гостехиздат; 1947. 244 с.
11. Сосновский А.В., Осокин Н.И. Влияние мохового и снежного покровов на устойчивость многолетней мерзлоты на Западном Шпицбергене при климатических изменениях. Вестник Кольского научного центра РАН. 2018;3(10):178–184.
12. Тишков А.А., Осокин Н.И., Сосновский А.В. Влияние синузий мохообразных на деятельный слой арктических почв. Известия РАН. Серия географическая. 2013;3:39–46.
13. Макштас А.П., Иванов Б.В., Тимачев В.Ф. Сравнение параметризаций турбулентного энерго-массообмена в устойчиво-стратифицированном приземном слое атмосферы. Проблемы Арктики и Антарктики. 2012;3(93):5–18.
14. Li J., Luo Y. Natali S., Schuur E.A.G., Xia J., Kowalczyk E., Wang Y. Modeling permafrost thaw and ecosystem carbon cycle under annual and seasonal warming at an Arctic tundra site in Alaska. J. Geophys. Res. Biogeosci. 2014;119(6):1129–1146. https:// doi.org/ 10.1002/2013JG002569
15. Chechin D.G., Repina I.A., Artamonov A.Y., Drozd I.D., Dyukarev E.A., Kazantsev V.S., Krivenok L.A., Larina A.V., Pashkin A.D., Shmonin K.N., Stepanenko V.M., Varentsov M.I. Quantifying spatial heterogeneities of surface heat budget and methane emissions over WestSiberian peatland: highlights from the Mukhrino 2022 campaign. Forests. 2024;15(1):102. https:// doi.org/10.3390/f15010102
16. Putkonen J. Soil thermal properties and heat transfer processes near Ny-Ålesund, northwestern Spitsbergen, Svalbard. Polar Research. 1998;17(2):165–179. https:// doi.org/ /10.3402/polar.v17i2.6617
17. Osterkamp T.E. A thermal history of permafrost in Alaska. In: Phillips M., Springman S.M., Arenson L.U. (ed.). Proceedings of the 8th International Conference on Permafrost. vol. 2. Brookfield: A.A. Balkema; 2003. P. 863–868.
18. Ballinger T.J., Overland J.E., Wang M., Bhatt U. S., Hanna E., Hanssen-Bauer I., Kim S.-J., Thoman R.L., Walsh J.E. Arctic Report Card: Surface air temperature. 2020. https://doi.org/10.25923/gcw8-2z06
19. Alekseev G.V., Nagurny A.P. Influence of sea ice cover on carbon dioxide concentration in the Arctic atmosphere in the winter period. Doklady Earth Sciences. 2025;401A(3):486–489.
20. Persson P.O.G. Onset and end of the summer melt season over sea ice: thermal structure and surface energy perspective from SHEBA. Climate Dynamics. 2011;39(6):1–23. https:// doi.org:10.1007/s00382-011-1196-9
21. Shestakova A.A., Chechin D.G., Lüpkes C., Hartmann J., Maturilli M. The foehn effect during easterly flow over Svalbard. Atmos. Chem. Phys. 2022;22:1529–1548. https://doi.org/10.5194/acp-22-1529-2022
22. Анисимов О.А., Кокорев В.А. Моделирование мощности сезонноталого слоя с учетом изменений климата и растительности: прогноз на середину ХХI века и анализ неопределенностей. Криосфера Земли. 2017;21(2):3–10. https:// doi.org/10.21782/KZ1560-7496-2017-2(3-10)
Рецензия
Для цитирования:
Макштас А.П., Сидорова О.Р., Махотина И.А., Богородский П.В. Процессы сезонного протаивания грунта на архипелаге Северная Земля. Проблемы Арктики и Антарктики. 2025;71(4):412-427. https://doi.org/10.30758/0555-2648-2025-71-4-412-427
For citation:
Makshtas A.P., Sidorova O.R., Sidorova O.R., Makhotina I.A. Seasonal soil thawing processes on the Severnaya Zemlya archipelago. Arctic and Antarctic Research. 2025;71(4):412-427. (In Russ.) https://doi.org/10.30758/0555-2648-2025-71-4-412-427
Просмотров:
101
Послать статью по эл. почте 
