Реакция торфяников южной криолитозоны Западной Сибири на современные климатические изменения

Цель. Оценка реакции мёрзлых торфяников в Западной Сибири на современные климатические изменения.

Процедура и методы. Наблюдения за температурным режимом пород в геокриоло­гических скважинах на 2 участках в южной криолитозоне — в районе г. Тарко-Сале (ЯНАО) и на территории природного парка Нумто (ХМАО-Югра). Определение глу­бины сезонного протаивания по методике циркумполярного мониторинга CALM. Оценка изменения температуры в разных типах торфяников. Анализ метеопоказа­телей, влияющих на устойчивость многолетнемёрзлых пород (ММП): температура воздуха, мощность снежного покрова, определение трендов их изменений.

Результаты. В южной криолитозоне Западной Сибири в последние десятилетия на­блюдается устойчивая тенденция роста температуры атмосферного воздуха и увели­чения мощности снежного покрова, что несёт угрозу стабильности ММП. Усиление снегозадержания по мере сукцессионных смен растительности (восстановления дре­весного яруса) вызывает быстрый рост температуры грунтовой толщи и опускание кровли ММП. Кедровые ерниково-лишайниково-кустарничково-моховые северота­ежные леса в настоящее время являются индикатором талых грунтов, в отличие от данных 50-летней давности, когда данный тип растительности индицировал наличие высокотемпературных ММП. На глубине нулевых годовых амплитуд температура ММП на участке Тарко-Сале выросла на 0,2°С за 10-летний период, на участке Нумто — роста температуры ММП за 5 лет наблюдений изменения не отмечено. Та­ким образом, высокотемпературные ММП медленно реагируют на современное по­тепление климата. Реакция торфяников зависит от морфологических особенностей болотного массива. Под обширными торфяниками с преобладанием бугров темпе­ратура ММП относительно стабильна. Близка к точке таяния температура ММП узких торфяных гряд озерково-болотных комплексов, которые первыми будут таять в случае дальнейшего потепления.

Теоретическая и/или практическая значимость. Исследование температурного режи­ма мерзлых грунтов позволяет прогнозировать устойчивость геосистем в условиях меняющегося климата и разработать методы сохранения инженерных сооружений. Полученные результаты расширяют возможности анализа взаимосвязей наземных покровов с геокриологическими условиями.

1. Аветов Н. А., Кузнецов О. Л., Шишконакова Е. А. Опыт использования классификации и диагностики почв России в систематике торфяных почв биогеоценозов олиготрофных болот северотаёжной подзоны Западной Сибири // Вестник Московского университета. Серия 17: Почвоведение. 2019. № 4. С. 37–47.

2. Аралова Н. С. Растительность – индикатор состава и свойств грунтов северной тайги Западной Сибири: автореф. дис. … канд. биол.наук. М.,1971. 26 с.

3. Варламов С. П., Скачков Ю. Б., Скрябин П. Н. Результаты 35-летних мониторинговых исследований криолитозоны на стационаре «Чабыда» (Центральная Якутия) // Наука и образование. 2017. № 2. C. 34–40.

4. Взаимосвязь геокриологических условий и гидротермических параметров почв плоскобугристых торфяников севера Западной Сибири (стационар Надым) / А. А. Бобрик, О. Ю. Гончарова, Г. В. Матышак, И. М. Рыжова и др. // Криосфера Земли. 2015. Т. XIX. № 4. С. 31–38.

5. Вклад климатических факторов в формирование температурных режимов почв прерывистой криолитозоны северной тайги Западной Сибири / О. Ю. Гончарова, Г. В. Матышак, А. А. Бобрик, Д. Г. Петров и др. // Бюллетень Почвенного института им. В. В. Докучаева. 2017. № 87. С. 39–54. DOI: 10.19047/0136-1694-2017-87-39-54

6. Гончарова О.Ю., Матышак Г.В., Бобрик А.А. Температурный режим северотаежных почв Западной Сибири в условиях островного распространения многолетнемерзлых пород // Почвоведение. 2015. № 12. C. 1462–1473. DOI: 10.1134/S1064229315100038

7. Деградация мерзлоты: результаты многолетнего геокриологического мониторинга в западном секторе Российской Арктики / А. А. Васильев, А. Г. Гравис, А. А. Губарьков, Д. С. Дроздов и др. // Криосфера Земли.2020. T. XXIV. № 2. C. 15–30. DOI: 10.21782/KZ1560-7496-2020-2(15-30)

8. Доклад об особенностях климата на территории Российской Федерации за 2022 год. М.: Государственный гидрологический институт Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды Российской Федерации, 2023. 104 с.

9. Ландшафты криолитозоны Западно-Сибирской газоносной провинции / Е. С. Мельников, Л. И. Вейсман, Н. Г. Москаленко и др. Новосибирск: Наука, 1983.164 с.

10. Москаленко Н. Г. Изменение температуры пород и растительности под влиянием меняющегося климата и техногенеза в Надымском районе Западной Сибири // Криосфера Земли. 2009. Т. XIII. № 4. С. 18–23.

11. Московченко Д. В., Губарьков А. А., Фахретдинов А. В. Температурный режим торфяников Западной Сибири вблизи южной границы распространения многолетнемерзлых пород // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2024. Т. 335. № 9. С. 160–168. DOI: 10.18799/24131830/2024/9/4456

12. Основные результаты мониторинга мощности деятельного слоя на площадках СALM Надымского стационара / А. Г. Гравис, Е. В. Устинова, О. Е. Пономарева, Д. С. Дроздов и др.// Вестник МГТУ. Труды Мурманского государственного технического университета. 2024. Т. 27. № 1. С. 39–51. DOI: 10.21443/1560-9278-2024-27-1-39-51

13. Особенности современного состояния криогенных ландшафтов Западной Сибири в зоне островного и прерывистого распространения мерзлоты / Д. С. Дроздов, Н. М. Бердников, А. Г. Гравис, А. А. Губарьков, и др. // Современные исследования трансформации криосферы и вопросы геотехнической безопасности сооружений в Арктике: мат-лы конф. / под ред. В. П. Мельникова, М. Р. Садуртдинова. Салехард, 2021. С. 121–124.

14. Проявления регрессивных процессов на болотах южной части природного парка Нумто (Ханты-Мансийский автономный округ – Югра) / Е. А. Шишконакова, Н. А. Аветов, Н. А. Березина, Т. Ю. Толпышева и др. // Бюллетень Московского общества испытателей природы. Отдел биологический. 2016. Т. 121. № 3. С. 39–50.

15. Шполянская Н. А., Осадчая Г. Г., Малкова Г. В. Современное изменение климата и реакция криолитозоны (на примере Западной Сибири и Европейского севера России) // Географическая среда и живые системы. 2022. № 1. С. 6–30. DOI: 10.18384/2712-7621-2022-1-6-30

16. Brown J., Hinkel K. M., Nelson F. E. The Circumpolar Active Layer Monitoring (CALM) program: historical perspectives and initial results // Polar Geography. 2000. Vol. 24. P. 165–258.

17. Climate warming and permafrost thaw in the Russian Arctic: potential economic impacts on public infrastructure by 2050 / V. P. Melnikov, V. I. Osipov, A. V. Brouchkov, et al. // Natural Hazards. 2022. Vol. 112. P. 231–251. DOI: 10.1007/s11069-021-05179-6

18. Contrasting soil thermal regimes in the Forest-tundra transition near Nadym, West Siberia, Russia / G. V. Matyshak, O. Y. Goncharova, N. G. Moskalenko, D. A. Walker, et al. // Permafrost and Periglacial Processes. 2017. Vol. 28. P. 108–118. DOI: 10.1002/ppp.1882

19. Gutiérrez J. M., Jones R. G., Narisma G. T., et al. Climate change: the physical science basis contribution of working group I to the sixth assessment report of the intergovernmental panel on climate change // Cambridge University Press. 2021. P. 1927–2058. DOI: 1017/9781009157896.021

20. Observations and modelling of ground temperature evolution in the discontinuous permafrost zone in Nadym, north-west Siberia / E. Kukkonen, E. Suhonen, E. Ezhova, H. Lappalainen, et al. // Permafrost and Periglacial Processes. 2020. Vol. 31. № 2. P. 64–280. DOI: 10.1002/ppp.2040

21. Permafrost is warming at a global scale / B. K. Biskaborn, S. L. Smith, J. Noetzli, H. Matthes, et al. // Nature Communications. 2019. Vol. 10. DOI: 10.1038/s41467-018-08240-4

22. Permafrost Thaw in Northern Peatlands: Rapid Changes in Ecosystem and Landscape Functions / D. Olefeldt, L. Heffernan, M. C. Jones, A. B. K. Sannel, et al. In: Ecosystem Collapse and Climate Change. Ecological Studies / J. G. Canadell, R. B. Jackson, eds. Cham: Springer, 2021. P. 27–67.

23. Spatial and Temporal Variability of Permafrost in the Western Part of the Russian Arctic / G. Malkova, D. Drozdov, A. Vasiliev, A. Gravis, et al. // Energies. 2022. Vol. 15. № 7. DOI: 10.3390/en15072311

24. The changing thermal state of permafrost / S. L. Smith, H. B. O’Neill, K. Isaksen, J. Noetzli, V. E. Romanovsky // Nature reviews. 2022. Vol. 3. P. 10–23. DOI: 10.1038/s43017-021-00240-1