2
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение ...................................................................... 3
Глава 1. Состояние вопроса, постановка натурных экспериментов
и методика исследований...................................................7
1.1 Состояние вопроса.............................................................7
1.2 Постановка натурных экспериментов............................................13
1.3. Методика исследований.......................................................23
1.3.1. Методика ландшафтных исследований.....................................23
1.3.2. Методика экспериментальных исследований...............................25
Глава 2. Характеристика природных условий......................................31
2.1. Географическое положение и рельеф...........................................31
2.2. Климат, почва и растительность..............................................33
2.3. Геологическое строение......................................................35
2.4. Мерзлотные условия..........................................................36
Глава 3. Мерзлотные ландшафты и особенности формирования
температурного режима грунтов Центральной Якутии.........................39
3.1. Основные положения .......................................................39
3.2. Приленский песчаниковый район...............................................46
3.3. Приленский долинно-лесостепной район......................................56
3.4. Бестяхскнй песчано-грядовый район.........................................68
3.5. Тюнполюнскнй аласно-кот.товинный район....................................83
3.6. Лено-Амгинский аласно-долинный район......................................93
3.7. Лено-Амгинский песчаниковый район.........................................103
Глава 4. Закономерности формирования температурного режима грунтов
мерзлотных ландшафтов...................................................112
4.1. Влияния элементов климата на тепловое состояние грунтов....................112
4.1.1.1 Іризсмная температура воздуха.......................................113
4.1.2. Атмосферные осадки...................................................122
4.1.3. Снежный покров......................................................130
4.2. Термическое влияние растительного и напочвенного покровов.................151
4.2.1. Растительный покров.................................................151
4.2.2. Напочвенный покров...................................................158
4.3. Термическое влияние свойств и состава грунтов слоя сезонного прогаивания-промерзания....................................................169
4.3.1. Влажностный режим грунтов............................................169
4.3.2. Сезонное протаивание.................................................185
4.3.3. Сезонное промерзание.................................................191
Глава 5. Пространственно-временная изменчивость параметров
температурного режима фунтов............................................199
5.1. Пространственная изменчивость..............................................199
5.2. Временная изменчивость.....................................................208
Заключение.....................................................................215
Библиографический список использованной литературы.............................218
3
Введение
Актуальность темы. Центральная Якутия является одним из наиболее густонаселенных и перспективных для комплексного развития регионов криолнтозоны. Успешное решение различных аспектов рационального природопользования предусматривает оценку геокриологических условий, в том числе и тепловою состояния грунтов. Исследование закономерностей формирования теплового режима грунтов при взаимодействии с атмосферой, его пространственно-временных изменений, развития процессов промерзания и протанвания представляет интерес как в научно-теоретическом, так и в практическом отношении. Изучение этой проблемы в последние годы стало очень актуальным в связи с возможным воздействием на мерзлые грунты прогнозируемого глобального потепления климата.
Цель и задачи работы. Основной целью диссертации является установление закономерностей пространственной и временной изменчивости температурного режима грунтов мерзлотных ландшафтов Центральной Якутии, особенностей его формирования в зависимости от составляющих природного комплекса. Для реализации поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
1. 11ровести ландшафтную типизацию исследуемой территории, выделить на ее основе ключевые природно-территориальные комплексы (ПТК), организовать в их пределах долговременные наблюдения за формированием теплового состояния горных пород.
2. Изучить пространственную и временную изменчивость элементов климата (термического режима воздуха, осадков, снега), количественно оценить влияние этих и других природных факторов (напочвенных покровов, состава, характеристик и свойств отложений сезонноталого слоя) на формирование температуры фунтов в слое годовых тсплооборотов, глубин сезонного протанвания, межгодовой изменчивости их в зависимост и от сочетания параметров температуроформирующих факторов в различные годы.
Исходными материалами диссертации, послужили данные круглогодичных наблюдений на стационаре Чабыда, а также результаты экспедиционных инженерно-геокриологических исследований и мониторинга температурного режима грунтов мерзлотных ландшафтов на лево- и правобережье р.Лены с 1981 по 1996 гг. Кроме этого, автором проанализированы мног олетние данные метеостанций, опубликованные материалы стационаров Центральной Якутии Института мерзлотоведения СО ГАН (Тюнгюлю, Улахан-Тарын. Якутск. Сырдах, Хатассы. Суптурган. Зеленый Лут) и литературные источники.
Личный вклад автора в работу. В диссертации изложены результаты исследований выполненные автором с 1981 г. под руководством д.г.н. А.В.Павлова (1981-1982 гг.). д.г -
I покроил І І бурением 1 І 1983
Долина р. Лсиы (в окрестностях г. Якутска)
Высота и плотность снежного покрова пл. 1-9 пл. 3-5 Снегомерная рейка, плотномер Через 10 лкей 1 раз и месяц X. 1986.1V. 1987, 1993-1996
Температура поверхности почвы ПЛ. 1 -9 Терморезисторы Эпизодически 3 раза в месяц X, 1986-IV. 1987
Температура под напочвенным покровом пл. 1-8 Тсрморсзисгоры Эпизодически 3 раза в месяц X, 1986-1V, 1987
Температура грунтов пл. 1-9 плЗ-5 Термогирлянда Термогирлянда Эпкюдически 3 pava п месяц 1 раз в месяц VIII, 1986- IX, 1987 X, 1993-IX. 1996
Протаиванис-промсрзанис пл. 1-9 пл. 3-5 Зондировка бурением и щупом В период максимального лротаивания 1986-1987 1993-1997
Влажность почвы пл. 1-9 Отбор проб бурением Эпизодически
Теплопроводность трутов пл. 1-9 I (нлиилрический зонд Эпизодически
Правобережье р. Лены (Ниж Бсстях-р. Кирин)
Высота и ПЛ01ИОС1 ь снега Все скна-жины Снегомерная рейка, плотномер В начале и период максимального снегонакопления 1987-1994
Температура грунтов То же самое Термогнрдянда Эпизодически 3-6 раз в год 1987-1996
Прошивание -промерзание То же Зондирование б\рением и щупом В период максимального протаиианкя 1987-1996
Влажность фу и гои Тоже Отбор проб бурением В момент проходки скважины 1987-1995
Теплопроводность на почвенного покрова и грунтов Тоже Цилиндрический зонд В момент проходки скважины 1987-1995
Экспериментальные площадки на правобережье р.Лены
Температура воздуха пл. 1-4 Психрометр МВ-34 Сериями наблюдений в 1т.7№. 13® 19^ VII-V1H, 1988
Высота и плотность снежного покрова пл. 1-4 Снегомерная рейка, плотномер В начале и пср|»од максимального снегонакопления X, 1988-1V, 1989
Температура поверхности почвы ИЛ. 1-4 Тсрморсзисгоры Сериями наблюдений и 1.7®. 13®> 19^ VII-VIII, 1988
Температура иол на-почвенным покровом ПЛ. 1-4 Герморезисторы Сериями наблюдений в I«?« ,3оо VII-VIII. 1988
Температу ра футов ПЛ. 1-4 Терморезисторы Сериями наблюдений в I00, 7®. 13®. 19*° Эпизодически VII-IX. 1988 X, ! 988-1V, 1989
Прозаиками* пл. 1-4 Зондировка бчрением щупом Эпизодически 1 роз в месяц V1I-IX. 1988
Влажность ірунтов пл. 1-4 Отбор проб бурением Эпизодически 1 раз в месяц VII-IX. 1988
Теплопроводность Гр\ИТОП пл. М Цилиндрический зонд
Примечание: ТАН - точки актинометрических наблюдения
2.2
Таблица 1.4
Объем наблюдений (в тыс.)
Параметр Стационар Чабмда Долина р. Лемы П раїкюс режье р. Лены
У.1Х 1982 ХЛ982* 1Х.І9В6 X 1983-VI. 1916 VII. і т- V 19*7-IV. 1949 VI989-XII. 1996 IX 1986 IX. 1987 VII 1993 ХІ1.1996 VII 19*7-X 1996 УІІ.УІІІ 1913
Температура воздуха • 1,5 - - “ - “ - - 0.14
Тсміпгратура поверхности снега - 1.7 - 0.15 0.12 - - - - -
Температура поверхности почвы 4,6 7,4 • 0.38 0.24 0.84 0,27 0,12 - 0.43
Температура под напочвенным покровом 0.52 0.25 0.59 0,27 0,12 0.29
Температура грунтов 68,3 150,8 30.5 8.23 8.06 11,90 2.16 0.84 18.6 1.44
Температура воды, льда и .юлимных о і ложенИЙ 9,5 15,2 . •
Тепловые потоки 9.3 16.3 - - - • - - - 0.29
Промсртанис- протанвонис 0.12 0.24 0.48 0.21 0.16 0.13 0.07 0.02 0.3 0.03
Определение влажности ірутпои 0.72 0,67 0,61 0.49 0.70 0.24 0,32 • 3.39 0,14
Высота снежного покрова - 0,16 0.17 0.25 0.20 0.51 0,15 0,07 0.6-1 -
Плотное 1¥ снежного покрова -2 0,13 0,03 0.08 0.03 0.04 0.05 • 0.50 •
Таким образом, исследования температурного режима грунтов были организованы в разнообразных элементарных НТК. Экспериментальные наблюдения проводились в 30 элементарных ландшафтах левобережья и 105 - правобережья р. Лены.
1.3. Методика исследований
Г1 основу исследований температурного режима грунтов, параметры которых изменяется в пространстве, а также в сезонном, годовом и многолетнем цикле, были приняты ландшафтный и стационарный методы. Исследования базировались на основных требованиях существующих методических руководств и инструкций (Инструкция по производству .... 1969; Методика комплексной 1970; Методика мерзлотной съемки, 1979; Методические рекомендации..., 1989; Изучение инженерно-геокриологических..., 1992 и др.).
1.3.1. Методика ландшафтных исследований
В геокриологии в последние годы для анализа пространственной изменчивости геокриологических условий вес шире применяется ландшафтно-структурный метод.
- Київ+380960830922