Температура грунтов в ландшафтах природного парка «Сибирские увалы»

С начала 90-х гг. XX в. для измерения физических величин (температуры, давления, влажности и др.) в различных средах, в том числе в грунтах, стали широко использоваться логгеры (в иностранной научной литературе: data loggers) – малогабаритные цифровые измерительные устройства для длительной автономной регистрации данных [5]. Возможность фиксировать и хранить большие массивы данных делает логгеры привлекательными для использования в качестве термоизмерительных средств. Фактический материал, накопленный благодаря исследованиям А.В. Павлова [18,19], А.А. Васильева [1], П.Т. Орехова [16] показывает, что реакция верхних горизонтов многолетнемерзлотных пород (ММП) на современные изменения климата сильно зависит от ландшафтно-геологических условий .

Методика исследования статьи сформирована благодаря работам А.В. Павлова [17], В.П. Мельникова, А.Н. Хименкова, А.В. Брушкова и др. [14], П.Я. Константинова, А.Н. Федорова, Т. Мичимура и др. [4]. Понятия, использованные в работе, заимствованы из справочных материалов Ю.В. Мудрова [15], В.М. Котлякова, А.И. Комаровой [13]. В работе А.Д. Дучкова, В.Т. Балобаева, В.Н. Девяткина и др. [2] представлена схема изменения современных среднегодовых значений температуры пород на глубине 15-20 м для территории Западной Сибири. На данной схеме рассматриваемая нами территория находится в диапазоне температур более 2ºС и соответствует южной криолитозоне. Развитие мерзлоты для северного полушария показано в работе [20]. В представленном исследовании применяется стационарный метод с использованием современной приборной базы, благодаря которой информация

Кайль Елена Константиновна, аспирантка о состоянии пород имеет высокую точность и возможность отслеживания тенденций в различных природно-территориальных комплексах природного парка «Сибирские увалы» Ханты-Мансийского автономного округа-Югры.

Экспериментальная часть. Для изучения температуры грунтов в ландшафтах природного парка «Сибирские увалы» в 2010 г. был организован стационарный пост, включающий три термос-кажины, в 2011 г. была добавлена четвертая термо-скажина (термоскважина 8) для фиксации изменений мерзлого грунта в пределах болотной гряды. Определение ландшафтов базируется на районирование Ханты-Мансийского автономного округа В.В. Козина, Н.Н. Москвиной [3]. Термоскаважина 1 с глубиной 6 м относится к слабо холмистогрядовой равнине с сосновыми беломошными лесами на подзолах иллювиально-железистых языко-ватых. Термоскважина 2 с глубиной 3 м располагается в ландшафтах поймы р. Глубокий Сабун с лиственничником зеленомошном на аллювиальнодерновых почвах. Термоскважины 3 с глубиной 2 м и 8 с глубиной 1 м находятся в пределах грядовомочажинного болота на олиготрофных торфяных почвах.

В статье анализируются данные за три сезона наблюдений: а) 2010-2011 гг.; б) 2011-2012 гг.; в) 2012-2013 гг. Местоположения термоскважин и детальный анализ полученных показателей температурного состояния грунтов территории природного парка «Сибирские увалы» в работе не приводятся, так как они уже опубликованы [5-11].

Обобщения и разъяснения полученных данных. Средняя температура воздуха в период с августа 2010 по июль 2011 г. составила -3,9ºС, теплым стал июнь 2011 г. (17,38ºС), холодным – декабрь 2010 г. (-29,25ºС). В целом период 20102011 гг. характеризовался прохладным летом и холодной зимой. В зимний период зафиксировано 12 выходов температуры за пределы -40ºС. Средняя температура воздуха в период с 06.08.2011 г.

по 02.08.2012 г. составила -1,9ºС, тёплым стал июнь 2012 г. (19,73 ºС), холодным – январь 2012 г. (-22,8 ºС). В целом зимний период характеризовался температурами в пределах нормы и был зафиксирован 1 выход за -40ºС (28.01.2012 продолжительностью 4 ч. 15 мин.) [12]. Для периода 20122013 гг. среднегодовая температура воздуха составила -3,38ºС. Тёплым стал июль 2013 г. (20,84 ºС), холодным – январь 2012 г. (-24 ºС). Наименьшая минимальная температура в зимний период зафиксирована 19.01.2013г. -38,5°C.

В 2010-2011 гг. в сосняке беломошнике (термоскважина 1) на глубине 40 см температура в январе достигала -8ºС. Переход от положительных к отрицательным температурным показателям на глубине 40 см произошел 12.11.2010 г. (25.11.2010 г. – 60 см, 28.11.2010 г. – 1 м, 04.12.2010 г. – 2 м, 02.01.2011 г. – 3 м, 18.02.2011 г. – 4 м, а обратно первого мая 2011 г. (06.05.2011 г. – 60 см, 14.05.2011 г. – 1 м, 21.05.2011 г. – 2 м, 06.06.2011 г. – 3 м, 10.06.2011 г. – 4 м. На глубинах от 40 см до 4 м в холодно-снежный период фиксируются переходы через ноль в сторону понижения, а на глубинах от 5 до 6 м температуры в течение года сохраняют положительный ход. Среднегодовая температура на всех глубинах зафиксирована со знаком плюс и составила 2,3°С. (40 см – 2,35°C, 60 см – 2,63°С, 1 м – 2,47°С, 2 м – 2,4°C, 3 м – 2,51°C, 4 м – 2,17°C, 5 м – 1,83°C, 6 м – 2,06°C).

Для 2011-2012 гг. в сосняке беломошнике (термоскважина 1) на глубине 40 см температура января достигала -2ºС. Переход от положительных к отрицательным температурным показателям на глубине 40 см произошел 11.11.2011 г. (04.12.2011 г. – 60 см, 02.01.2012 г. – 1 м, 26.02.2012 г. – 2 м), а обратно на положительные температуры – 18 мая 2012 г. (24.05.2012 г. – 60 см, 29.05.2012 г. – 1 м, 31.05.2012 г. – 2 м). На глубинах от 40 см до 2 м в холодно-снежный период фиксируются переходы через ноль в сторону понижения, а на глубинах от 3 до 6 м температуры в течение года сохраняют положительный ход. Среднегодовая температура на всех глубинах зафиксирована со знаком плюс и составила 2,85ºС (40 см – 3,48°C, 60 см – 3,27°С, 1 м – 3,18°С, 2 м – 3°C, 3 м – 2,66°C, 4 м – 2,5°C, 5 м – 2,27°C, 6 м – 2,44°C).

В период 2012-2013 гг. среднегодовая температура для термоскважины 1 составила 2,21ºС. На глубине 20 см температура января достигала -5,5ºС. Переход от положительных к отрицательным температурным показателям на глубине 20 см произошел 17.10.2012 г. (11.11.2012 г. – 40 см, 12.12.2012 г. – 1 м, 30.04.2013 г. – 3 м), а обратно переход на положительные температуры – 02.06.2013 г. (05.06.2013 г. – 40 см, 10.06.2013 г. – 1 м, 15.06.2013 г. – 3 м). Среднегодовая температура на глубине 20 см составила 2,23ºС (40 см – 2,55°C, 1 м – 2,51°С, 3 м – 2,63°С, 4 м – 2,62°C, 5 м – 2,44°C, 6 м – 2,63°C). Для ландшафтов поймы (в лиственничнике зеленомошно-ягодниковом – термоскважина 2) среднегодовой ход по 4 термо-хронам дал отрицательный показатель -0,34°С (20 см – -0,34°C, 40 см – -0,5°C, 60 см – -0,45°С, 1 м – -0,07°С)

В период 2011-2012 гг. для термоскважины 2 среднегодовой ход по 4 термохронам дал положительный показатель 0,6°С (20 см – 0,69°C, 40 см – 1,16°C, 60 см – 0,44°С, 1 м – 0,47°С, 2 м – 0,24°С). Для периода 2012-2013 гг. среднегодовой ход термоскважины 2 по 4 термохронам дал положительный показатель 0,25°С (20 см – -0,07°C, 40 см – 0,54°C, 60 см – 0,07°С, 1 м – 0,46°С). На верховом грядово-мочажинном болоте (термосважина 3), а именно в пределах мочажины среднегодовой ход по 4 термохронам в период 2010-2011 гг. дал высокий положительный показатель 3,55°С (20 см – 3,91°C, 40 см – 3,59°C, 60 см – 3,55°С, 1 м – 3,14°С). Отрицательные показатели были зафиксированы на глубине 20 см в период с 17.12.2010 по 25.04.2011 гг.

В период 2011-2012 гг. среднегодовой ход по 4 термохронам дал высокий положительный показатель 4,15°С (20 см – 4,51°C, 40 см – 4,19°C, 60 см – 4,15°С, 1 м – 3,74°С). Отрицательные показатели были зафиксированы на глубине 20 см в период с 15.01.2011 г. по 22.02.2012 г. В 20122013 гг. на термоскважине 3 среднегодовой ход по 4 термохронам дал высокий положительный показатель 3,56°С (20 см – 3,43°C, 40 см – 3,91°C, 60 см – 3,21°С, 1 м – 3,64°С, 2 м – 3,63°С). Отрицательные показатели были зафиксированы на глубине 20 см в период с 16.01.2012 г. по 25.04.2013 г., что свидетель-ствует о промерзании данного участка до 30 см.

На контрольном участке – болотная гряда с мерзлым основанием (термоскважина 8) среднегодовой ход по 4 термохронам в период 2010-2011 гг. дал положительный показатель 1,30°С (20 см – 2,45°C, 40 см – 1,06°C, 60 см – 0,65°C, 1 м – 1,07°С). Переход от положительных к отрицательным температурным показателям на глубине 20 см произошел 01.11.2011 г. (06.12.2012 г. – 40 см, 22.03.2012 г. – 60 см), а обратно 01.05.2012 г. (08.06.2012 г. – 40 см, 01.05.2012 г. – 60 м). На глубинах от 20 см до 60 см в холодно-снежный период фиксируются переходы через ноль в сторону понижения, а на глубине 1 м температура в течение года сохраняет положительный ход.

Температура мерзлых пород в летний период 2011 г. по показателям термоскважины 8 составила -0,625°C. За период 2012-2013 гг. на участке термоскважина 8 среднегодовой ход по 4 термохронам дал положительный показатель 1,55°С (20 см – 1,78°C, 40 см – 1,5°C, 60 см — 1,36°C). Переход от положительных к отрицательным температурным показателям на глубине 20 см произошел 07.11.2012 г., на глубине 40 см – 05.12.2012 г., а обратно 20 см – 10.04.2013 г., 40 см – 09.06.2013 г. На глубине 60 см в холодноснежный период переходов температур не зафиксировано. Результаты температурного мониторинга по трем термоскважинам, проведенного на территории природного парка «Сибирские Увалы», представлены в табл. 1. На рис. 1 приведены данные среднегодовых показателей температуры грунтов по четырем термоскважинам природного парка «Сибирские увалы».

Таблица 1. Среднегодовые показатели температур по четырем термоскважинам

Примечание: а – 2010-2011 гг. б – 2011-2012 гг, в – 2012-2013 гг.

Рис. 1. График среднегодовых показателей температуры грунтов в ландшафтах природного парка «Сибирские увалы»

Выводы и рекомендации: были получены фоновые показатели температуры пород по различным природным комплексам территории природного парка «Сибирские увалы». Полученные данные четырех рассмотренных термоскважин свидетельствуют о том, что среднегодовой ход имеет положительный показатель. Наиболее высокие средние температуры характерны для сосняка беломошника (термоскважина 1) и на верховом грядово-мочажинном болоте (термоскважина 3), диапазон данных от 2,39°C до 4,44°C. Для ландшафтов поймы (термоскважина 2) и гряды грядово-мочажинного болота (термоскважина 8) средние температурные показатели от 0,37°C до 2,45°C. Эти результаты свидетельствуют о высоких температурах периода наблюдения 2011-2012 гг. В результате этого в пределах наблюдаемых торфяников произошло вытаивание многолетней ледяной линзы. Данные по термоскаважинам послужат в дальнейшем базой для составления прогнозов изменения .

Работа выполнена в рамках исполнения базовой части государственного задания № 2014/801 Минобрнауки России.