Быстрая деградация пальза у поселка Абезь, северо-восток Европейской части России

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Быстрая деградация пальза у поселка Абезь, северо-восток Европейской части России

Васильчук Юрий Кириллович доктор геолого-минералогических наук, профессор; Буданцева Надежда Аркадьевна кандидат географических наук, старший научный сотрудник, кафедра геохимии ландшафтов и географии почв, географический факультет Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Чижова Юлия Николаевна кандидат географических наук, старший научный сотрудник, Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН

Аннотация

Объектом исследования являются миграционные бугры пучения - пальза, расположенные близ поселка Абезь, расположенного в Коми Республике, на северо-востоке Европейской части России. Авторами повторно исследованы пальза в 2001, 2016 и 2017 гг. в пределах обширной озерной котловины. В 2001 г здесь отмечены как молодые бугры, растущие в центре осушающегося водоема, так и древние, признаками разрушения которых являются сползание блоков торфа в понижение, серпоообразная форма в плане. Основными методами исследования были тщательная фиксация морфологии пальза и сравнение ее на фотоснимках разных лет, радиоуглеродное датирования торфа, слагающего бугры, изучение распределения стабильных изотопов углерода в разрезах торфа. Впервые на территории криолитозоны северо-востоке Европейской части России непосредственными повторными наблюдениями - через 15 лет установлена практически полная деградация бугров пучения типа пальза.

Высота бугров сократилась более чем на 2 м. Их высота в настоящее время не превышает 1,5 м. За период 1960-2015 гг. отмечен тренд повышения среднегодовой температуры воздуха на близрасположенных метеостанциях в среднем на 2°С. Также отмечен тренд повышения среднеянварской температуры воздуха за этот период примерно на 1°С. Наиболее вероятной причиной быстрой деградации бугров пучения в районе пос. Абезь стало сочетание положительного климатического тренда и существенное осушение озерно-болотной котловины в результате строительства газопровода Бованенково-Ухта, пересекающего южную часть массива. Отмечено, что бугры пучения в более южных районах - в районе станций Бугры Полярные и Никита, часто не показывают признаков деградации.

Ключевые слова: миграционный бугор, многолетнемерзлые породы, деградация бугров, короткопериодный мониторинг, торф, торфяник, болото, Абезь, северо-восток, Европейская часть России

Abstract

The object of the study is the palsa located near Abez' settlement, in the Komi Republic, the northeast of European Russia. The authors re-examined the palsa in 2001, 2016 and 2017. The main research methods were: scrutinous fixation of the palsa morphology and its comparison with the photographs of different years; radiocarbon dating of peat; study of stable carbon isotopes in peat profiles. In 15 years' time, almost complete degradation of the palsa is observed. The height of the palsa has reduced by more than 2 m. Now their height does not exceed 1.5 m. During the period of 1960-2015, the average annual air temperature at nearby meteorological stations had been increasing by 2° C averagely. The most probable reason for the rapid degradation of the palsa in the area of Abez' settlement is a combination of a positive climatic trend and significant draining of the lake-marsh basin as a result of the construction of the Bovanenkovo-Ukhta gas pipeline, which crosses the southern part of the palsa. It is shown that the palsa in the southern regions - in the area of the Bugry Polyarnye and Nikita stations - have no signs of degradation.

Keywords: mire, peatland, peat, short-term monitoring, palsa degradation, permafrost, palsa, Abez', northeast, European Russia

Бугры пучения типа пальза были исследованы в районе пос. Абезь (66°31? с.ш., 61°46? в.д., 2098 км ж/д Москва-Воркута), расположенном в центральной части области распространения бугров пучения, в Большеземельской тундре (рис. 1).

I II

Рис. 1. I - Массивы пальза, повторно исследованные авторами в 2001-2017 гг: А - у пос. Абезь, Б - у станции Бугры, Н - у пос. Никита, Е - у пос. Елецкий. II - снимок пос. Абезь с Google Map (а - общий вид, б - детально исследованный массив)

Район исследований расположен в области островного распространения многолетнемерзлых пород. Среднегодовая температура воздуха здесь, по данным на 1966 г, составляла -4,8°С (табл. 1).

Таблица 1. Температура воздуха на метеостанции Абезь ^[1]

Участок в районе пос. Абезь ранее был детально исследован экспедицией института Фундаментпроект в 1971 г., в работах которой принимал участие В.П.Евсеев ^[2]. Бурение производилось по трассе от р.Усы до поселка Сарма.

Мёрзлые породы имеют островное распространение. В пределах высоких водоразделов мёрзлые породы до глубины 10-12 м отсутствуют. В пределах второй надпойменной террасы р.Усы, где развиты ленточные глины, многолетнемёрзлые породы встречаются островами и приурочены в основном к торфяникам.

Правда, в одном месте на пологом склоне северо-восточной экспозиции, сложенном с поверхности минеральным грунтом (скв. 278), встречена мёрзлая толща мощностью 10,0 м и с температурой пород от 0 до -0,2°С ^[2]. В торфяниках мощность мерзлых толщ превышает 10-12 м. Температура грунтов варьирует от 0 до -0,5 °С. Температура талых грунтов составляет 0,+1°С (измерение температуры грунтов проводилось в апреле - мае).

О температуре грунтов, слагающих бугры и окружающие пространства можно получить представление на основании проведенных В.П.Евсеевым единовременных замеров в скважинах. Измерения проводились в районе пос. Абезь (скважины 283, 282) зимой и весной. Результаты показали, что окружающие бугры грунты имеют среднегодовую температуру либо выше 0°С, либо около 0°С. Среднегодовая температура бугров пучения высотой 2,5-3 м на 1°С ниже температуры окружающих поверхности, а у высоких бугров температурные различия еще больше ^[2].

Бугры пучения разного возраста у пос. Абезь были исследованы в начале 70-х гг. XX в. В.П.Евсеевым ^[2] и в 2001 г., 2016, 2017 гг. Ю.К.Васильчуком с соавторами ^{[3, 4, 5, 6]}. Здесь в пределах обширной озерной котловины встречены как молодые бугры, растущие в центре осушающегося водоема, так и древние, признаками разрушения которых являются сползание блоков торфа в межбугровое понижение, серпоообразная форма в плане. Нами в 2001 г. были детально исследованы несколько бугров пучения, разных размеров и высот.

Встречаются крупные бугры высотой 3-4 м, на вершинах которых отмечены пятна оголенного торфа (рис. 2). Некоторые из них размываются ручьями, протекающими по дну понижения, при этом блоки торфа сползают в воду.

Рис. 2. Крупные бугры - пальза с пятнами оголенного торфа, расположенные на бугристом массиве у пос. Абезь в 2001 г. Фото Ю.К. Васильчука

Наряду с крупными буграми встречаются зарождающиеся бугры посреди болота (рис. 3).

Рис. 3. Мелкие бугры - пальза, расположенные на бугристом массиве у пос. Абезь в 2001 г. Фото Ю.К. Васильчука

Такого же типа бугор был встречен нами несколько севернее ст.Сейда, у ст.Чум. Размер зарождающихся бугров от 1,1 м и до 3,5 м, высота не превышает 0,5 м.

Один из исследованных бугров имел высоту 2,5 м, размер 20х40 м. Поверхность бугра кочковатая, встречались пятна торфа, лишенные растительности. В растительном покрове преобладают карликовая береза, багульник, морошка, голубика, мхи и лишайники. В его строении вскрывался торф, который на глубине 0,3-0,35 м постепенно сменялся песком с признаками ожелезнения мощностью 40 см по дну шурфа. В разрезе второго бугра меньших размеров (высота около 0,5 м, размер около 4х10 м) шурфом был вскрыт торф до глубины 0,3 м, подстилаемый горизонтом песка мощностью 0,2 м, ниже которого залегал прослой сильно опесчаненного торфа мощностью 0,1 м по дну шурфа. Нами также был исследован один из наиболее крупных бугров высотой 3,2 м, размером 20 х 40 м. Поверхность бугра почти лишена растительности, он подмывается ручьем, в результате чего блоки торфа оползают вниз. Иногда разрушение бугров выражается в образовании термокарстового озера на его вершине (рис. 4).

Рис. 4. Термокарстовое озеро на вершине пальза, расположенного на бугристом массиве у пос. Абезь в 2001 г. Фото Ю.К.Васильчука

Радиоуглеродное датирование, выполненное по 8 образцам, отобранным из осевой части бугра пучения высотой 3 м (табл. 2), показало, что торф здесь начал накапливаться 5,6 тыс. лет назад.

Таблица 2. Радиоуглеродное датирование торфа, перекрывающего пальза, высотой 3 м близ пос. Абезь

Более 2,5 тыс. лет торфонакопление продолжалось в эвтрофном режиме, когда накапливался низинный хвощовый, а потом осоковый и травяной торф с остатками древесины (рис. 5). Средняя скорость торфонакопления в этот период составляла 0,02-0,03 см/год, в результате за период около 2 тыс. лет накопилось около 75 см торфа (рис. 6).

Пучение и формирование бугра началось около 2,7 тыс. лет назад, что зафиксировано в разрезе бугра переходом к слаборазложившемуся, т.е. быстро промерзавшему переходному торфу - моховому и мохово-травяному с остатками шейхцерии, злаков, сабельника (см. рис. 5). На начавшийся процесс пучения также указывает резкое замедление скорости торфонакопления: за 2,5 тыс. лет накопилось не более 10 см торфа.

Рис. 5. Разрез бугра пучения у пос. Абезь. По Ю.К. Васильчуку и др. ^{[3, 4]} 1 - мхи, лишайники; 2 - древесно-осоковый торф; 3 - мохово-травяной переходный; 4 - травяно-гипновый низинный торф; 5 - осоковый низинный торф; 6 - хвощовый торф; 7 - древесно-хвощовый торф; 8 - торф (а) и древесные остатки (б), 9 - суглинок, 10 - радиоуглеродные датировки; 11 - предполагаемый момент пучения

Рис. 6. Скорость торфонакопления в бугре пучения в районе пос. Абезь. Горизонтальной стрелкой показан момент пучения, соответствующий значительному сокращению скорости торфонакопления: 1 - субаквальная фаза; 2 - субаэральная фаза развития бугра

Ранее две близкие радиоуглеродные датировки (в основании торфяника - 5,7 и 5,5 тыс. лет назад) в одном из бугров близ пос. Абезь были получены В.П. Евсеевым ^[2].

Строения ледяного ядра бугра пучения и льдистость изучены В.П. Евсеевым ^[2] в бугре пучения высотой 3,5 м. Скважина на вершине бугра вскрыла следующее строение: торф мощностью 1,2 м подстилался супесчано-песчаным грунтом до глубины 3 м, ниже по разрезу сменяющимся суглинисто-глинистым горизонтом, с прослоями супеси и песка (рис. 7).

Рис. 7. Литология, криогенное строение и льдистость бугра пучения в районе пос.Абезь, Большеземельская тундра (по В.П.Евсееву ^[2]): 1 - торф, 2 - супесь, 3 - песок, 4 - суглинок, 5 - глина, 6 - галечник

В нижней части торфа отмечена неполнослоистая криотекстура, в подстилающей торф супеси - слоистая, с мощностью шлиров льда от 2 до 5 см. Объемная льдистость этого горизонта не превышает 20% ^[2]. Для сравнения можно привести строение верхней части разреза, исследованного авторами ^{[3, 4]} разрушающегося бугра пучения высотой 4 м. Мощность торфа в краевой части не превышала 1 м, в его придонной части отмечена массивная криотекстура. Торф подстилался суглинком с крупносетчатой криотекстурой, при этом объем минерального грунта в несколько раз превышал объем льда. Скорее всего, объемная льдистость верхнего горизонта многолетнемёрзлых пород в этом бугре также была довольно низкой.

Льдонасыщенное ядро вскрыто скважиной в интервале глубин 3-10,8 м. Оно было разделено прослоем супеси на два горизонта: верхний на глубине 3-5 м и нижний на глубине 5,6-10,8 м. В верхнем горизонте мощность прослоев льда 5-6 см, расстояние между ними 25-30 см. Минеральный грунт между шлирами льда характеризуется тонкошлировой криотекстурой, с мощностью шлиров льда 2-3 мм. Объемная льдистость за счет ледяных включений этого горизонта составляет 20-30%. В нижнем горизонте льда по объему иногда больше, чем грунта, льдистость за счет льда возрастает до 40-60%. Встречаются шлиры льда мощностью 10-12 см, верхняя часть которых представлена чистым льдом, нижняя - переслаиванием льда и грунта. Расстояние между такими шлирами до 10 см. В интервале 7-8 м мощность шлиров составляет 5-7 см, расстояние между ними 2-5 см. С глубины 9 м мощность грунтовых и ледяных прослоев одинаковая. В интервале 9,8-10,8 м прослои чистого льда отсутствуют, во всех ледяных шлирах отмечены включения грунта. В основании разреза залегает прослой песка с тонкошлировой криотекстурой и низкой льдистостью, а с глубины 11-12 м грунты находились в талом состоянии ^[2]. Следует отметить, что суммарная мощность ледяных прослоев составила 357 см. В данном случае можно говорить, что высота бугра примерно соответствует мощности ледяных прослоев.

Состояние бугров пучения в районе поселка Абезь в 2016 г.

В сентябре 2016 г. повторные исследования массива с буграми пучения в районе пос. Абезь показали, что высота бугров заметно снизилась по сравнению с 2001 г (рис. 8, а) и не превышает 1,5 м (рис. 8, б, рис. 9).

Также отмечено заметное осушение поверхности озерно-болотной котловины и сокращение ее площади в результате зарастания древесной растительностью, преимущественно елью и березой. Поверхность бугров слабовыпуклая, выделяется по темно-коричневому цвету (на фоне светло-коричневого цвета растительности котловины), а также зарослям кустарниковой растительности с преобладанием карликовой березки, багульника, голубики.

Рис. 8. Прямое сопоставление морфологии одного и того же пальза, расположенного на бугристом массиве у пос. Абезь в 2001 (а) и 2016 (б) годах. Фото Ю.К. Васильчука

Детально исследован бугор вблизи ж/д полотна (см. рис. 8, б). Высота бугра около 1,5 м, он окружен кочковатым понижением, напоминающим пьедестал бугра. На вершине бугра заложен шурф (№1). В шурфе вскрыт торф темно-коричневый рыжеватый, мощностью 30 см, с многочисленными корнями современных растений, подстилаемый слоем более темного коричневого торфа мощностью около 10 см, с примесью песка в нижней части. Под торфяным слоем на глубине 45-50 см вскрыт мелкий серый песок, мерзлый. На пьедестале заложен шурф №2, в котором вскрыто переслаивание торфа темно-коричневого и рыжего, с корнями современных растений, до глубины 40 см. Торф подстилается мелким серым песком.

Рис. 9. Просевшие пальза на бугристом массиве у пос. Абезь в 2016 г. Фото Ю.К. Васильчука

В увлажненном межбугровом понижении заложен шурф №3, в котором отобран торф до глубины 30 см, водонасыщенный, с ощутимым запахом сероводорода, в верхней части темно-коричневый, в нижней части - желто-рыжий волокнистый. В торфе выполнен анализ изотопного состава углерода (табл. 3, рис. 10).

Таблица 3. Распределение значений д¹³С в торфе просевшего бугра пучения у пос. Абезь, отбор 2016 г.

Рис. 10. Распределение значений д¹³С в торфе просевшего бугра в районе пос. Абезь

Вертикальные профили значений д¹³С в торфе показывают, что проседание бугра пучения не сопровождалось существенной переработкой поверхности и перемешиванием торфа. На это особенно указывает характер распределения значений д¹³С в шурфе на пьедестале бугра, где хорошо видна так называемая “поворотная точка” (пик в сторону более высоких значений д13С на глубине 11-15 см), которая, скорее всего, указывает на начало пучения и формирования бугра. Близкий характер распределения значений д¹³С был отмечен в торфе, перекрывающем бугры пучения типа пальза на севере Швеции ^[7]. Более высокие значения д¹³С в торфе межбугрового понижения отражают, что в основании понижения залегает моховой торф со значением д¹³С ?24.4 ‰, перекрытый торфом, сносимым со склонов расположенного рядом бугра пучения.

Можно отметить, что в районе ст. Сейда (около 90 км северо-восточнее пос. Абезь) торф бугров пучения возрастом 3.5-5.9 тыс. лет, характеризуется средним значением д¹³С ?28.37‰, современный торф, возраст которого не более 50 лет - значением д¹³С ?26.88‰ ^[8]. Нами по торфу, перекрывающему бугры пучения в районе ст.Елецкая и Никита получены значения д¹³С в диапазоне от -28 до -30‰ ^[9]. Эти данные указывают на то, что торф бугров пучения, формировавшихся в голоцене, имеет близкие значения изотопного состава углерода.

Вероятные причины деградации бугров пучения

Еще в начале 30-х гг. прошлого столетия было сделано предположение о деградации многолетнемерзлых пород в районе исследований. Так, температурные наблюдения в глубоких скважинах, пробуренных в пос. Абезь и в близлежащих регионах привели Н.Г.Датского ^[10] к выводу о деградации многолетнемерзлых пород в исследованном районе. Температурной кривая по скв. 3 у Абези (рис. 11) отнесена Н.Г.Датским ^[10] к кривым деградационного типа.

В.П.Евсеев в 60-70 годах XX столетия подчеркивал ^[2], что в зоне северной тайги бугры пучения находятся в неравновесном состоянии - разрушение их может происходить и сверху, и снизу.

Рис. 11. Температурная кривая по скв. 3 в пос. Абезь. Из Н.Г. Датского ^[10]

В зоне лесотундры эти формы находятся в равновесии с окружающей средой, и разрушение происходит в основном сверху из-за нарушения теплообмена между атмосферой и грунтом. По выводу В.П.Евсеева, в настоящее время бугры пучения миграционного типа не формируются, т.к. не создается комплекса геолого-геоморфологических и мерзлотных условий (это одно из самых спорных утверждений в работе В.П.Евсеева, повторим, в целом весьма обстоятельной и интересной). Согласно В.П.Евсееву ^[2] в настоящее время бугры прекратили свой рост и находятся, в зависимости от районов современного распространения, в равновесной стадии или на стадии деградации. В равновесном состоянии находятся высокие (5-6 м и выше) бугры пучения, расположенные преимущественно в зоне лесотундры и частично в зоне северной тайги (при высоте бугров 10-12 м).

Деградация бугров происходит в основном за счет уничтожения растительного покрова на вершине бугра и, как следствие этого, нарушения теплообмена между грунтом и атмосферой. Это процесс разрушения бугров сверху. В пределах зоны северной тайги, где бугры пучения находятся на положении своеобразных «мерзлых айсбергов» - как их назвал М.И.Сумгин, разрушение происходит как сверху, так и снизу и с боков за счет теплопотоков со стороны талых пород. По В.П. Евсееву наиболее интенсивно бугры пучения разрушаются в зоне северной тайги. Конечной стадией разрушения бугров, по его выводам, являются кратерообразные понижения, окруженные кольцевым бордюром из растительно-мохового покрова ^[2].

Авторами выполнены неоднократное повторное визуальное обследование и экспертная оценка морфологического состояния торфяных бугров пучения вдоль линии Бугры - Никита - Елецкая. Бугры у ст. Никита, расположенные севернее пос. Абезь, напротив, несколько увеличились по высоте и в диаметре (сравни рис. 12 и рис. 13).

Судя по внешнему виду бугристого массива, это может быть связано с увеличением обводненности поверхности, т.к. за последние 15 лет сравнительно небольшие озера слились в один мелководный водоем, который очевидно, служит источником влаги, питающей бугры и мигрирующей в сторону сильнольдистого ядра бугра.

Рис. 12. Уплощенные пальза у станции Никита в 1999 г. Фото Ю.К. Васильчука

Рис. 13. Дополнительно распученные пальза у станции Никита в 2017 г. Фото Ю.К. Васильчука

Бугры пучения в районе ст. Бугры Полярные, расположенной в 60-70 км южнее пос. Абезь, не зафиксировали признаков деградации (сравни рис. 14 и рис. 15). Также не отмечено признаков деградации бугров пучения в районе ст.Елецкая, расположенной у северной границы области распространения бугров пучения в Большеземельской тундре.

За период 1960-2015 гг. отмечен тренд повышения среднегодовой и среднеянварской температуры воздуха, зафиксированные на метеостанции Петрунь, расположенной примерно в 45 км к востоку от пос. Абезь (на одной широте) (рис. 16), а также на метеостанции Елецкая, расположенной около 100 км северо-восточнее пос.Абезь.

Рис. 14. Пальза близ южной границы распространения ММП у станции Бугры в 2001 г: а - вид сбоку, б - вид сверху. Фото Ю.К. Васильчука

Рис. 15. Пальза близ южной границы распространения ММП у станции Бугры в 2017 г. Фото Ю.К. Васильчука

Рис.16. Расположение метеостанции Петрунь относительно пос.Абезь

Рис. 17. Динамика температуры воздуха по данным метеостанции Елецкая (115 м над ур. моря, 67.05° с.ш., 64.22° в.д.) с 1960 по 2015 гг.: а: среднегодовой (1), среднеянварской (2) и среднеиюльской (б). Метеорологическая информация базы данных ^[11].

За 54 года среднегодовая температура воздуха повысилась примерно на 2°С, и в настоящее время составляет -5°С в районе Елецкой и -3°С в районе Петруни (рис. 17, 18).

Рис. 18. Динамика температуры воздуха по данным метеостанции Петрунь (62 м над ур. моря, 66.43° с.ш., 60.77 ° в.д.) с 1960 по 2014 гг.: а: среднегодовой (1), среднеянварской (2) и среднеиюльской (б). Метеорологическая информация базы данных ^[11].

Таким образом, на близлежащих станциях зафиксированы признаки потепления. По данным метеонаблюдений не отмечено устойчивых тенденций изменений количества осадков.

Авторы не уверены в том, что быструю деградацию бугров близ пос. Абезь можно связать только с глобальным, или даже региональным потеплением. Потому что при региональном потеплении вполне естественно в первую очередь отреагировали бы бугры у южного предела ареала. А как мы уже отметили, близ ст. Бугры торфяные бугры не только не уменьшились, но стали более выразительными.

Вместе с тем на бугристом массиве близ пос. Абезь заметно изменилась обводненность - исчезли даже небольшие водоемы. Это изменение обводненности авторам представляется одной из триггерных причин деградации бугров в Абези.

Осушение озерно-болотной котловины с буграми пучения может быть связано с техногенным вмешательством. Здесь при прокладке газопровода Бованенково-Ухта начавшейся в 2008 г. и достигшей Абези в 2012 г. произошла существенная перестройка части бугристого массива. Проектом “Газпрома” был предусмотрен подземный способ прокладки труб (рис. 19) с последующей рекультивацией земель, при которой сохраняется возможность для свободной миграции оленей.

Рис. 19. Подземный способ прокладки труб газопровода Бованенково-Ухта

Вероятно, линия газопровода построена через южную часть озерно-болотной котловины с буграми, в результате чего произошло изменение гидрологического режима, что привело к быстрому осушению территории и в результате к деградации бугров пучения.

Состояние бугров пучения вблизи южной границы их распространения в европейской криолитозоне

Исследования состояния бугров пучения типа пальза в криолитозоне Европы и Северной Америки показывают, что деградация бугров может быть обусловлена как климатическими причинами, так и локальными факторами, такими как изменение гидрологического режима, ветровая эрозия и т.д.

Одной из основных причин деградации бугров пучения является повышение среднегодовой температуры воздуха. Как показали исследования А.Борге с соавторами ^[12] деградация бугров пучения в течение последних 60 лет на севере Норвегии объясняется повышением среднегодовой температуры воздуха. По метеостанциям Карлеботом, Лакселв, Сосярви, Готелуоппал на севере Норвегии зафиксировано повышение среднегодовых температур воздуха на 1-1,2°С до значений от -1,8 до +1,1°С. Такие среднегодовые температуры воздуха действительно являются критичными для существования бугров пучения типа пальза у самого южного предела распространения бугров на севере Норвегии: за последние 60 лет отмечено сокращение площадей пучения или пальза от 33 до 71% ^[12].

Повышение среднегодовой температуры воздуха на 1-1,5°C, отмеченное на севере Швеции с 1930-х гг. до начала XIX в. в сочетании с увеличением количества снега привело к быстрой деградации бугра пучения. По данным Ф.Зюйдхофф ^[13], всего за 4 года (с 1996 по 2000 гг.) бугор пучения высотой 2.3 м превратился в термокарстовое озеро с торфяными блоками мощностью 0,5 м (рис. 20). Не менее важную роль в разрушении торфяного слоя бугра сыграли блоковая и ветровая эрозия и термокарст ^{[13, 14]}.

Рис. 20. Профиль поверхности разрушающегося бугра в Лайвадален: 1 - в 1996 г.; 2 - в 1999 г.; 3 - в 2000 г. (по F.Zuidhoff ^[14])

Тем не менее, в некоторых районах Северной Швеции отмечено пульсирующее развитие бугров пучения. В провинции Вастерботтен Л. Куллман ^[15] описал бугры высотой 1 м, которые в 1976 г. полностью протаяли, однако в 1987 г. на глубине 0,6 м был обнаружен мёрзлый торф, содержащий сегрегационный лед ^[15]. На протяжении четырех последующих лет мощность мерзлого ядра не менялась.

Летом 1910 г. ботаник Г. Смит на болотах в горах северного Харьедалена и южного Ямтленда обнаружил присутствие многолетнемерзлых пород на болотах. Он отметил семь маленьких пальза высотой до 1,5 м и размером до 3х4 м. Поверхность пальза была покрыта сфагновым торфом и карликовой березкой. Верхняя граница многолетнемерзлых пород располагалась в торфе на глубине 0,3-0,4 м ^[16]. В начале августа 1998 г. Т.Нилин ^[17] посетил районы, исследованные Г.Смитом, для того, чтобы выяснить, существуют ли еще эти пальза, несмотря на потепление климата, отмечавшееся в течение последних десятилетий. Было отмечено, что в одном из районов, Экоррмоссен, высота бугров пучения уменьшилась на 0,5-1 м ^[17], а в другом районе были обнаружены как минимум пять растущих пальза.

В результате сравнения пальза 1998 и 1910 гг. оказалось, что их количество в 1998 г. сократилось по сравнению с 1910 г. Во время исследований Г.Смита самый большой бугор имел высоту 1,5 м, а пальза, исследованные в 1998 г., достигали высоты всего лишь 0,6 м, хотя площадь основания этих бугров осталась практически такой же: 3х4 м. В 1910 г. лёд был обнаружен на глубине 0,3-0,4 м, а в 1998 г. - на глубинах от 0,3 до 0,6 м ^[17].

Сравнение периодов с 1901 по 1930 гг. и с 1961 по 1990 гг. показывает, что начиная с 1910 г., среднегодовая температура воздуха в горных областях Харьедалена и Ямтленда увеличивалась, что ухудшило условия для развития пальза, особенно в последние десятилетия. Однако среднегодовое количество осадков изменилось несущественно за этот период, что не способствовало полному исчезновению бугров пучения.

Активная деградация пальза отмечена и на северо-западе Канады ^[18] и в центральных районах Аляски ^[19] . На северо-западе Канады, в районе восточного Селвина и западной части гор Маккензи отмечено сокращение площади бугров пучения до 96% с 1940-х гг. до настоящего времени. Многолетние наблюдения за температурой многолетнемерзлых пород и мощностью сезонно-талого слоя на участках распространения бугров пучения показали, что в течение последних 25 лет среднегодовые температуры многолетнемерзлых пород повышались на 0,2-1,3°C, а глубина сезонного протаивания - на 8,2-17,4 см за десятилетие. Основными причинами быстрой деградации бугров считается климатический фактор, т.е. повышение температур воздуха; дополнительными факторами быстрого разрушения бугров в последние годы являются увеличение количества осадков и блоковая эрозия ^[18].

В южной части центральной Аляски зафиксировано сокращение площади многолетнемерзлых пород, приуроченных к торфяным плато, на 60% с 1950 по 2010 гг ^[19], что также объясняется повышением среднегодовых температур воздуха (на 0,4°С за десятилетие, с 1950 г.), и особенно зимних температур. В настоящее время в данном районе среднегодовая температура воздуха составляет +1,5°С, а среднегодовая температура многолетнемерзлых пород близка к нулю. Кроме того, активной деградации многолетнемерзлых пород и торфяных плато способствовали пожары, уничтожавшие защитный растительный слой, отепляющее воздействие болот, аккумулирующих тепло в летние месяцы.

Изменение гидрологического режима территории, занятой буграми пучения, может привести как к деградации, так и к росту бугров пучения. Так, в Исландии был осуществлён мониторинг за динамикой 12 бугров пучения, расположенных на массиве Тьёрсарвер на абсолютной высоте около 600 м (64° с.ш., 18°40? з.д.). Среднегодовая температура воздуха здесь -0,8°С, среднегодовое количество осадков 800 мм. Был изменен гидрологический режим реки и создано мелкое обширное озеро (площадью 5 км², глубиной 15-30 см), занявшее понижение с 5 буграми пучения. В течение 5 лет с 1983 по 1987 гг. все 5 бугров выросли в среднем на 27 см. Бурение одного из наиболее выросших бугров прямо продемонстрировало, что приращение высоты бугра произошло за счёт формирования линз сегрегационного льда ^[20].

Опыт исследований в северных скандинавских районах распространения пальза, в т.ч. исландских, показал, что развитие бугров происходит циклически ^[21]. Эрозия и деградация могут происходить без воздействия макроклиматических изменений, например глобального потепления. Напротив, процессы эрозии, по всей видимости, характерны для тех пальза, поверхность которых возвышается настолько, что активно подвергается эрозии. Таким образом, рост бугра создает условия для развития его эрозии. Одно из условий активной эрозии на пальза - таяние льда в ядре. В пределах нормального цикла развития пальза особое значение имеют изменения локальных условий (в результате удаления растительного покрова или растрескивания поверхности, и т.д.).

Климатический фактор, а именно повышение среднегодовых температур воздуха, играет существенную роль в деградации бугров пучения в районах, где среднегодовая температура многолетнемерзлых пород близка к нулю. В районе пос. Абезь температура мерзлых пород в буграх пучения была около 0^оС, незначительное повышение среднегодовых температур воздуха и осушение озерно-болотной котловины привело к быстрой и полной деградации бугров. Возможно, одной из причин быстрого разрушения бугров пучения являлась небольшая мощность перекрывающего торфа - как правило не более 1 м. Согласно прогнозу изменения геокриологических условий, выполненному в рамках проекта “Carbo-North” в районе ст.Сейда ^[22], при повышении температур воздуха даже на несколько градусов в торфяниках с мощностью торфа более 1 м среднегодовая температура многолетнемерзлых пород не перейдет через 0оС в течение ближайших 100 лет, и их протаивания и проседания не ожидается. При этом для окружающих ландшафтов прогнозируется существенное увеличение глубины сезонно-талого слоя и, как следствие, протаивание и развитие осадок поверхности ^[22].

Выводы

· В районе пос. Абезь, в центральной части области распространения бугров пучения в Большеземельской тундре, в 2001 г. в пределах озерно-болотной котловины были исследованы торфяные бугры пучения разного возраста, разных размеров и высот.

· За 15 лет (с 2001 по 2016 гг.) отмечена быстрая деградация бугров пучения: все бугры пучения в пределах озерно-болотной котловины просели, их высота в настоящее время не превышает 1,5 м. Проседание бугров в результате протаивания льдистого ядра не сопровождалось существенной переработкой поверхности и перемешиванием торфа.

· За период 1960-2015 гг. отмечен тренд повышения среднегодовой температуры воздуха на близрасположенных метеостанциях в среднем на 2°С. Также отмечен тренд повышения среднеянварской температуры воздуха за этот период примерно на 1°С.

· Наиболее вероятной причиной быстрой деградации бугров пучения в районе пос.Абезь стало сочетание положительного климатического тренда и существенное осушение озерно-болотной котловины в результате строительства газопровода Бованенково-Ухта, пересекающего южную часть массива.

· Отмечено, что бугры пучения в более южных районах Большеземельской тундры (в районе станций Бугры Полярные и Никита) редко обнаруживают признаки деградации, кроме того отмечен прирост отдельных бугров в высоту и зарождение новых.

климатический деградация пальза пучение

Библиография

1. Справочник по климату СССР. Вып. 1. Архангельская и Вологодская области, Карельская и Коми АССР. Часть 2. Температура воздуха и почвы. Л.: Гидрометеоиздат, 1965, 359 с.

2. Евсеев В.П. Миграционные бугры пучения Северо-Востока Европейской части СССР и Западной Сибири / Диссертация на соискание степени кандидата географических наук, 1974, 159 с.

3. Васильчук Ю.К., Васильчук А.К., Буданцева Н.А., Волкова Е.М., Сулержицкий Л.Д., Чижова Ю.Н., Юнгнер Х. Радиоуглеродные датировки и голоценовая динамика бугров пучения в долине р.Усы // Доклады Российской Академии Наук. 2002, том 384, № 3, с. 395-401.

4. Васильчук Ю.К., Васильчук А.К., Буданцева Н.А., Чижова Ю.Н. Выпуклые бугры пучения многолетнемёрзлых торфяных массивов / Под редакцией действительного члена РАЕН, профессора Ю.К.Васильчука - М.: Изд-во Моск. ун-та, 2008,- 571 с (Vasil'chuk Yu.K., Vasil'chuk A.C., Budantseva N.A., Chizhova Ju.N. 2008. Palsa of frozen peat mires. Prof. Yu.K.Vasil'chuk (Ed.) - Moscow. Moscow University Press. 571 pp. (In Russian).

5. Васильчук Ю.К., Васильчук А.К., Буданцева Н.А., Чижова Ю.Н. Миграционные бугры пучения на Европейском Севере России-южный и северный пределы ареала и современная динамика // Инженерная геология. 2011. №2. С. 56-72 (Vasil'chuk Yu.K., Vasil'chuk A.C., Budantseva N.A., Chizhova Ju.N. 2011. Palsas in the northern European Russia: the southern and northern limits of the areal and the modern dynamic. Engineering Geology, N 2, pp. 56-72. (In Russian).

6. Vasil'chuk Yu.K., Vasil'chuk A.C., Jungner H., Budantseva N.A., Chizhova Ju.N. Radiocarbon chronology of Holocene palsa of Bol'shezemel'skaya tundra in Russian North // Geography, Environment, Sustainability. 2013. Vol. 6. N3. P. 38-59.

7. Krьger J. P., Leifeld J., Alewell C. Degradation changes stable carbon isotope depth profiles in palsa peatlands // Biogeosciences, 2014, N 11, p. 3369-3380.

8. Diбkovб K., Иapek P., Kohoutovб I., Mpamah P.A.,Bбrta J., Biasi C., Martikainen P.J., Љantrщиkovб H. Heterogeneity of carbon loss and its temperature sensitivity in East-European subarctic tundra soils // FEMS Microbiology Ecology. 2016, vol. 92, 17 p.

9. Буданцева Н.А., Чижова Ю.Н., Васильчук Ю.К. Отражение в изотопном составе торфа фаз развития бугристых ландшафтов Большеземельской тундры // Арктика и Антарктика, 2016, № 1, c. 18-31.

10. Датский Н.Г. Вечная мерзлота и условия строительства в Усинском районе // Вечная мерзлота и условия строительства в Усинской лесотундре Северного края. АН СССР, СОПС И КИВМ, серия северная, вып. 2. Изд. АН СССР. Л., 1934, с. 51-142.

11. Булыгина О.Н., Разуваев В.Н., Трофименко Л.Т., Швец Н.В. Описание массива данных среднемесячной температуры воздуха на станциях России. Свидетельство о государственной регистрации базы данных № 2014621485

12. Borge A.F., Westermann S., Solheim I., Etzelmьller B. Strong degradation of palsas and peat plateaus in northern Norway during the last 60 years // The Cryosphere, 2017, vol. 11, p.1-16.

13. Zuidhoff F.S. Recent decay of a single palsa in relation to weather conditions between 1996 and 2000 in Laivadalen, northern Sweden // Geografiska Annaler. Series A, Physical Geography, 2002, vol. 84 A (2), p. 103 - 111.

14. Zuidhoff F.S. Palsa Growth and Decay in Northern Sweden. Climatic and environmental controls / Comprehensive summaries of Uppsala dissertations from the faculty of science and technology. Acta universitatis upsaliensis, Uppsala. 2003. 30 p.

15. Kullman L. Geoecological aspects of episodic permafrost expansion in North Sweden // Geografiska Annaler Series A. Physical Geography, 1989, vol. 71A, N3-4, p. 255-262.

16. Smith H. Postglaciala regionforskjutningar i norra Har-jedalens och sodra Jamtlands fjalltrakter // GFF, 1911, vol. 33, p. 503-530.

17. Nihlen T. Palsas in Harjedalen, Sweden: 1910 and 1998 compared // Geografiska Annaler, Series A, Physical Geography, 2000, vol. 82A, iss 1, p. 39-44.

18. Mamet S.D., Chun K.P., Kershaw G.G.L., Loranty M.M., Kershaw G.P. Recent Increases in Permafrost Thaw Rates and Areal Loss of Palsas in the Western Northwest Territories, Canada // Permafrost and Periglacial Processes, 2017, DOI: 10.1002/ppp.1951

19. Jones B.M., Baughman C.A., Romanovsky V.E., Parsekian A.D., Babcock E.L., Stephani E., Jones M.C., Grosse G., Berg E.E. Presence of rapidly degrading permafrost plateaus in south-central Alaska // The Cryosphere, 2016, vol.10, p.2673-2692.

20. Thorhallsdottir Th.E. Effects of Changes in Groundwater Level on Palsas in Central Iceland // Geografiska Annaler. Series A, Physical Geography, 1994, vol. 76, N 3, p. 161-167.

21. Thorarinsson S. Notes on patterned ground in Iceland, with particular reference to the Icelandic "flas" // Geografiska Annaler. Series A, Physical Geography, 1951, vol. 33A, p. 144-156.

22. Власова Ю.В., Кюхри П., Мажитова Г.Г., Марченко С., Пармузин И.С., Ривкин Ф.М. Прогнозная оценка изменения геокриологических условий на основе детального ландшафтно-геокриологического картирования участка Сейда в рамках проекта Сarbo-north // Материалы четвёртой конференции геокриологов России, МГУ имени М.В. Ломоносова, 7-9 июня 2011 г, том 2, М.: Изд-во МГУ, 2011, с. 37-40

Размещено на Allbest.ru