IT-Reviews    

ОЦЕНКА ТЕПЛОВОГО СОСТОЯНИЯ НАРУШЕННЫХ ЛАНДШАФТОВ ПРИ ВОССТАНОВЛЕНИИ РАСТИТЕЛЬНОСТИ

Скрябин П.Н. 1 Варламов С.П. 1
1 Институт мерзлотоведения им. П.И. Мельникова СО РАН
Проанализированы изменения теплового состояния грунтов при техногенных воздействиях. Выявлено значительное повышение среднегодовой температуры верхних горизонтов криолитозоны и увеличение глубины сезонного протаивания при вырубке леса и удалении напочвенного покрова, вырубке леса на гарях в межаласном типе местности. Количественно оценена динамика среднегодовой температуры грунтов на разнорежимных вырубках, на гарях в зависимости от стадий сукцессионного развития растительности. Статья в формате PDF 415 KB Центральная Якутиятермический режим грунтовнарушенные ландшафтытехногенезкриолитозона 1. Босиков Н.П., Васильев И.С., Федоров А.Н. Мерзлотные ландшафты зоны освоения Лено-Алданского междуречья. – Якутск: Ин-т мерзлотоведения СО АН СССР, 1985. – 124 с. 2. Варламов С.П., Скачков Ю.Б., Скрябин П.Н. Температурный режим грунтов мерзлотных ландшафтов Центральной Якутии. – Якутск: Изд-во Института мерзлотоведения СО РАН, 2002. – 218 с. 3. Горохов, А.Н., Саввинов Д.Д., Федоров А.Н. Прикладная экология Амги. – Якутск: Изд-во ЯНЦ СО РАН, 2000. – 168 с. 4. Еловская Л.Г., Коноровский А.К. Районирование и мелиорация мерзлотных почв Якутии. – Новосибирск: Наука, 1978. – 173 с. 5. Павлов А.В. Теплообмен почвы с атмосферой в северных и умеренных широтах СССР. – Якутск: Якутское кн. изд-во, 1975. – 302 с. 6. Саввинов Д.Д. Гидротермический режим почв в зоне многолетней мерзлоты. – Новосибирск: Наука, 1976. – 254 с. 7. Скрябин П.Н., Варламов С.П., Скачков Ю.Б. Оценка изменений температурного режима грунтов при нарушении природных условий // Рациональное природопользование в криолитозоне. – М.: Наука, 1992. – С. 165–173. 8. «Спасская Падь»: Комплексные исследования мерзлотных ландшафтов / А.Н. Федоров, Т.Х. Максимов, П.П. Гаврильев П.П. и др. – Якутск, Изд-во Ин-та мерзлотоведения СО РАН, 2006. – 210 с. 9. Тарабукина В.Г., Саввинов Д.Д. Влияние пожаров на мерзлотные почвы. – Новосибирск: Наука, 1990. – 120 с. 10. Федоров А.В. Роль вырубок в развитии мерзлотных ландшафтов Центральной Якутии // Региональные и инженерные геокриологические исследования. – Якутск: Ин-т мерзлотоведения СО АН СССР, 1985. – С. 111–117.

В Центральной Якутии все шире расширяется строительство трубопроводов, железных и автомобильных дорог, линий электропередач, которое неизбежно сопровождается значительными нарушениями природных условий. Техногенные воздействия различного типа и масштаба (вырубка леса, пожары, удаление растительности и т.д.) приводят к изменению геокриологических условий, в том числе теплового состояния ландшафтов и развитию негативных криогенных процессов.

Результаты исследований эволюции ландшафтов при техногенных воздействиях освещены в работах сотрудников Института мерзлотоведения СО РАН [2, 5, 7, 8, 10 и др.] Влияние пожаров, орошения и распашки на водно-тепловой режим мерзлотных почв проанализировано в работах Д.Д. Саввинова [6], Л.Г. Еловской и А.К. Коноровского [4], В.Г. Тарабукиной и Д.Д. Саввинова [9] и др. Устойчивость мерзлотных ландшафтов к антропогенным воздействиям оценена в многих работах [1, 3 и др.].

Цель исследований ‒ оценка тепловой реакции мерзлотных ландшафтов на техногенные воздействия.

В статье обобщены результаты экспериментальных исследований проводимых авторами с 1987 г. на северном участке железной дороги Томмот-Якутск, в полосе проложения газопровода Таас Тумус-Якутск и водовода Нижний Бестях-Мундулах.

Материалы и методы исследований

Комплексные исследования в нарушенных ландшафтах выполняются в шести типах местности: низкотеррасовом, песчано-грядовом, межгрядово-низинном, аласном, межаласном и плакорном. Объектами исследований являются природные комплексы ранга урочищ и фаций. Основными термическими параметрами их литогенной основы являются мощность сезоннопротаивающего слоя (ξ) и температура на подошве слоя годовых теплооборотов (t0).

При нарушении природных условий, когда отмечаются различные стадии самовосстановления растительности, исследования проводятся в соответствии с требованиями метода физико-географического сравнения или природных аналогий на основе организации длительных натурных наблюдений.

Наблюдательная сеть геотемпературного мониторинга охватывает около 50 техногенных ландшафтов, в том числе с удаленным напочвенным покровом – 5, на вырубках – 16, на гарях – 12, на гарях с вырубкой – 14. Натурные наблюдения проводятся 3-4 раза в холодный и тёплый периоды года. Полевые работы предусматривают повторное обследование нарушенных ландшафтов, проведение наблюдений за факторами, определяющими термический режим грунтов (высота и плотность снега, строение, свойства, протаивание и температура грунтов, теплопроводность напочвенных покровов, криогенные процессы).

Результаты исследований и их обсуждение

В Центральной Якутии в последние 30 лет наблюдается один из наиболее высоких в России трендов повышения среднегодовой температуры воздуха достигающий 0,08 °С/год. За этот период отмечались 24 зимы с температурами воздуха выше нормы. Первое десятилетие нового века отмечается 8 аномально теплыми летними сезонами. В естественных условиях в различных типах местности самые низкие и высокие температуры грунтов отмечены соответственно в аномально малоснежный 2002/03 и аномально многоснежный 2006/07 гидрологические годы.

Экспериментальные исследования позволили количественно оценить влияние восстановления растительности на тепловое состояние грунтов в различных ландшафтах.

1. Удаление напочвенного покрова. На северном участке железной дороги Томмот-Якутск в песчано-грядовом типе местности на мари в июле 1990 г. был удален мохово-торфяной слой мощностью 0,15–0,25 м. Среднегодовая температура грунтов на глубине 6 м при удалении напочвенного покрова повысилась на третий год – на 4 °С, мощность сезонноталого слоя увеличилась в 1,6 раза. Спустя 20 лет интенсивное зарастание нарушенного участка ерниково-березовым молодняком сократило разницу среднегодовой температуры до 1,8 °С, мощность сезонноталого слоя уменьшилась до 1,4 м.

В межаласном типе местности в 1992 г. для прокладки водовода Нижний Бестях-Мундулах был вырублен лиственничный лес с последующим нарушением напочвенного покрова бульдозерами и автотранспортом. Через 18 лет на просеке по сравнению с естественными условиями температура грунтов на глубине 10 м повысилась на 2 °С, а глубина сезонного протаивания увеличилась на 1,4 м и превышала 3 м. Такие изменения теплового состояния грунтов при залегании повторно-жильных льдов на глубине 2–2,5 м обусловили просадку поверхности до 0,6 м и более, и развитие формирования полигональной формы рельефа.

На склоне межаласья в районе руч. Тарынг при прокладке лесовозной дороги в 1989 г. был удален бульдозером напочвенный покров и поверхностный слой грунтов. Развитие термоэрозии через 5 лет привело к формированию оврага длиной 340, шириной – 10–16, глубиной до 6 метров. Спустя 20 лет на конусе выноса отмечено интенсивное зарастание ивняковой заросли. В 2009 г. при повторном бурении обнаружен сложный геокриологический разрез. Мощность сезонноталого слоя составила 1,8 м. В интервале глубин 3,4–3,8 и 4,2–5,5 м сформировались талые прослойки грунтов, что определяется влиянием техногенеза и стадий восстановления растительности.

2. Рубка леса. В песчано-грядовом типе местности при сплошной вырубке соснового леса по сравнению с естественными условиями отмечается резкое увеличение глубины сезонного протаивания на 0,8 м и повышение температуры грунтов на 0,4 °С. Понижение t0 на 0,9 °С, сокращение СТС на 0,3 м отмечается на старой вырубке, где идет восстановление лиственнично-соснового леса. Выборочная рубка лиственничного леса в межаласном типе местности приводит к незначительному повышению температуры грунтов (0,2–0,4 °С).

Мониторинговые исследования позволяют выявить динамику межгодовой изменчивости среднегодовой температуры грунтов при разнорежимных рубках лесов. На старой сплошной вырубке редкостойного соснового леса на стадии развития молодняка (10–30 лет) тепловое состояние грунтов было близко к исходному. При выборочной рубке лиственнично-соснового леса на березово-кустарниковой стадии развития растительности (10–20 лет) t0 понижается на 0,3–0,6 °С. Постепенная рубка лиственничного леса на травяной (3–8 лет) и березово-кустарниковой стадиях (10–20 лет) развития приводит к повышению t0 на 0,5–1,2 °С. На старой сплошной вырубке на стадии восстановления березово-лиственничного молодняка (чаща) возрастом 10–30 лет t0 понижается в среднем на 1 °С. На этом участке годичные циклы (2005–2008 гг.) с теплыми зимами и мощными снегоотложениями способствовали повышению t0 на 2,1 °С. Малоснежные зимы 2009–2010 гг. привели к понижению t0 (рис. 1).

3. Лесные пожары. Влияние пирогенеза на температурный режим грунтов изучено наиболее обширно в песчано-грядовом типе местности. В течение первых 2 лет после пожара (1987 г.) отмечается резкое повышение температуры грунтов (примерно на 1,5 °С). Начиная с 4-го года, на гаревом участке при постепенном самовосстановлении березово-кустарниковой растительности наблюдается стабилизация температуры грунтов, и ее значения не выходили за пределы –0,3…–0,4 °С.

Гари и вырубка леса является распространенным видом техногенеза. Для количественной оценки влияния такого нарушения на термический режим грунтов в низкотеррасовом типе местности были организованы наблюдения в лиственничнике и на участке, где после пожара 1986 г. проведена сплошная вырубка горелого лиственничного леса. Пирогенное воздействие и вырубка леса привели через год к повышению t0 на 0,5 °С и увеличению x на 0,15 м, а через 3 года – соответственно на 0,8 °С и 0,43 м. Через 20 лет после пожара в связи с самовосстановлением березово-лиственничной чащи понижение t0 составило 0,5 °С.

Рис. 1. Динамика среднегодовой температуры грунтов в лиственничнике (С-57), при выборочной (С-187), постепенной (С-56) и сплошной (С-190) рубках леса в межаласном типе местности

Посттехногенные изменения теплового состояния грунтов через 25 лет в других типах местности также показывают понижение температуры грунтов, обусловленные самовосстановлением растительности и ее затеняющим эффектом.

Временная изменчивость термического состояния грунтов под воздействием пожара в 1986 г. и вырубки лиственничного леса изучается в межаласном типе местности. Выборочная рубка леса с нарушением напочвенного покрова после пожара в первые 5 лет способствовали повышению t0 на 0,3–0,5 °С. В дальнейшем естественное возобновление травяно-мохового покрова и березово-лиственничной чащи на 2–3 стадиях сукцессионного развития сократило поступление солнечной радиации на поверхность грунта, привело к постепенному понижению температуры грунтов на 0,5–0,8 °С (рис. 2).

Рис. 2. Динамика среднегодовой температуры грунтов в сосняке (С-22), на гари с вырубкой (С-13) на песчано-грядовом и в лиственничнике (С-210), на старой гари (С-209) в межаласном типах местности

Влияние пожара и вырубки леса на тепловое состояние грунтов изучается по трассе газопровода Таас Тумус-Якутск в межаласном типе местности. В 2002 г. пожар в березово-лиственничном лесу привел к вывалу большей части древостоя. При залегании верхней кровли повторно-жильных льдов на глубине 2,5 м мощность сезоннопротаивающего слоя суглинистых грунтов с повышенной влажностью через год на гари увеличилась на 0,5 м по сравнению с контрольным участком. В конце многоснежной зимы 2005 г. на гари установлено формирование сезонномерзлого слоя мощностью 2,2 м. Под этим слоем до верхней границы мерзлой толщи, залегающей на глубине 3,2 м образовался талик. Однако в малоснежный 2010 г. отмечено полное промерзание талика (рис. 3). За 9 лет после техногенного воздействия глубина протаивания грунтов на гари по сравнению с естественными условиями увеличилась в 1,7 раза, температура грунтов на глубине 15 м повысилась на 1,9 °С, при этом тепловая просадка грунтов составила 0,07 м. Наблюдается начальная стадия формирования полигональной формы рельефа.

Рис. 3. Динамика глубины протаивания грунтов в лесу (С-1/03) и на гари с вырубкой (С-2/03) в межаласном типе местности. Сезонномерзлый слой обозначен линией с квадратным маркером

Выводы

Основные выводы выполненных исследований следующие:

– количественно оценена межгодовая изменчивость среднегодовой температуры грунтов нарушенных ландшафтов в зависимости от стадий самовосстановления растительности;

– многолетняя изменчивость термического состояния грунтов при техногенных воздействиях свидетельствует об их относительной устойчивости в песчано-грядовом и слабой устойчивостью в межаласном типах местности;

– результаты исследований теплового состояния грунтов можно распространить на аналогичные нарушенные ландшафты Центральной Якутии.




c78089d0

Отзывы (через Facebook):

Оставить отзыв с помощью аккаунта FaceBook:

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СИСТЕМЫ РАЗВИТИЯ ПЕРСОНАЛА

Статья в формате PDF 334 KB...

15 01 2020 12:32:58

ОСОБЕННОСТИ СИСТЕМЫ ОБРАЗОВАНИЯ ГЕРМАНИИ

Статья в формате PDF 301 KB...

14 01 2020 15:27:20

ИСЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ КОТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА ТП-13/В, РАБОТАЮЩЕГО НА ПРИРОДНО-ДОМЕННОЙ СМЕСИ ГАЗОВ

В статье отражен анализ работы котельного агрегата Т П-13/ В, работающего на смеси природного и доменного газов, выявлены основные недостатки его работы. Также предложены мероприятия, позволяющие повысить эффективность котельного агрегата и решить некоторые проблемы, связанные с его работой. Рассмотрена целесообразность внесения предложенных изменений. ...

12 01 2020 22:13:16

КАЩЕНКО МИХАИЛ ПЕТРОВИЧ

Статья в формате PDF 319 KB...

10 01 2020 23:52:19

КОМПЛЕМЕНТАРНАЯ ТЕРАПИЯ ХРОНИЧЕСКОГО ГЕПАТИТА

Статья в формате PDF 106 KB...

09 01 2020 21:49:25

ЯЗЫКОВАЯ СПЕЦИФИКА АНГЛО- И РУССКОЯЗЫЧНЫХ БЛОГОВ

Статья в формате PDF 261 KB...

06 01 2020 18:54:15

СТРУКТУРА ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ СПОСОБНОСТЕЙ ЧЕЛОВЕКА

Статья в формате PDF 149 KB...

04 01 2020 5:41:32

СИСТЕМНАЯ МЕДИЦИНА В САНАТОРНО-КУРОРТНОЙ ПРАКТИКЕ

Статья в формате PDF 144 KB...

03 01 2020 9:36:12

ВИДЫ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ ОТНОШЕНИЙ

Статья в формате PDF 263 KB...

02 01 2020 0:27:49

Синтопия пищевода у 8-недельного предплода человека

Статья в формате PDF 103 KB...

31 12 2019 20:32:34

Максимальная скорость окисления оксида азота

Статья в формате PDF 344 KB...

25 12 2019 20:29:44

ПРЕПАРАТИВНЫЕ МЕТОДЫ СИНТЕЗА СУЛЬФИДОВ МЕТАЛЛОВ В СРЕДЕ Н-АЛКАНОВ

Разработаны препаративные методы синтеза сульфидов металлов в среде жидких н-алканов. Представлены результаты «дробного» и «свернутого» методов синтеза сульфидов металлов. Состав соединений установлен методами химического, рентгенофазового и рентгенофлуоресцентного анализов. ...

24 12 2019 21:37:39

ИЛЬМУШКИН ГЕОРГИЙ МАКСИМОВИЧ

Статья в формате PDF 293 KB...

23 12 2019 11:52:38

ОСОБЕННОСТИ ГУМУСООБРАЗОВАНИЯ В СТЕПНОЙ ЗОНЕ ТУВЫ

Статья в формате PDF 232 KB...

22 12 2019 20:32:20

ЭКСПЕРТНО-ОБУЧАЮЩИЕ СИСТЕМЫ В ОБРАЗОВАНИИ

Статья в формате PDF 310 KB...

21 12 2019 22:12:35

COMPUTERIZED FORECASTING MYOCARDIAL INFARCTION AND INSULT

Статья в формате PDF 119 KB...

12 12 2019 11:24:38

ВИРТУАЛЬНЫЕ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ

Статья в формате PDF 265 KB...

11 12 2019 21:23:29

ЧЕМ УДИВЛЯЕТ НАС ВОДА

Статья в формате PDF 284 KB...

03 12 2019 9:14:58

ПОЛИАРИЛАТЫ С ПОВЫШЕННОЙ ХИМИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТЬЮ

Статья в формате PDF 109 KB...

27 11 2019 19:41:56

ХЛОР КАК ТОКСИЧЕСКИЙ АГЕНТ

Статья в формате PDF 256 KB...

08 11 2019 20:54:47

ЖИЗНЬ ЭТО...

« Что такое жизнь?» Этот вопрос занимает человечество с древнейших времён. Многие философы и естествоиспытатели пытались и пытаются разрешить этот вопрос, определить жизнь как явление. Существует множество определений жизни, но, несмотря на это, среди них нет ни одного, который бы наиболее полно отразил основной принцип существования жизни, её сущность. В предлагаемой вашему вниманию статье сделана ещё одна попытка объяснения феномена жизни. Её основная идея: Жизнь - это самовоспроизводящийся катализатор диссипации энергии. Что касается самовоспроизведения, то здесь всё более или менее понятно, а вот словосочетание «катализатор диссипации» требует некоторых разъяснений. Диссипация - термин, обозначающий рассеяние энергии, т.е. её переход с потенциально более высокого уровня на более низкий - тепловой уровень. В свете рассматриваемого определения жизни подразумевается, что энергия квантов солнечного света, которые могут странствовать в космосе «бесконечно», будучи поглощенной растениями поэтапно диссипатируется, в процессах жизнедеятельности и формирования собственных структур последовательными участниками пищевой цепи (растение - травоядное - хищник - падальщики), в тепловое излучение. Таким образом, живое вещество, многократно ускоряя процесс диссипации энергии солнечных квантов в тепловое излучение, играет в нем роль специфического катализатора. Далее рассматривается ряд важных следствий, вытекающих из данного определения. ...

07 11 2019 22:14:23

Алгоритм проведения дифференциальной диагностики

Статья в формате PDF 104 KB...

31 10 2019 17:50:26

УПРАВЛЕНИЕ ЗНАНИЯМИ В ОБРАЗОВАТЕЛЬНОМПРОЦЕССЕ

Статья в формате PDF 116 KB...

29 10 2019 16:32:49

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЦЕНТРОБЕЖНОГО СЕПАРАТОРА

Статья в формате PDF 116 KB...

07 10 2019 23:49:28

ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ВЫСОКОКРЕМНИСТЫХ ДОБАВОК НА КАЧЕСТВО ПТИЦЕВОДЧЕСКОЙ ПРОДУКЦИИ

Изучено влияние высококремнистых природных добавок на качество птицеводческой продукции. Установлено, что включение природных добавок в рацион кур-несушек улучшает прочность скорлупы, что непосредственно ведет к снижению процента боя яиц, повышению инкубационных показателей яиц и увеличению процента вывода цыплят. ...

02 10 2019 14:44:58

РАЗВИТИЕ ЛЕСНОГО КОМПЛЕКСА В РОССИИ

Статья в формате PDF 314 KB...

28 09 2019 17:42:31

РОЛЬ ОКИСЛИТЕЛЬНОГО СТРЕССА В ПАТОГЕНЕЗЕ ХРОНИЧЕСКОЙ ОБСТРУКТИВНОЙ БОЛЕЗНИ ЛЕГКИХ

В миниобзоре приведены современные тренды изучения роли окислительного стресса в патогенезе хронической обструктивной болезни легких ( Х О Б Л). Показано, что развитие окислительного стресса происходит синхронно с дисбалансом в системе протеазы/антипротеазы и взаимосвязано с нарушением обмена железа. Приведены данные, демонстрирующие нарушение регуляции антиоксидантной защиты при Х О Б Л. Показана взаимосвязь между развитием окислительного стресса и воспалением. Обсуждается гипотеза о взаимосвязи окислительного стресса, хронического воспаления и старения в механизме патогенеза Х О Б Л. ...

22 09 2019 0:58:24

ИССЛЕДОВАНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ КОСТНОЙ ТКАНИ У КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА И ЛОСЕЙ ПРИ ИСПЫТАНИИ НА ИЗГИБ ПЯСТНОЙ КОСТИ

Костная ткань обладает целым рядом уникальных физических свойств. Наиболее ценными с производственной точки зрения, представляются только некоторые из них: жесткость, твердость, упругость, эластичность. Наш научный интерес проявился на два основных свойства: жесткость и эластичность. ...

17 09 2019 11:50:31

СЛЕНГ РУССКОЙ МОЛОДЕЖИ

Статья в формате PDF 293 KB...

15 09 2019 13:29:46

ОСОБЕННОСТИ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПОРШНЕЙ ИЗ СПЛАВОВ АЛЮМИНИЯ АВТОТРАКТОРНОЙ ТЕХНИКИ

В статье рассмотрен прцесс химического никелирования деталей машин и оборудования как эффетивный и экономически выгодный способ получения стойких покрытий. Предлагается внедрить этот процесс в технологию восстановления деталей автотракторной техники из алюминиевых сплавов. ...

09 09 2019 19:20:35

НЕКОТОРЫЕ ПРОБЛЕМЫ КАЧЕСТВА ОБРАЗОВАНИЯ

Статья в формате PDF 207 KB...

29 08 2019 18:18:24

Еще:
Обзоры -1 :: Обзоры -2 :: Обзоры -3 :: Обзоры -4 :: Обзоры -5 :: Обзоры -6 :: Обзоры -7 :: Обзоры -8 :: Обзоры -9 :: Обзоры -10 :: Обзоры -11 ::

Последовательность подготовки научной работы может быть такой:

Выбор темы. Это важный этап. Во-первых, тема должна быть интересна не только вам, но и большинству слушателей, которым вы будете её докладывать, чтобы вы видели заинтересованность в их глазах, а не откровенную скуку.

Выбор целей и задач своей научной работы. То есть, нужно сузить тему. Например, тема: «Грудное вскармливание», сужение темы: «Грудное вскармливание среди студенток нашего ВУЗа». И если общая тема мало кому интересна, то суженная до рамок собственного института или университета, она становится интересной практически для всех слушателей. Целью может стать: «Содействие оптимальным условиям вскармливания грудью детей студентов нашего ВУЗа», а задачей — доказать, что специальные условия, созданные для кормящих студенток, не помешают их успеваемости, но уменьшат количество пропусков, академических отпусков и способствуют выращиванию здоровых детей — нашего будущего. Понятно, что эта тема подходит для студентов медицинских и педагогических ВУЗов, но и в других учебных учреждениях можно найти темы, интересные всем.

Разработать методы исследования и сбора информации. В случае с естественным вскармливанием, скорее всего, это будет анкетирование студенток, имеющих детей.

Систематизировать материал и подготовить презентацию.

Подготовиться к выступлению.

Выступить и получить: награду, удовольствие и опыт, чтобы в следующем году выступить ещё лучше и сорвать шквал аплодисментов, стать узнаваемым, а значит — более конкурентоспособным!