Вечная мерзлота

Содержание

• Введение
• 1 Распространённость
• 2 Изучение
• 3 Хозяйственное значение
• 4 Почвы районов многолетней мерзлоты
• Заключение
• Список литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение.

Вечная мерзлота - часть верхнего слоя земной коры, характеризующаяся в течение всего года или хотя бы короткое время (но не менее суток) отрицательной температурой почв и горных пород и наличием или возможностью существования подземных льдов. В этой зоне выделяются слой кратковременного и сезонного промерзания-протаивания (т. н. активный, или деятельный слой) и многолетняя "вечная мерзлота", называемая также "криолитозона". Нижней границей криолитозоны служит изотермическая поверхность с температурой 0°С., характеризующаяся отсутствием периодического протаивания. Общая площадь вечной мерзлоты на Земле в настоящее время составляет ~ 35 млн. км², и имеется тенденция к её прогрессирующему сокращению вследствие явлений глобального потепления климата. Распространение - север Аляски, Канады, Европы, Азии, острова Северного Ледовитого океана. для которых характерны отрицательная температура грунта, образование и длительное сохранение в нем льда. Термин "вечная мерзлота", как обозначение специфического геологическое явления был введён в научное употребление в 1927 г. основателем школы советских мерзлотоведов М. И. Сумгиным. Он определял его, как мерзлоту почвы, непрерывно существующую от 2 лет до нескольких тысячелетий.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Распространённость.

 

Обозначения: 
фиолетовый - районы многолетней мерзлоты в северном полушарии, синий — районы промерзания почвы более чем на 15 суток в году, красный — районы промерзания почвы менее чем на 15 суток в году, сплошная линия — граница области сезонного снежного покрова

 

Многолетняя мерзлота (общепринятое название — вечная мерзлота, «многолетней» вечную мерзлоту впервые стала именовать петербургская географическая научная школа) — явление глобального масштаба, она занимает не менее 25% площади всей суши земного шара. Материк, где вечная мерзлота отсутствует полностью — это Австралия, в Африке возможно её наличие только в высокогорных районах. Значительная часть современной многолетней мерзлоты унаследована от последней ледниковой эпохи, и сейчас она медленно тает. Содержание льда в промерзлых породах варьируется от нескольких процентов до 90%. В многолетней мерзлоте могут образоваться залежи газовых гидратов, в частности — гидрата метана.

От 60% до 65% территории России — районы многолетней мерзлоты. Наиболее широко она распространена в Восточной Сибири и Забайкалье.

Самый глубокий предел многолетней  мерзлоты отмечается в верховьях  реки Вилюй в Якутии. Рекордная глубина залегания многолетней мерзлоты — 1 370 метров — зафиксирована в феврале 1982 года.

 

 

Изучение.

 

Одно из первых описаний многолетней мерзлоты было сделано  русскими землепроходцами XVII века, покорявшими просторы Сибири. Впервые на необычное состояние почвы обратил внимание казак Я. Святогоров, а более подробно изучили первопроходцы из экспедиций, организованных Семёном Дежнёвым и Иваном Ребровым. В специальных посланиях русскому царю они засвидетельствовали наличие особых таёжных зон, где даже в самый разгар лета почва оттаивает максимум на два аршина. Ленские воеводы П. Головин и М. Глебов в 1640 г. сообщали: «Земля-де, государь, и среди лета вся не растаивает». В 1828 г. Федор Шергин начал проходку шахты в Якутске. За 9 лет была достигнута глубина 116.4 м. Шахта Шергина шла все время в мерзлых грунтах, не вскрыла ни одного водоносного горизонта. В 40-х годах XIX-го века А. Ф. Миддендорф измерил температуру до глубины 116 м. С этого времени вопрос о существовании «вечной мерзлоты» уже всерьез не поднимался.

Термин «вечная мерзлота»  как специфическое геологическое  явление был введён в научное  употребление в 1927 году основателем школы советских мерзлотоведов М. И. Сумгиным. Он определял его как мерзлоту почвы, непрерывно существующую от 2 лет до нескольких тысячелетий. Слово «мерзлота» при этом чёткого определения не имело, что и привело к использованию понятия в различных значениях. Впоследствии термин неоднократно подвергался критике и были предложены альтернативные термины: многолетнемёрзлые горные породы и многолетняя криолитозона, однако они не получили широкого распространения. По длительности существования мерзлого состояния пород принято подразделять «родовое» понятие «мерзлые породы» на три видовых понятия:

• кратковременномёрзлые породы (часы, сутки),
• сезонномёрзлые породы (месяцы),
• многолетнемёрзлые породы (годы, сотни и тысячи лет).

Между этими категориями  могут быть промежуточные формы  и взаимные переходы. Например, сезонномерзлая порода может не протаять в течение лета и просуществовать несколько лет. Такие формы мерзлой породы называются «перелетками»

Хозяйственное значение.

Учёт многолетней мерзлоты необходим при проведении строительных, геологоразведочных и других работ  на Севере.

Многолетняя мерзлота создаёт  множество проблем, но от неё есть и польза. Известно, что в ней  можно очень долго хранить  продукты. При разработке северных месторождений мерзлота, с одной  стороны, сильно мешает, так как промёрзшие породы обладают высокой прочностью, что затрудняет добычу. С другой стороны, именно благодаря мерзлоте, цементирующей породы, удалось вести  разработку кимберлитовых трубок в  Якутии в карьерах — например, карьер трубки Удачная — с почти отвесными стенками.

Глубина промерзания  при средних отрицательных температурах в течение:
Время (в год.)	Глубина мерзлоты (м)
1	4,44
350	79,9
3500	219,3
35000	461,4
100000	567,8
225000	626,5
775000	687,7

Почвы районов  многолетней мерзлоты.

В почвах, расположенных  в зоне длительной сезонной или постоянной мерзлоты, протекает комплекс своеобразных процессов, связанных с влиянием низких температур. Над мёрзлым слоем, который является водоупором, вследствие коагуляции органических веществ может происходить накопление гумуса, так называемая надмерзлотная регенерация гумуса, надмерзлотное оглеение даже при небольшом годовом количестве осадков. Образование слоев льда (шлиров) в почве приводит к разрыву капилляров, вследствие чего прекращается подтягивание влаги из надмерзлотных горизонтов к корнеобитаемому слою. Наличием мёрзлого слоя вызван целый ряд механических изменений в почвенном профиле, таких, как криотурбация — перемешивание почвенной массы под влиянием разницы температур, солифлюкция — сползание насыщенной водой почвенной массы со склонов по мёрзлому слою. Эти явления особенно широко распространены в тундровой зоне. С криогенными деформациями связывают характерный для тундр бугристо-западинный рельеф (чередование бугров пучения и термокарстовых западин), а также образование пятнистых тундр.

Под действием мороза происходит криогенное оструктуривание почвы. Отрицательные температуры способствуют переходу продуктов почвообразования в более конденсированные формы, и это резко замедляет их подвижность. Мерзлотной коагуляцией коллоидов обусловлено ожелезнение таёжных почв. С влиянием криогенных явлений некоторые исследователи связывают обогащение кремнекислотой средней части профиля подзолистых почв, рассматривая белесую присыпку как результат мерзлотной дифференциации плазмы и скелета почвы.

Вечная мерзлота и метаногидраты

- Новые оценки роли вечной мерзлоты  северного полушария (многолетнемерзлого  грунта)  указывают на потенциальный источник СО2 и СН4, способный усилить атмосферные концентрации в случае их освобождения.    - Недавнее повышение глобальных уровней метана пока не может быть отнесено к деградации вечной мерзлоты.    - Отдельным и важным источником метана являются  метаногидраты на дне океана и в вечной мерзлоте. Недавно сделан вывод, что высвобождение этого вида метана очень маловероятно в этом столетии.    Как отмечается в Четвертом докладе IPCC и в более поздних исследованиях, южная граница  вечной мерзлоты смещается на север в Северной Америке за последние десятилетия. Быстрая деградация и восходящее движение нижней границы вечной  мерзлоты  продолжается на Тибетском нагорье (Jin et al. 2008, Cui and Graf 2009). Кроме того, наблюдения в Европе (Akerman and Johansson 2008; Harris et al. 2009) отмечают процесс оттаивания и существенное увеличение глубины вышележащего активного слоя, который подвергается ежегодному циклу замораживания - оттаивания , особенно в Швеции.    По мере оттаивания вечной мерзлоты и увеличения глубины активного слоя, больше органического вещества потенциально может начать гнить. Если поверхность покрыта водой, метанопроизводящие бактерии разлагают органические вещества. Но эти бактерии не могут выжить в присутствии кислорода. Вместо этого, если поверхность талой почвы подвергаются воздействию воздуха, бактерии производящие углекислый газ вовлекаются в процесс разложения органики. В любом случае это усиливает обратную связь с глобальным потеплением. Величина этой обратной связи является важным неизвестным параметром в науке о глобальном потеплении, она не была учтена ни в одном из прогнозов IPCC. Общее количество углерода, хранящегося в вечной мерзлоте, по оценкам, составит около 1672 Гт (1 Гт = 109 тонн), из которых ~ 277 Гт содержатся в торфяниках (Schuur et al. 2008; Tarnocai et al. 2009). Это примерно в два раза больше углерода, чем содержится в атмосфере. Недавний анализ Dorrepaal et al. (2009) показывает  наличие сильных свидетельств, полученных прямым наблюдением , что имеет место ускорение выбросов углерода в связи с потеплением климата из торфяников над слоем  вечной мерзлоты в северной Швеции. Связано ли недавно замеченное повышение атмосферных концентраций метана (Rigby и др.. 2008), после почти десятилетнего стабильного уровня, с ростом его эмиссии в северном полушарии из-за поверхностного потепления все еще остается неопределенным.   Другая усиливающая обратная связь  с потеплением, которая недавно  наблюдается в высоких северных широтах, связана с микробным  преобразованием почвенного азота  в закись азота. Измерение выбросов закиси азота с поверхности торфяников, Repo et al. (2009) дают тот же порядок величин выбросов в расчете на квадратный метр , как и выбросы из пахотных угодий и тропических почв. Авторы отмечают, что по мере разогрева Арктики площадь открытой поверхности  торфяников будет расти, тем самым усиливая общий объем выбросов закиси азота.    От 500 до 10000 Гт углерода, как считается, хранится под морским дном в форме метаногидратов , кристаллических структур, образованных метаном и молекулами воды (Brook et al. 2008). Еще от 7,5 до 400 Гт углерода в форме метаногидратов связано в вечной мерзлоте (Brook et al. 2008). Некоторые утверждают, что антропогенное потепление повышают вероятность катастрофического высвобождения метана из гидратов в атмосферу. В недавней оценке, сделанной в США в рамках Научной программы по изменению климата (CCSP 2008b), было сочтено очень маловероятным, что такое катастрофическое высвобождение будет происходить этом веке, хотя там же сочли весьма вероятным, что исток метана из гидратов и болот будет увеличиваться с потеплением климата. Это подтверждается недавним анализом, который показал, что рост атмосферного метана 11600 лет назад имел болотное, а не гидратное происхождение (Петренко и др.. 2009), то же было  найдено в исследовании Земли  с использованием модели средней сложности (Fyke and Weaver 2006; Archer et al. 2009).      Было предпринято несколько исследований с применением климатических моделей. Одно такое  исследование использовало Community Climate System Model, version 3 (CCSM3) с явной трактовкой процессов в мерзлоте. Сокращение вечной мерзлоты достигло 40%  к ~ 2030 независимо от сценария выбросов (Сокращение от ~ 10 млн км2 до 6 млн. км2). К 2050 году достигается значение 4 млн км2 (при сценарии  выбросов  B1) или 3,5 млн. км2 (при сценарии  выбросов  B2). Площадь вечной мерзлоты снижается до ~ 1 млн км2 к 2100 году (при A2). В каждом случае симуляции не включают дополнительные обратные связи, вызванные распадом вечной мерзлоты, в том числе эмиссию метана, продвижение на север кустарников и лесов и активизацию процессов, затрагивающих почвенный углерод. Все они влияют на  дальнейшее усиление потепления.

 

Примечания[править | править исходный текст]

1. ↑ Многолетняя мерзлота — статья из «Россия. Электронный энциклопедический словарь». Издательство «Энциклопедия»
2. ↑ Гл. 5.2. Многолетняя мерзлота // Кривцов В.А. Физическая география России. Общий обзор. - Рязань, 2001.
3. ↑ «Наука и жизнь» — Вечная мерзлота отступает. Что совсем не радует
4. ↑ Гл. 8. Континентальная многолетняя мерзлота (c.301) // МЕТОДЫ ОЦЕНКИ ПОСЛЕДСТВИЙ ИЗМЕНЕНИЯ КЛИМАТА ДЛЯ ФИЗИЧЕСКИХ И БИОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ. Ред. С. М. Семенов. М. Росгидромет, 2012 г. 508 стр. ISBN 978-5-904206-10-9
5. ↑ Мерзлотоведение (краткий курс). Под ред. В. А. Кудрявцева. М., Изд-во Моск. ун-та, 1981 г. стр. 7,8
6. ↑ Сумгин М. И. Многолетняя мерзлота почвы в пределах СССР. Владивосток, 1927
7. ↑ Сумгин М. И., Качурин С. П., Толстихин Н. И., Тумель В. Ф. Общее мерзлотоведение. — М.-Л. — АН СССР, 1940.

Ссылки[править | править исходный текст]

• А. В. Павлов, Г. Ф. Гравис. Вечная мерзлота и современный климат
• Континентальная многолетняя мерзлота // МЕТОДЫ ОЦЕНКИ ПОСЛЕДСТВИЙ ИЗМЕНЕНИЯ КЛИМАТА ДЛЯ ФИЗИЧЕСКИХ И БИОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ. Ред. С. М. Семенов. М. Росгидромет, 2012 г. 508 стр. ISBN 978-5-904206-10-9
• Основные природные и социально-экономические последствия изменения климата в районах распространения многолетнемерзлых пород. Оценочный отчет.
• Тем, кто идет по тайге. Меньчуков А.Е., с картой покрытия вечной мерзлотой территории СССР - Москва, "Недра", 1979
• Особенности вечной мерзлоты и возведения фундаментов зданий на вечной мерзлоте
• Карта расположения объектов изучения криосферы Земли
• Вечная мерзлота продолжает таять, а у ученых и чиновников практически нет ответов. - "The Moscow Times", 06.10.2011
• Сайт Circumpolar Active Layer Monitoring Network  (англ.)
• CIRCUMARCTIC MAP OF PERMAFROST AND GROUND ICE CONDITIONS  (англ.) - National Snow and Ice Data Center