| 16. |
Аннотация |
Исследование процессов трансформации и деградации многолетнемерзлых пород является актуальной научной задачей, так как процессы таяния и динамики границ криолитозоны сопровождаются общим изменением экосистем. Для оценки климатических изменений в Арктике необходимы систематические исследования долговременных рядов наблюдений, расширению мониторинговой сети для охвата районов с разными природными условиями и включение результатов подобных исследований в глобальные модели динамики климата.
Особенно интенсивно процессы деградации мерзлоты могут проявляться в трансграничных зонах Арктики и Субарктики, например для болотных экосистем, где небольшие, даже короткопериодные климатические сдвиги могут приводить к значительному эффекту. Примером таких объектов служат бугристые болота (palsa), которые характеризуются буграми пучения, содержащими ядро мерзлых грунтов. Изучение внутренней структуры и оценка динамики трансформации таких болот имеет важное научное значение, так как мерзлота в ядре бугров в значительной степени подвержены климатическим изменениям. Для всей Фенноскандии отмечается сокращение площади бугристых болот в три раза, что требует мониторинга биологических последствий, в том числе снижения биоразнообразия. Существующие климатические сценарии для северной Фенноскандии демонстрирую вероятность сокращения общей площади бугристых болот, вплоть до их полного исчезновения к середине XXI века.
Одним из относительно слабоизученных регионов с точки зрения динамики криолитозоны является Кольский полуостров, где вечномерзлые грунты проявлены главным образом спорадически и в значительной мере приурочены к бугристым болотам. Бугристые болота выступают благоприятными модельными объектами исследования за счет локального размера, геоморфологической и геоботанической специфики, и обратной реакции даже на небольшие изменения динамического равновесия среды. В отличие от участков сплошной мерзлоты, мерзлота в ядре бугров интенсивнее реагирует не только на смену среднегодовой температуры, но и увеличение влажности грунта, толщину снежного покрова, сукцессию растительности. На основании чего для проекта обозначена цель разработать технологию определения пространственной структуры бугристых болот и ее мониторинга на основе комплекса неразрушающих методов контроля для оценки деградации мерзлоты в буграх, а также выявить закономерности трансформации бугристых болот под воздействием природно-климатических и антропогенных факторов и определить их динамику на территории Кольского полуострова.
Одной из причин недооценки степени изменения мерзлоты на бугристых болотах является отсутствие детальных пространственных моделей, что связано с ограничением классических методов исследования – главным образом поверхностными наблюдениями и дискретным ручным зондированием толщины сезонно-талого слоя. Тогда как быстрый и эпизодический характер коллапса некоторых бугристых болот подчеркивает необходимость оперативно учитывать целый ряд показателей для выявления динамики. Поэтому работы по проекту включают как традиционные методы изучения болотных массивов, так и современные методы дистанционного зондирования, лазерного сканирования, аэрофотограмметрии и геофизической съемки.
Проект ориентирован на решение следующих задач: изучение отображения компонентов мерзлых торфяников в геофизических полях; исследование алгоритмов цифровой обработки дистанционных снимков для типизации площади бугристых болот по заданным атрибутам; разработка принципов для создания комплексных 2D и 3D геомоделей, описывающих морфологию и внутреннюю структуру бугристых болот; выполнение комплексных исследований на пробных площадях на Кольском полуострове, различающихся по природно-климатическим условиям; разработка технологии мониторинга состояния бугристых болот на основе комплексных 2D и 3D геомоделей; оценка динамики изменений бугристых болот Кольского полуострова и выявление основных маркерных процессов и факторов, связанных с глобальными климатическими изменениями.
Ключевые элементы проекта, которые обеспечивают научную новизну и значимость итоговых результатов: 1. Выделение зависимостей между свойствами торфа и геофизическими параметрами, растительным покровом и индексами дистанционны наблюдений, морфологией бугров и структурой мерзлого ядра для понимания вариативности отдельных компонентов бугристых болот; 2. Разработка способа оценки текущего состояния и динамики бугристых болот на основе комплексных геомоделей; 3. Реализация комплексного подхода к обработке данных на основе сопоставления пространственных геомоделей и их статистического анализа; 4. На новом научном и техническом уровне будут рассмотрены вопросы строения и динамики бугристых болот Кольского полуострова, впервые в регионе планируется выполнить комплексное обследование и картирование состояния мерзлоты на бугристых болотах с целью прогнозирования ее деградации под воздействием внешних факторов; 5. Развитие технологии мониторинга природных объектов чувствительных к глобальным климатическим изменениям в арктическом регионе и прогнозирование сценариев трансформаций и стратегий возможных адаптаций экосистем Арктики. |