Учёные Томского государственного университета в течение десяти лет ведут мониторинг криолитозоны на научной станции «Ханымей» в Арктической зоне России (ЯНАО). Анализ данных, собранных в различных болотных микроландшафтах, показал, что температурный режим определяется комплексом факторов и существенно различается даже в пределах одного торфяника. Сейчас состояние криолитозоны относительно стабильно, но баланс может нарушиться под влиянием антропогенного фактора. Результаты исследования учёные представили в журнале Geoderma (Q1). Исследования проводятся при поддержке РНФ.
– Объектом нашего исследования является зона спорадического распространения вечной мерзлоты в ЯНАО (Пуровский район), которая является очень неустойчивой, – говорит одна из авторов статьи, старший научный сотрудник лаборатории «БиоГеоКлим» ТГУ Татьяна Раудина. – Торфяники южной границы спорадической криолитозоны быстрее других экосистем реагируют на изменение внешних условий окружающей среды, в том числе и изменение климата. Вместе с тем мы видим, что они достаточно разнообразны по морфологии, растительному покрову и гидрологии и соответственно, отличаются как различным термических состоянием, так и реакцией на внешние факторы.
Учёные установили термодатчики и в течение длительного времени круглогодично снимали показатели на нескольких типах болотных ландшафтов: плоскобугристых и крупнобугристых болотных комплексах, а также на хасыреях – котловинах бывших озёр, образовавшихся в результате таяния и проседания вечной мерзлоты, со временем потерявших воду.
Фото: лаборатория «БиоГеоКлим» ТГУ
– Мы посмотрели, как на разных элементах микрорельефа (повышения – бугры и гряды; межбугорные понижения – топи), но в пределах одного болотного ландшафта меняется температура активного слоя почвы – того, что протаивает в тёплый период года, – поясняет Татьяна Раудина. – В условиях трансформации климата толщина этого слоя может увеличиваться, что ведёт к повышению температуры и деградации мерзлоты и высвобождению из неё органического углерода.
По результатам анализа температурного ряда учёные выяснили, что самые низкие значения фиксировались на буграх плоско- и крупнобугристых торфяников. Здесь же отмечались наибольшие температурные перепады между разными элементами микрорельефа.
Мощные торфяные залежи и выпуклые формы бугров, которые не накапливают большого количества снега и способствуют сбросу воды, надёжно защищают вечную мерзлоту. В свою очередь, почвы соседних топей оказались намного теплее в силу большого количества воды в них и более мощного снежного покрова зимой.
– Самыми благоприятными по температурному режиму, промерзающими лишь на 30 см, оказались почвы котловин обсохших озер (хасыреев), что обусловлено их высокой обводнённостью, отсутствием торфяного слоя и эффективной термоизоляции в виде мощного снега, задерживающегося на высокой осоке, – объясняет Татьяна Раудина. – Мы видим, что даже в пределах небольшого торфяника температурные режимы почв могут сильно различаться на расстоянии всего нескольких метров, что создает впечатление их нахождения в разных природно-климатических зонах.
По мнению учёных, с продолжающимся потеплением климата толщина активного слоя увеличится, что приведёт к большему накоплению надмерзлотной воды, которая, в свою очередь, ещё более усугубляет процессы таяния. При этом максимальное увеличение деятельного слоя будет происходить в периферийных зонах торфяника.
Фото: лаборатория «БиоГеоКлим» ТГУ
Согласно выводам авторов статьи, в настоящее время состояние вечной мерзлоты на торфяниках ЯНАО довольно стабильное. Но оно может измениться – в случае продолжающегося роста температур и усиления антропогенного вмешательства. При этом изменения будут происходит по-разному, в зависимости от того или иного ландшафта и элемента микрорельефа. Так, добыча полезных ископаемых, строительство дорог, выпас оленей приводят к нарушению целостности почв и появлению растительности. Подтверждением этого является процесс распространения кустарников в Арктике.
Например, исследования, проведённые сотрудниками лаборатории «БиоГеоКлим» ТГУ на юге тундры в ЯНАО, показали, что там наблюдается экспансия кустарников, в первую очередь, ольхи. В естественных условиях заселение кустарников происходит в месте вспучивания грунта, когда возникшее при замерзании почвы давление приводит к разрыву подстилки и выдавливанию на поверхность суглинка. На таких «медальонах» хорошо приживаются семена ольхи. Особенно активно она распространяется в местах с антропогенным механическим нарушением почв, например, на заброшенных зимниках и стоянках оленеводов. В зоне присутствия кустарников почва становится теплее и суше, а глубина залегания вечной мерзлоты увеличивается в три-четыре раза.
Добавим, что данные, полученные учёными ТГУ, позволят строить более точные прогностические модели изменения вечной мерзлоты и эмиссии углерода, которая напрямую влияет на климатические процессы на планете.
Сотрудники лаборатории «БиоГеоКлим» ТГУ продолжают мониторинг состояния вечной мерзлоты в рамках проекта «Роль сезонного и многолетнего промерзания почв в трансформации потоков углерода и металлов» при поддержке гранта РНФ (23-17-00281).
