Геоэкологический анализ и прогноз динамики криолитозоны Российской Арктики (ГЗ)НИР

Geoecological analysis and prediction of the cryolithozone’s dynamic in Russian Arctic (GM)

Источник финансирования НИР

госбюджет, раздел 0110 (для тем по госзаданию)

Этапы НИР

# Сроки Название
1 1 января 2016 г.-31 декабря 2016 г. Геоэкологический анализ и прогноз динамики криолитозоны Российской Арктики (ГЗ)
Результаты этапа: 1. Развиты представления и идеи учения о подземном оледенении, методологические основы структурно-генетического анализа подземных льдов. Разработана концепция географической дифференциации зоны синкриолитогенеза на сектора жильного и погребенного глетчерного льдообразования. Получены и проанализированы новые данные о составе палиноспектров, химическом и изотопном составе льдов и воды в различных регионах Российской Арктики и Субарктики. 2. Опубликована монография «В мире идей: маринистов, криолитологов и гляциалистов» (М.А. Великоцкий, 2016), в которой обобщены результаты многолетних исследований четвертичных отложений и пластовых льдов в области криолитозоны севера Западной Сибири, Печорской низменности и о. Колгуев и впервые в отечественной геолого-географической литературе освещены истоки идей маринизма и палеогляциализма, составляющих основу современных теоретических представлений о генезисе и сохранении ископаемых льдов и валунных суглинков в криолитозоне. 3. Проведен анализ данных реконструкции площади морских льдов в Северном полушарии в связи с рассчитанной приходящей солнечной радиацией. На основе уравнений регрессии проведены расчеты изменения площади морских льдов на период до 2050 г. 4. Выполнена оценка влияния изменений климата на динамику термоабразионных берегов. Установлено, что 2005 – 2012 гг. в Баренцевом и Карском морях характеризуются беспрецедентно высокой гидрометеорологической нагрузкой на берега с одновременным усилением термоабразионных и термоденудационых процессов. Показано, что высокие скорости отступания обусловлены синфазными колебаниями гидрометеорологических факторов динамики берегов. 5. Проведено изучение морфологии и динамики арктических берегов и эколого-геоморфологическая оценка их чувствительности к разливам нефти и нефтепродуктов. 6. Продолжено исследование новейших вертикальных движений земной коры и изменений относительного уровня моря в Арктике, получены новые данные о строении многолетнемерзлых отложений и динамике берегов полуостровов Ямал и Гыдан. Результаты включены в ГИС-проект «Морфоструктурное картографирование ключевых участков побережий Российской Арктики» и геобазу данных изменения относительного уровня моря в конце позднего плейстоцена-голоцене. 7. Получены новые данные о строении и динамике рельефа побережий Белого моря в голоцене. Получены новые данные о палеогеографии Кольского полуострова в голоцене и о роли эволюционных и катастрофических процессов в изменении природной среды. 8. Выполнен анализ опубликованных и собственных полевых материалов разных лет для выявления основных этапов развития рельефа островов и побережий арктических морей и тенденций воздействия человека на природу в высокой Арктике.
2 1 января 2017 г.-31 декабря 2017 г. Геоэкологический анализ и прогноз динамики криолитозоны Российской Арктики (ГЗ)
Результаты этапа: Основные результаты, полученные в рамках НИР в 2017 г.: 1. Развиты представления и идеи учения о подземном оледенении. Обоснован принцип симметрии пространственной и временной эволюции подземного оледенения. Разработаны механизмы деформации ползучести льда. Опубликовано учебное пособие: В.И. Соломатин «Геокриология: подземные льды». Сформулированы важнейшие задачи разработки проблемы перигляциала Арктики. 2. По результатам многолетних исследований вариаций инсоляции Земли, их причин и вклада в изменения глобального климата Земли опубликована монография: В.М. Федоров «Инсоляция земли и современные изменения климата». Выполнен оценочный прогноз изменения регионально осредненного суммарного баланса массы льда до 2050 г. Определены объемы и темпы сокращения ледовых ресурсов в отдельных ледниковых районах Северного полушария на период до 2050 г. 3. Разработаны основные принципы нового научного направления – техногеоэкологического анализа территорий нефтегазового комплекса в криолитозоне. 4. Выполнена оценка устойчивости берегозащитных сооружений в криолитозоне и их влияние на морфолитодинамику берегов. Установлено, что на фоне роста потенциала термоабразии берегов, связанного с естественным усилением термического и гидродинамического воздействия, техногенные нарушения криогенного и литодинамического режимов обеспечивают запуск триггерного механизма ускорения термоденудационного и термоабразионного разрушения берегов и подводного склона. 5. В 2017 году была продолжена работа по изучению гидрометеорологических факторов динамики берегов в Российской Арктике применительно к Белому морю. С помощью реанализов ERA 20C и ERA Interim восстановлены пробелы в рядах наблюдений среднемесячных и годовых температур воздуха на 11 станциях Кольского полуострова. Проведены работы по созданию сценария термического фактора динамики берегов в Карском море на основе «жёсткой» проекции климата проекта CMIP5. 6. Исследована динамика термоабразионных берегов в районе устья р. Оюяха на западном побережье Байдарацкой губы и в районе пос. Харсавэй на Западном Ямале. Показано, что межгодовая изменчивость скоростей отступания берегов определяется преимущественно гидрометеорологическими факторами, однако отсутствует прямая корреляция между гидрометеорологическими показателями и скоростями отступания берегов, поскольку в зависимости от строения берега гидрометеорологический потенциал термоабразии и термоденудации реализуется в разной степени. 7. Проведены работы по изучению геоморфологического строения и динамики арктических берегов моря Лаптевых общей протяженностью более 10 500 км, шельфовые районы которого весьма перспективны в нефтегазовом отношении, эколого-геоморфологическая оценка их чувствительности к разливам нефти и нефтепродуктов. Результаты работ вошли в коллективную монографию «Экологический атлас. Море Лаптевых». 8. Проведено сопоставление палиноспектров в донных осадках моря Лаптевых, в затопленной на этапе постгляциальной трансгрессии палеодолине реки Лены, едомного комплекса северо-востока Сибири и субрецентных палиноспектров из северо-восточных районов Сибири. Изучены условия формирования сингенетических повторно-жильных льдов гравелистых отложениях в Чарской котловине и пластовых льдов близ устья р. Аккани на северо-востоке Чукотки. Проведено сопоставление результатов палинологического анализа повторно-жильных льдов о.Белый и долины реки Тамбей (Ямал). 9. Проведена инвентаризация и классификация исторических объектов на островах и побережьях арктических морей России. Архивные и библиографические работы позволили установить истинную дату первой высадки отечественных моряков на Землю Франца-Иосифа после 1917 г. 10. Собраны литературные и полевые геоморфологические свидетельства древних (позднеплейстоценовых и голоценовых) землетрясений в Арктике и составлена схема их распространения на островах и побережьях западно-арктических морей. 11. Дополнена и расширена геобаза данных по изменениям уровня арктических морей России в позднем плейстоцене-голоцене. Дополнен банк данных об опасных экзогенных процессах побережий Ямала и Гыдана.
3 1 января 2018 г.-31 декабря 2018 г. Геоэкологический анализ и прогноз динамики криолитозоны Российской Арктики (ГЗ)
Результаты этапа: Основные результаты, полученные в рамках НИР в 2018 г.: 1. Продолжена разработка научных основ и методологии учения о подземном оледенении. Подготовлен дайджест – краткие максимы (важнейшие положения) учения о подземном оледенении. Доработаны принципы пространственно-временной структуры и эволюции зоны сингенетических подземных льдов. В частности показано, что формация погребенных глетчерных льдов занимает сектор умеренно морского климата, а формация ледового комплекса - сектор резко континентального климата зоны синкриогенеза. 2. Разработан механизм формирования жильного льдообразования: доказан только контракционный механизм накопления жильного льда, а также механизм организации растущими жилами занимаемых ими полостей за счет выжимания соответствующих объемов вмещающей породы, формирования таким образом полигональных валиков над растущими жилами и участия выжимаемой породы в осадконакоплении в мелких кратковременно существующих бассейнах на месте полигональной тундры. 3. Показана закономерная связь между микро-, мезо- и макроструктурами толщи подземного оледенения. 4. Проведен анализ изменения площади распространения морского льда в различных секторах Арктики в связи с изменением инсоляции. Рассчитана инсоляционная контрастность северного полушария на период инструментальных наблюдений изменения площади морских льдов в Арктике и на период известных реконструкций (1870 г.) и до 2050 г. Определены связи в изменении площади морских льдов отдельных районной Арктики. 5. Разработаны принципы районирования прибрежно-шельфовой зоны замерзающих морей по интенсивности воздействия ледяных образований на дно. Предложена методика ранжирования морских берегов по степени абразионной опасности, основанная на градациях скоростей их отступания. Составлена серия региональных и в масштабе РФ синтетических карт абразионной и ледово-экзарационной опасности. 6. Оценены темпы разрушения берегов Печерского и Карского морей в период с 1960-х по 2010-е гг. Проведено математическое моделирование темпов отступания берега в зависимости от слагающих его льдистых пород для различных климатических периодов. Исследована динамика термоабразионного берега Западного Ямала в районе пос. Харасавэй. 7. Проведен анализ температурного режима грунтов береговой зоны Печорского моря и зависимости от изменчивости метеорологических параметров за период 2012-2014 гг. Получены температурные данные из заложенных ранее термоскважин за период с августа 2014 г. по август 2018 г. 8. Выполнена аэрофотосъёмка площадок, а также ключевого участка беринговоморского побережья Чукотки («Лорино») с целью определения динамики морского берега и механизма его разрушения. 9. Проведен анализ геоморфологических и литодинамических условий развития береговой зоны арктических морей как основных факторов экологической чувствительности к возможным разливам нефти, а также анализ экзогенных процессов в районах перспективного промышленного освоения криолитозоны. 10. Продолжены исследования гидрометеорологических факторов динамики арктических берегов. Произведена оценка воспроизведения климатическими моделями (CMIP5) термических условий в районе полуострова Ямал и Чукотки. Для изучения ледовых условий предложен оригинальный метод определения дат начала и конца безледного периода по спутниковым данным. Проведены исследования климатических условий формирования/деградации вечной мерзлоты и мощности СТС для Кольского полуострова и Чукотки на основе индекса суровости Нечаева. 11. Проведены мониторинговые измерения мощности СТС по программе CALM (Circumpolar Active Layer Monitoring program) на площадках мониторинга «Лаврентия» и «Лорино». 12. На побережьях Мечигменского залива и залива Лаврентия были изучены береговые обнажения пластовых льдов. 13. Проведена апробация подхода реконструкции динамики ледников по краевым образованиям для определения ледниковых пульсаций на примере современных пульсирующих ледников Шпицбергена. 14. Проведена палинологическая оценка степени достоверности радиоуглеродных датировок позднеплейстоценовых и голоценовых ПЖЛ и синкриогенных отложений для различных районов Арктики. 15. Разработана физико-математическая модель роста инъекционных бугров пучения (булгунняхи, пинго). 16. Продолжены работы по выявлению основных этапов развития рельефа в Арктике. Сформирован массив радиоуглеродных датировок торфяников на побережье Белого моря и других арктических морей и установлены условия их формирования. 17. Выполнено микропалеотнологическое исследование поздненеоплейстоценовых и голоценовых отложений Зимнего берега Белого моря. Установлены пределы распространения голоценовых морских трансгрессий и ход изменения относительного уровня моря после дегляциации территории. 18. В 2018 году была продолжена работа над базой данных об изменениях относительного уровня моря в Российской Арктике в конце позднего плейстоцена-голоцене. Она была приведена к стандартному виду, согласно международным протоколам (Hijma et al., 2015) и включена в общемировую международную базу данных. База данных опубликована в журнале Quaternary Science Reviews (2018 г.). 19. Продолжены исследования истории взаимоотношений человека и природы на островах и побережьях арктических морей. Обобщены исторические свидетельства о создании технологий выживания в полярных экспедициях XIX-XX вв., позволившие минимизировать людские потери. 20. Проведено исследование поверхностной коррозии и стресс-коррозии (СК) под напряжением стальных газопроводов являющихся главной причиной отказов газоснабжения в различных климато-гидрогеохимических поясах.
4 1 января 2019 г.-31 декабря 2019 г. Геоэкологический анализ и прогноз динамики криолитозоны Российской Арктики (ГЗ)
Результаты этапа: Работы выполнены в рамках Технического задания на выполнение НИР в 2019 году по теме: «Геоэкологический анализ и прогноз динамики криолитозоны Российской Арктики» в полном объеме. Основные результаты, полученные в рамках НИР в 2019 г.: 1. На основе применения корреляционного и регрессионного анализа получены оценки роли инсоляционного фактора в сезонных, межгодовых и многолетних региональных и общих для Российской Арктики изменениях площади морских льдов за период спутниковых наблюдений (1979 – 2018 гг.). Выполнен оценочный прогноз изменения площади морских льдов в отдельных секторах и районах Арктики на период до 2050 г. на основе регрессионной модели по рассчитанных значениям инсоляции и инсоляционной контрастности. 2. Собрана, дополнена и отредактирована база данных изменений относительного уровня моря в Российской Арктике в конце позднего плейстоцена-голоцене. Она охватывает временной интервал от максимума последнего оледенения (25 тыс. лет) до наших дней. Для территорий Двинского залива и в районе Горла Белого моря (Зимний берег Белого моря) впервые получены и обобщены детальные данные диатомового анализа, радиоуглеродного датирование и георадарного профилирования осадочного чехла террас. Распространение голоценовых морских отложений по данными диатомового анализа прослежено до абс. высоты 4 м. 3. Собран, классифицирован и проанализирован весть опубликованный материал для ключевых участков на побережье Российской Арктики. Выявлено, что темпы разрушения береговых уступов Западного сектора Арктики немного ниже, чем в Восточном секторе: при средних значениях 0,5-3,5 м/год, в местах выхода подземных льдов до 5 м/год, для восточной части российской Арктики медианные значения 2,5 -5,0 м/год, за исключением ключевого участка Буор-Хая, в пределах которого темпы отступания берега 0,5-1,2 м/год, что связано с наличием большого количества аккумулятивных форм. Анализ климатических изменений для Западного и Восточного сектора арктического побережья показал, что они заметно отличаются климатическими параметрами, способными оказать существенное влияние на динамику развития береговых процессов. 4. Проведена оценка воздействия гидрометеорологических факторов на побережье Берингова пролива. В этом районе наблюдается увеличение продолжительности периода открытой воды, а также стремительное повышение температуры воздуха. Показано, что увеличение продолжительности безлёдного периода на берегах Берингова и Чукотского морей имеет схожие скорости, как и в западном секторе Российской Арктики – около 1 дня в год. 5. Для ключевых участков нефтегазового освоения Печорско-Карского сектора Российской Арктики (Варандей, Харасавэй, Байдарацкая и Обская губы) проведен сопряженный анализ межгодовой изменчивости скоростей отступания берегов, сложенных многолетнемерзлыми дисперсными грунтами, и гидрометеорологического потенциала термоабразии (температурный и ветроволновой режим динамически активного периода). Установлено, что на фоне глобального потепления и снижения ледовитости несмотря на снижение интенсивности ветрового волнения в Печорско-Карском секторе российской Арктики отмечен рост потенциала термоабразии за счет усиления активности термически обусловленных денудационных процессов и увеличения продолжительности динамически активного период, что в итоге привело к увеличению скоростей термоабразии берегов, расширению протяженности за счёт активизации абразионного процесса на ранее стабильных участках. 6. Проведено дешифрирование береговых линий к западу от пос. Варандей на космоснимках 2015 и 2018 гг. Установлено, что на исследуемом участке за последние годы плановые деформации берегового склона практически отсутствуют, либо существенно меньше тех, которые наблюдались здесь ранее, особенно в период 2010-2012 гг. 7. По данным дистанционного зондирования Земли проведен анализ динамики берегов новых ключевых участков Карского моря: залив Крузенштерна и острова Белый, установлены скорости и характер отступания берегов различных типов за период с 1960х по 2018/2019 гг., проанализированы факторы динамики берегов. 8. Продолжены работы по изучению пластовых льдов в различных регионах Российской Арктики. Обработаны результаты полевых работ лета 2018 года, проведённых коллективом лаборатории на побережье Восточной Чукотки в районе пос. Лаврентия. 9. Проанализированы литературные источники и материалы полевых исследований предыдущих лет, содержащих данные изотопно-кислородного (О18) и изотопно-водородного (дейтерия) состава в пробах подземных и поверхностных (ледниковых) льдов разного возраста отобранных из репрезентативных обнажений сингенетических отложений, а также из керна скважин пробуренных в ледниках арктических островов. На основании полученных результатов изотопных исследований уточнен ряд поправочных коэффициентов, учитываемых в расчетах вариаций палеотемператур зимнего периода в позднем плейстоцене-голоцене на территории северо-востока России. 10. Выполнена ревизия радиоуглеродных датировок образцов с применением палинологической характеристики по 86 образцам, получена новая информация по 34 образцам. По результатам изучения разреза 7-метровой террасы в устье р. Гыда, в 380 км к северу от пос. Тазовский, было определено, что повторно-жильные льды формировались сингенетически отложениям террасы в конце позднего плейстоцена около 11-12 тыс. лет назад (нижний ярус) и, синхронно озерно-болотным отложениям в голоцене в интервале 3-4 тыс. лет назад (верхний ярус). 11. Проведено изучение состояния (влажность, температурный режим, растительный покров, величина осадки при оттаивании) сезонно-талого слоя (СТС) и кровли многолетнемёрзлых пород на мониторинговых площадках Восточной Чукотки. В 2019 году величина сезонного протаивания оказалась выше среднемноголетних значений на 13-22%. Выполнен прогноз динамики глубины сезонного оттаивания почвы для приморских равнин Восточной Чукотки: к 2099 г. мощность СТС будет достигать от 6-13% до 43-87% относительно средних значений за 2010-2018 гг., что приведёт к значительной осадке поверхности почвы (до 3,4 см/год) в результате оттаивания льдистых мёрзлых отложений. 12. Проведено геолого-тектоническое районирование территории Российской Арктики по литературным данным; точки разделены на 26 районов. Установлена блоковая структура западного побережья Кандалакшского залива и выполнена оценка скоростей тектонического подъёма. Выявлены следы катастрофических процессов в озёрных отложениях Северных Хибин, которые накапливались в течение большей части голоцена. 13. Проведен анализ и систематизация методов изучения и прогноза развития опасных экзогенных геологических процессов в береговой зоне морей России в районах перспективного освоения и транспорта углеводородного сырья. 14. Проведены исследования по оценке коррозионной агрессивности мерзлотных ландшафтов Западной Сибири к стальным газопроводам. 15. Разработана методика инженерно-геокриологического районирования равнинных территорий криолитозоны для решения задач рационального размещения трубопроводных систем. Результаты НИР могут быть использованы в курсах лекций и семинаров Географического факультета МГУ, при проектно-изыскательских работах в районах распространения многолетнемёрзлых пород, при мониторинге состояния объектов хозяйственной деятельности человека в криолитозоне и их влияния на изменение природной среды. По результатам НИР опубликовано 5 статей в журналах, индексируемых Web of Science, 13 статей в журналах, индексируемых SCOPUS, и 18 cтатей в журналах, входящих в РИНЦ. Результаты НИР могут быть использованы в курсах лекций и семинаров Географического факультета МГУ, при проектно-изыскательских работах в районах распространения многолетнемерзлых пород, при мониторинге состояния объектов хозяйственной деятельности человека в криолитозоне и их влияния на изменение природной среды.
5 1 января 2020 г.-31 декабря 2020 г. Геоэкологический анализ и прогноз динамики криолитозоны Российской Арктики (ГЗ)
Результаты этапа:
6 1 января 2021 г.-31 декабря 2021 г. Геоэкологический анализ и прогноз динамики криолитозоны Российской Арктики (ГЗ)
Результаты этапа:
7 1 января 2022 г.-31 декабря 2022 г. Геоэкологический анализ и прогноз динамики криолитозоны Российской Арктики (ГЗ)
Результаты этапа:

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".