Развитие морфологической структуры ландшафтов криолитозоны в связи с климатическими изменениями: исследование на основе вероятностного подхода

Целью настоящего исследования явилась оценка характера эволюции морфологической структуры наиболее распространенных условно-коренных ландшафтов криолитозоны (озерно-термокарстовых равнин, эрозионно-термокарстовых равнин, пойменных равнин) в связи с климатическими изменениями на основе вероятностных подходов. В процессе исследования были выбраны 28 участков, находящихся в разных физико-географических условиях, в частности, сложенных разнообразными отложениями – дельтовыми, озерно-аллювиальными, аллювиальными и аллювиально-морскими, флювиогляциальными отложениями, а также озерно-болотными образованиями. По материалам космической съемки высокого разрешения были получены выборки количественных характеристик морфологических структур рассматриваемых ландшафтов (площадей термокарстовых озер для термокарстовых равнин и длин стрел формирующихся фрагментов для пойменных ландшафтов) за два срока съемки с интервалом 40–55 лет; выборки по каждому участку сравнивались по критерию Смирнова. В итоге сделан вывод, что вероятностный анализ изменений количественных характеристик морфологических структур типичных ландшафтов криолитозоны за 40–55-летний интервал свидетельствует об ограниченном характере изменений. В то же время для ряда участков наблюдаются статистически подтвержденная эволюция морфологических структур, при этом изменения развиваются в основном в пределах термокарстовых равнин, а в пределах пойменных ландшафтов на рассматриваемом временном интервале практически не фиксируются. Изменения морфологической структуры в пределах эрозионно-термокарстовых равнин протекают несколько более интенсивно, чем в пределах озерно-термокарстовых равнин, что может быть объяснено более активной реакцией на климатические изменения термоэрозионных процессов по сравнению с термокарстовыми. Наблюдаемые изменения морфологической структуры приурочены к западной части Западной Сибири, однако при этом показывают дифференцированность по ландшафтам даже в случае близкого расположения, это указывает на важную роль состава отложений и геокриологических условий.

1. Викторов А.С., Капралова В.Н., Орлов Т.В., Трапезникова О.Н., Архипова М.В., Березин П.В., Зверев А.В., Панченко Е.Н., Садков С.А. Анализ развития морфологической структуры озерно-термокарстовых равнин на основе математической модели // Геоморфология. 2015. № 3. С. 3–13. https://doi.org/10.15356/0435-4281-2015-3

2. Викторов А.С., Архипова М.В., Капралова В.Н., Орлов Т.В., Трапезникова О.Н. Оценка эволюции развития морфологической структуры термокарстовых равнин криолитозоны в связи с климатическими изменениями по материалам космической съемки // Геоэкология. Инженерная геология. Гидрогеология. Геокриология. М.: Наука, 2023. № 2. С. 76–86. https://doi.org/10.31857/S0869780923020091

3. Капралова В.Н. Закономерности развития термокарстовых процессов в пределах. озерно-термокарстовых равнин (на основе подходов математической морфологии ландшафта). Автореф. дис. … канд. геол.-мин. наук. М.: ИГЭ РАН, 2014. 24 с.

4. Котляков В.М., Величко А.А., Глазовский А.Ф., Тумской В.Е. Прошлое и современность криосферы Арктики // Вестн. РАН. М.: МАИК “Наука/Интерпериодика”, 2015. T. 85. № 5–6. С. 463–471.

5. Кравцова В.И., Родионова Т.В. Исследование динамики площади и количества термокарстовых озер в различных районах криолитозоны России по космическим снимкам // Криосфера Земли. 2016. Т. 20. № 1. C. 81–89.

6. Методическое руководство по инженерно-геологической съемке масштаба 1 : 200 000 (1 : 100 000– 1 : 500 000). М.: ВСЕГИНГЕО, Недра, 1978. 391 с.

7. Панин А., Сидорчук А., Чернов А. Основные этапы формирования пойм равнинных рек Северной Евразии // Геоморфология. 2011. № 3. С. 20–31.

8. Полищук В.Ю., Полищук Ю.М. Геоимитационное моделирование полей термокарстовых озер в зонах мерзлоты. Мин-во образования и науки Российской Федерации, ФГБОУ ВПО “Югорский гос. ун-т”, Ин-т мониторинга климатических и экологических систем СО РАН, Ин-т химии нефти СО РАН. Ханты-Мансийск: УИП ЮГУ, 2013. 128 с.

9. Попов И.В. Методологические основы гидроморфологической теории руслового процесса: Изб. тр. СПб.: Нестор-История, 2012. 304 c.

10. Трифонова Т.А. Методика морфометрической характеристики типов и подтипов поймы реки Оби на основе дешифрирования аэрофотоснимков // Вестн. Моск. ун-та. Серия Биология, почвоведение. 1975. № 5. С. 15–26.

11. Чалов Р.С. Географические исследования русловых процессов. М.: Изд-во МГУ, 1979. 232 с.

12. Чалов Р.С., Чернов А.В. Геоморфологическая классификация пойм равнинных рек // Геоморфология. 1985. № 3. С. 3–11.

13. Grosse G., Romanovsky V., Walter K., Morgenstern A., Lantuit H., Zimov S. Distribution of thermokarst lakes and ponds at three yedoma sites in Siberia // Ninth international conference on permafrost. Univ. of Alaska Fairbanks, 2008. Vol. 1. Р. 551–556.

14. Joung R.W. The patterns of some meandering valleys in New South Wales // Austral. Geogr. 1970. Vol. 11. № 3. Р. 269–277.

15. Kapralova V.N., Chesnokova I.V., Makarycheva E.M., Sergeev D.O. Importance of the Variability of Geocryological Conditions in the Determination of the Significance of the Lakes in the Structure of Regional Water Discharge // Water Res. 2019. Vol. 46. Suppl. 2. Р. S81–S86.

16. Lotsari E., Hackney C., Salmela J., Kasvi E., Kemp J., Alho P., Darby S.E. Sub‐arctic river bank dynamics and driving processes during the open‐channel flow period // Earth Surface Processes and Landforms. 2019. Vol. 45. № 5. https://doi.org/10.1002/esp.4796

17. Morgenstern A., Overduin P.P., Gnther F., Stettner S., Ramage J., Schirrmeister L., Grigoriev M.N., Grosse G. Thermo‐erosional valleys in Siberian ice‐rich permafrost // Permafrost and Periglac Process. 2021. Vol. 32. № 1. Р. 59–75. https://doi.org/10.1002/ppp.2087

18. Muster S., Riley W.J., Roth K., Langer M., Cresto Aleina F., Koven Ch.D., Lange S., Bartsch A., Grosse G., Wilson C.J., Jones B.M., Boike J. Size distributions of Arctic waterbodies reveal consistent relations in their statistical moments in space and time // Frontiers in Earth Science. 2019. Vol. 7. Art. 5. https://doi.org/10.3389/feart.2019.00005

19. Muster S., Roth K., Langer M., Lange S., Cresto Aleina F., Bartsch A., Morgenstern A., Grosse G., Jones B., Sannel A.B.K., Sjöberg Y., Günther F., Andresen C., Veremeeva A., Lindgren P.R., Bouchard F., Lara M.J., Fortier D., Charbonneau S., Virtanen T.A., Hugelius G., Palmtag J., Siewert M.B., Riley W.J., Koven C.D., Boike J. PeRL: a circum-Arctic Permafrost Region Pond and Lake database // Earth System Science Data. 2017. Vol. 9. Р. 317–348. https://doi.org/10.5194/essd-9–317–2017

20. Nanson G.C., Croke J.C. A genetic classification of floodplains. Floodplain Evolution // Geomorphology. 1992. Vol. 4. № 6. Р. 460–486.

21. Nicolsky D.J., Romanovsky V.E., Panda S.K., Marchenko S.S., Muskett R.R. Applicability of the ecosystem type approach to model permafrost dynamics across the Alaska North Slope // Geophys. Res. Earth Surf. 2017. Vol. 122. Р. 50–75. https://doi.org/10.1002/2016JF003852

22. Nitze I., Grosse G., Jones B.M., Arp C.D., Ulrich M., Fedorov A., Veremeeva A. Landsat-Based Trend Analysis of Lake Dynamics across Northern Permafrost Regions // Remote Sens. 2017. Vol. 9. № 7. 640 p. https://doi.org/10.3390/rs9070640

23. Olefeldt D., Goswami S., Grosse G., Hayes D.J., Hugelius G., Kuhry P., Sannel B., Schuur E.A.G., Turetsky M.R. Arctic Circumpolar Distribution and Soil Carbon of Thermokarst Landscapes // Nature. 2016. Vol. 7. P. 1–11. https://doi.org/10.1038/ncomms13043

24. Pekel J.-F., Cottam A., Gorelick N., Belward A. Highresolution mapping of global surface water and its longterm changes // Nature. 2016. Vol. 540. P. 418–422. https://doi.org/10.1038/nature20584

25. Peschke G. Zur Anwendbarkeit statistischer Modelle fur die Untersuchung des Maanderproblems // Acta Hydrophys. 1973. Vol. 17. № 2–3. P. 235–247.

26. Sylvester Z., Durkin P., Covault J.A. High curvatures drive river meandering // Geology. 2019. № 47 (3). P. 263–266. https://doi.org/10.1130/G45608.1