stringtranslate.com

Регрессивный спад оттепели

Ретрогрессивные оттаивающие обвалы (RTS) — это тип оползней, которые происходят в наземной зоне вечной мерзлоты Арктики в циркумполярном Северном полушарии , когда оттаивает богатый льдом участок. RTS развиваются быстро и могут распространяться на несколько гектаров, изменяя арктические береговые линии и рельеф вечной мерзлоты. [1] Они являются наиболее активной и динамичной особенностью термокарста — обрушения поверхности земли при таянии подземного льда. [2] [3] Они представляют собой термокарстовые обвалы склонов из-за резкого таяния богатой льдом вечной мерзлоты или ледниковых территорий. [4] [5] Эти подковообразные оползни способствуют таянию гектаров вечной мерзлоты ежегодно и считаются одной из наиболее активных и динамичных особенностей термокарста — «процессов и форм рельефа, которые включают обрушение поверхности земли в результате таяния подземного льда». [2] [3] Они встречаются в вечной мерзлоте или ледниковых регионах Северного полушарияТибетское плато , Сибирь , от Гималаев до северной Гренландии, а также на северо -западных территориях Канады (СЗТ), территориях Юкон , Нунавуте и Нунавике и в американском штате Аляска . Самый большой RTS в мире находится в Сибири — кратер Батагайка , также называемый «мегасламп», имеет длину один километр и глубину 100 метров (330 футов) и ежегодно увеличивается на 100 футов (30 м). Земля начала опускаться, и кратер Батагайка начал формироваться в 1960-х годах после вырубки участка лесной зоны.

Развитие и становление

«Несколько типов массивного подземного льда, включая ледяные клинья и внутриосадочный лед, наблюдаемые в скальной стене регрессивного оттаивания, расположенного на южном побережье острова Гершел . Этот обрыв имеет головную стену высотой более 22 м и длиной более 1,3 км. Этот обрыв ежегодно увеличивается в размерах с тех пор, как он был впервые измерен в 1950 году с помощью аэрофотоснимков». Кредит Дэйв Фокс

По мере таяния вечной мерзлоты и ледниковых территорий, тающий подземный лед вызывает разрушение поверхности земли посредством ряда процессов, приводящих к образованию неровной поверхности земли, называемой термокарстом, состоящей из бугров и впадин. [6]

Регрессивные протаивающие оползни являются «наиболее активными геоморфологическими особенностями» термокарстовой вечномерзлой местности». [7] Вечная мерзлота насчитывает сотни тысяч лет; термокарст и его особенности, такие как регрессивные протаивающие оползни, которые представляют собой провалы склонов, были инициированы нарушением рельефа, связанным с вырубкой лесов, строительством сейсмических линий и дорог. [8]

Регрессивный оттаивающий спад формируется на массивном льду или богатой льдом вечной мерзлоте, которая часто покрыта слоем тундровой растительности, под которой может находиться слой торфа. [9] Поверхность RTS выпуклая и расположена на плече склона холма. [10]

Больше всего таяния происходит на склонах, обращенных на юг и запад. [11] Баллантайн описывает, как по мере таяния льда уступа он вызывает быстро развивающийся регрессивный обвал склона или оползень. Этот оползень «обнажает свежий лик» богатой льдом вечной мерзлоты. [11] По мере таяния богатый льдом, крутой, эрозионный уступ отступает, обрушаясь. Активный слой базальных осадков накапливается [9], стекая по полу оползня с низким уклоном. Он стекает вниз по склону, когда он «обрушивается к основанию обнажения». [12] Пол или основание регрессивного оттаивания оползня покрыто осадками — грязевыми потоками и переплетенными холмами. [9] По мере того, как уступ постепенно отступает, дно оползня расширяется. [9]

По мере таяния склонов обнажается богатая льдом вечная мерзлота, которая превращается в грязевую жижу. [12] Термокарстовые процессы могут привести к увеличению озер, разрушению торфяников и образованию оползней или протаивающих оползней». [12] [a] «Регрессивные протаивающие оползни являются одними из наиболее активных геоморфологических особенностей в районах вечной мерзлоты». [13]

Исследование 2009 года классифицировало оползни как активные, стабильные и древние. Активный оползень — это тот, который имеет четко обозначенную верхнюю стену и голые участки; а стабильный оползень — это тот, который имеет четко обозначенные границы и полностью покрыт растительностью. Рельеф верхней стены древнего оползня — это сглаженный шрам на местности, которая покрыта тундровой растительностью. [14]

Геоморфологическая терминология

Морфология RTS включает вертикальную стену оголовка, наклонный уступ, дно, заполненное отложениями потока, и лопасть, которая переносит талые отложения вниз по склону. [1] Морфология RTS включает стену оголовка, уступ; дно и лопасть. [15] [1] Вертикальная стена оголовка крутая и богата льдом; наклонный уступ представляет собой «пологий шрам», состоящий из талой пульпы; лопасть представляет собой язык обломков в активных оползнях, который состоит из насыщенных материалов, которые стекали вниз по склону. [15]

Обвалы при ретрогрессивном таянии — это обвалы склонов, вызванные резким таянием вечной мерзлоты, богатой льдом. [16] Их также называли обвалами подземного льда, [17] термоцирками, [18] тундровыми селевыми потоками, [19] оползнями ретрогрессивного потока, [20] и бимодальными потоками. [21] [13] Эти термины больше не рекомендуются Национальным центром данных по снегу и льду (NSIDC). [21]

Едома — это отложения вечной мерзлоты, богатой органикой [22] и льдом, где содержание льда составляет от 50 до 90% ее объема. [23] Большая часть отложений едомы была заморожена 10 000 лет назад, в эпоху плейстоцена . [22] По состоянию на 2011 год территория едомы охватывала 1 000 000 квадратных километров (390 000 кв. миль; 100 000 000 га; 250 000 000 акров) северной зоны вечной мерзлоты, [24] в основном в Сибири, включая северную Якутию , а также на Аляске и на севере Канады, включая территории Юкона. [25] [22] [b]

Регрессивный оттаивающий обвал — это медленный оползень, вызванный таянием едомы . [26] [27] Поскольку отложения едомы богаты льдом, они «особенно подвержены процессам быстрого таяния» и «крайне уязвимы к таким нарушениям, как термокарстовые и термоэрозионные процессы». [28] [c]

Согласно определению Многоязычного словаря терминов вечной мерзлоты и связанных с ней подземных льдов, составленного Рабочей группой по терминологии Международной ассоциации по вечной мерзлоте (IPA), «регрессивные оттаивающие оползни состоят из крутого верхнего борта, который отступает регрессивным образом из-за таяния, и потока обломков, образованного смесью талых осадков и талой воды, который сползает по поверхности верхнего борта и стекает». [29]

Географическое распределение

Регрессивные оттаивающие оползни являются формами вечной мерзлоты или ледниковых регионов и могут быть обнаружены в Северном полушарии и на Тибетском плато , от Гималаев до северной Гренландии, на севере Канады и Аляски. [16] [30] [31] RTS «обычно встречаются на берегах северных рек и озер и вдоль арктического побережья, особенно там, где активно происходит подмывание». [13]

Аляска

Арктическая прибрежная равнина, озеро Тешекпук, Аляска, автор Брандт Мейксель, Геологическая служба США

Канада

На севере Канады инвентаризированы тысячи RTS. [32] [33] [34] [3] Было выявлено 212 RTS, размером «от 0,4 до 52 га, с 10 оползнями, превышающими 20 га», в западной части ледникового щита Лорентид в северо-западной части гор Ричардсон и плато Пил на северо-западе Канады — из них «189 были активны по крайней мере с 1985 года». [10] Эти оползни от таяния влияют на территорию вечной мерзлоты на северо-западе Канады, где их были выявлены тысячи. [32] [33] [34] [3]

Многолетние исследования картографировали и контролировали RTS в дельте реки Маккензи с 1950 года. Исследователи обнаружили «значительно более высокие темпы роста» RTS с 1973 по 2004 год, чем с 1950 по 1973 год, что предполагает, что «региональный фактор роста спада включил в себя специфические для участка факторы контроля». [35]

Китай

Через Тибетское нагорье — также известное как Цинхай-Тибетское плато (QTP) — 632-километровый (393 мили) узкий инженерный коридор на вечной мерзлоте — инженерный коридор Цинхай-Тибет — связывает Лхасу во внутреннем Китае с Голмудом в Тибетском автономном районе . Инвентаризация 2022 года выявила 875 широко распространенных RTS, [36] вдоль высокоразвитого коридора со значительной инфраструктурой, включая железную дорогу Цинхай-Тибет и шоссе Цинхай-Тибет , «а также вышки электропередач и связи». [37]

Россия

Кратер Батагайка

Две трети территории России занимают вечные мерзлотные ландшафты, что составляет самую большую долю в мире. [26] Именно здесь, в центральной Якутии , в восточносибирской тайге в Верхоянском районе Республики Саха , находится крупнейший регрессивный проталин — кратер Батагайка . [26] Из-за своих огромных размеров — его длина составляет один километр, глубина — 100 метров (330 футов), и он ежегодно растет [38]кратер Батагайка был назван «мегаслампом» — крупным регрессивным проталиновым ландшафтом. [39] [38] Кратер является особенностью «термокарстовой депрессии»; в отличие от других термокарстовых депрессий в вечномерзлых ландшафтах, включая те, что встречаются на севере Канады, кратер Батагайка гораздо глубже — от «двух до трех раз глубже». [27]

В 2016 году ученый и профессор Университета Сассекса Джулиан Мёртон возглавил экспедицию по проведению пилотного исследования кратера Батагайка — «одного из «важнейших» мест в мире для изучения вечной мерзлоты». [27] Местные жители, живущие рядом с кратером, называют его «воротами в ад». [26] Якуты верят, что кратер — это дверь в подземный мир, один из трех миров, включающих верхний и средний. [27]

Нижний слой вечной мерзлоты оценивается как «по крайней мере шестьсот пятьдесят тысяч лет», на основе люминесцентного датирования скважин, извлеченных Мэртоном и его командой. [26] Мэртон сказал, что это означает, что вечная мерзлота «пережила предыдущий межледниковый период, который начался около ста тридцати тысяч лет назад... Самая старая вечная мерзлота в Евразии существует уже более полумиллиона лет... Учитывая, что она пережила интенсивные события глобального потепления в прошлом, она должна быть довольно устойчивой». [26]

Хотя вечная мерзлота устойчива, она не неуязвима. Кратер Батагайка начал формироваться в 1960-х годах после вырубки большой лесной зоны. С тех пор он растет на 100 футов (30 м) в год. [26] В 2008 году в этом районе произошло сильное наводнение, которое ускорило рост впадины. [27]

В 2016 и 2017 годах группа исследователей изучала регрессивные протаивания на северо-востоке Сибири: один на острове Курунгнах в дельте реки Лена , а второй в Дуванном Яру около реки Колыма . В 2018 году международная группа ученых обнаружила нематоду в норе плейстоценовой белки в обнажении Дуванного Яра, возраст которой оценивался примерно в 32 000 лет. Ученые разморозили нематоду; она ожила и начала двигаться и питаться, что сделало ее одним из старейших живых многоклеточных животных на Земле. [40] [41]

Монголия

В долине Аккол, одной из трех U-образных долин, включая Талдуру и Караоюк, которые составляют Алтайские горы Южно-Чуйский хребет в Монголии, наблюдается пинго-регрессивный спад. В голоцене эти три долины в разное время были заняты льдом. [42] Индикаторами вечной мерзлоты в долине Аккол являются каменные ледники, пинго . [42]

Изменение климата

По мере потепления климата «термокарстовые» регрессивные оттаивания, изменяющие рельеф, представляют собой «наиболее быстрые и резкие изменения» в регионах вечной мерзлоты. [43]

Вечная мерзлота в Северном полушарии, которая охватывает приблизительно 23 000 000 квадратных километров (8 900 000 квадратных миль; 2,3 × 10 9  га; 5,7 × 10 9 акров), что составляет 24% площади суши, по состоянию на 1997 год [44] уязвима к потеплению климата. [28] Из предполагаемых 950 миллиардов тонн углерода в вечной мерзлоте, область едома хранит чуть менее 50% этого углерода. [22]

RTS «представляют собой особенно драматичную реакцию ландшафта, которая, как ожидается, усилится по масштабам и частоте с будущим изменением климата». [4] Они «приносят большие объемы материалов вниз по склону в озера, дренажные сети и прибрежные зоны». [4]

Развитие регрессивных оттепелей является одним из результатов глобального потепления , поскольку арктические температуры быстро растут, а вечная мерзлота тает. [45] По этой причине вечная мерзлота чрезвычайно уязвима к изменению климата в Арктике . [46] [d] [e] [f]

Влияние

RST ежегодно оттаивают «гектары вечной мерзлоты». [3] [15] RTS «обычно отступают и расширяются с большой скоростью». [16] RTS наносят ущерб «инфраструктуре и высвобождают углерод, сохраненный в мерзлой земле». [16]

Изменение ручьев и рек

Было показано, что оттаивающие оползни изменяют сток ручьев и рек (Kokelj et al. 2013), а также геохимический состав и содержание осадка в ручьях и озерах (Kokelj et al. 2009; Malone et al. 2013; Rudy et al. 2017; Tanski et al. 2017) [3]

«Это негативно повлияло на водные экосистемы, включая сообщества бентосных макробеспозвоночных (Чин и др., 2016 г.) [3] .

Возможные последствия

Регрессивные оттепели угрожают инфраструктуре Канады и способствуют загрязнению воды ртутью. [47]

В западной части канадской Арктики жители племени инувиалуитов из деревни Сакс-Харбор на острове Бэнкс сообщили об увеличении числа спадов, которые повлияли на «поездки для традиционной охоты и рыболовства». [48] [5]

мониторинг РТС

«Достижения в области методов дистанционного зондирования и их применение в широком спектре исследований по обнаружению изменений указывают на недавнее увеличение темпов и масштабов термокарста, включая регрессивное просадочное таяние, расширение озер и трансформацию замерзших торфяников в обрушившиеся водно-болотные угодья» [2] .

В Канаде компьютеризированные системы оповещения устанавливаются для мониторинга влажности, температуры и других факторов в RTS, которые угрожают инфраструктуре, например, на шоссе Аляскина . Одна из первых таких систем оповещения включает несколько в северном Квебеке и одну на провале Тахини. Существуют планы по установке систем вдоль шоссе Демпстер , на территориях Юкон и Северо-Западных территориях . [49] Провал Тахини, расположенный в 30 километрах (30 000 м) к северу от Уайтхорса, «тает быстрее, чем когда-либо прежде», по словам Фабриса Калмелса и его исследовательской группы, которые приехали в этот район в 2019 году, когда провал Тахини находился в 95 метрах (312 футах) от шоссе Аляскина ; в 2021 году он находился в 40 метрах (130 футах). [49]

В отчете «Научные данные о системе Земли» за 2022 год описывается внедрение ряда датчиков и интегрированного набора данных наблюдений, используемых для мониторинга «гидрологической и тепловой деформации» RSS с целью смягчения ущерба инфраструктуре инженерных проектов инженерного коридора Цинхай-Тибет. [37]

Смягчение

«[I]обогащение знаний о динамике оползневой активности оттаивания необходимо для лучшей характеристики их воздействия на окружающую среду». [3] Согласно исследованию 1990 года, изоляция из древесной щепы на склонах, покрытых льдом, использовалась для замедления оползня вдоль «трубопровода от Норман-Уэллса, Северо-Западные территории, до Замы, Альберта». [15] [15]

Примечания

  1. ^ «Термин термокарст описывает процессы и формы рельефа, которые включают обрушение поверхности земли в результате таяния подземного льда». (Кокель и Йоргенсон, 2013)
  2. ^ Национальный центр данных по снегу и льду (NSIDC) определяет едому как «тип вечной мерзлоты плейстоценового возраста (образовавшейся от 1,8 млн до 10 000 лет назад), которая содержит значительное количество органического материала с содержанием льда от 50 до 90 процентов по объему. Тающая едома является значительным источником атмосферного метана».
  3. ^ Геологический обвал — это распространенная форма осыпания массы, когда масса материала движется вниз по изогнутой поверхности, обычно не быстро и не очень далеко. Поверхность разрыва имеет форму ложки и вогнута вверх или наружу. Обвал создает серповидный уступ в голове, а верхняя поверхность блока наклонена назад. Когда склон слишком крутой, обычно происходит обвал. Обвал может произойти, когда берег реки становится слишком крутым или на прибрежном утесе, подмытом волновым воздействием. (Tarbuck and Lutgens 1999)
  4. ^ «Радиоуглеродное датирование показало, что RTS, вероятно, были активны около 300 лет назад и сейчас переживают аналогичный период повышенной активности». (Lantuit et al 2012)
  5. ^ «Более теплый и влажный северный климат в последние десятилетия привел к увеличению термокарстовой активности в районах вечной мерзлоты». (Армстронг и др. 2018, (Кокель и Йоргенсон 2013)
  6. ^ «Наше наблюдение, что наиболее быстрое усиление оползневой активности произошло в самой холодной среде (морена Джесси на острове Банкс), указывает на то, что ландшафты с ледяным ядром в холодных условиях вечной мерзлоты крайне уязвимы к изменению климата» (Segal, Lantz and Kokelj 2016)

Ссылки

  1. ^ abc Ramage et al. 2017, стр. 1619.
  2. ^ abc Кокель и Йоргенсон 2013.
  3. ^ abcdefgh Армстронг и др. 2018.
  4. ^ abc Тернер, Пирс и Хьюз 2021.
  5. ^ ab Левкович 2019.
  6. ^ Армстронг и др. 2018
    Окружающая среда и природные ресурсы 2014
    Кокель и Йоргенсон 2013
    Кокель и Йоргенсон 2013
  7. ^ Армстронг и др. 2018
    Берн и Левкович 1990
    Кокель и Йоргенсон 2013
  8. ^ Блисс и Вейн, 1971,
    Ламберт, 1972,
    Берн и Фриле, 1989, с. 31
    Яффо 2022 г.
  9. ^ abcd Ballantyne 2018, стр. 133,134.
  10. ^ ab Lacelle et al. 2015, с. 40.
  11. ^ ab Ballantyne 2018, стр. 135.
  12. ^ abc Окружающая среда и природные ресурсы 2014.
  13. ^ abc Burn & Friele 1989, стр. 31.
  14. ^ Кокель и др. 2009, стр. 177.
  15. ^ abcde Берн и Левкович 1990.
  16. ^ abcd Ся и др. 2022, стр. 1.
  17. ^ Маккей 1966.
  18. ^ Чудек и Демек 1970.
  19. Ламот и Сент-Онж 1961.
  20. Хьюз 1972.
  21. ^ МакРобертс и Моргенштерн, 1973.
  22. ^ abcd Маскарелли 2009.
  23. ^ Уолтер и др. 2006.
  24. ^ Гроссе и др. 2011.
  25. ^ Штраус и др. 2017.
  26. ^ abcdefg Яффа 2022.
  27. ^ abcde The Siberian Times 2016.
  28. ^ Аб Штраус и др. 2017, с. 75.
  29. ^ Эвердинген 2002.
  30. ^ Ван и др. 2018.
  31. ^ Чжан и др. 1999.
  32. ^ ab Лантуит и др. 2012.
  33. ^ ab Ласелль и др. 2015.
  34. ^ ab Segal, Lantz & Kokelj 2016.
  35. ^ Ланц и Кокель 2008.
  36. ^ Ся и др. 2022, стр. 1,9.
  37. ^ ab Luo et al. 2021.
  38. ^ ab Struzik 2020.
  39. ^ Колуччи 2021.
  40. ^ Шатилович и др. 2018.
  41. ^ Сибирское время 2018.
  42. ^ Фукуи и др. 2007.
  43. ^ Бернхард, Цвибак и Хайнсек 2021.
  44. ^ Браун, Сидлаускас и Делински 1997.
  45. ^ Шур и Эбботт 2011.
  46. ^ Ченг и Ву 2007.
  47. ^ Мак-Кинли 2021.
  48. ^ Ридлингер и Беркес 2001.
  49. ^ ab Desmarais 2021.

Источники