Термокарст — это тип местности , характеризующийся очень неровными поверхностями болотистых впадин и небольших торосов , образующихся при таянии богатой льдом вечной мерзлоты . Тип поверхности суши встречается в арктических районах и, в меньших масштабах, в горных районах, таких как Гималаи и Швейцарские Альпы .
Эти изрытые поверхности напоминают скопления небольших озер, образовавшихся в результате растворения известняка в некоторых карстовых областях, именно поэтому к их названию было приписано слово « карст », хотя на самом деле известняка нет. Небольшие купола, образующиеся на поверхности из-за морозного пучения с наступлением зимы, являются лишь временными явлениями. Во время следующей летней оттепели они разрушаются, оставляя небольшую впадину на поверхности. Некоторые ледяные линзы разрастаются и образуют более крупные поверхностные торосы (« пинго »), которые могут сохраняться в течение многих лет, а иногда покрываются травой и осокой , пока не начинают таять. Эти куполообразные поверхности в конечном итоге разрушаются – либо ежегодно, либо через более длительные периоды – и образуют впадины, которые становятся частью неровной местности, входящей в общую категорию термокарста .
Образование талых озер вечной мерзлоты в результате потепления климата представляет собой петлю положительной обратной связи, поскольку при таянии вечной мерзлоты высвобождаются метан, закись азота и углекислый газ, что способствует дальнейшему потеплению климата. [1] [2] Кратер Батагайка в Сибири является примером большой термокарстовой депрессии.
Под термокарстовым озером, также называемым талым озером , тундровым озером , проталиной впадиной или тундровым прудом , [3] понимается водоем с пресной водой, обычно неглубокий, который образуется во впадине, образованной таянием богатой льдом вечной мерзлоты. [4] Ключевым показателем термокарстовых озер является наличие избыточного грунтового льда, а также содержание льда более 30% по объему. [5] Термокарстовые озера имеют тенденцию образовываться и исчезать циклическим образом, что приводит к предсказуемому жизненному циклу (см. «Жизненный цикл» ниже). Продолжающееся оттаивание вечномерзлого субстрата может привести к осушению и конечному исчезновению термокарстовых озер, превращая их в таких случаях в геоморфологически временное явление, образовавшееся в ответ на потепление климата. [6]
Эти озера обычно встречаются в арктических и субарктических низменностях, включая западную часть канадской Арктики [7] (например, остров Банкс, остров Виктория), прибрежную равнину Аляски, [8] [9] внутренние территории Юкона [10] и аллювиальные низменности Северная Евразия и Сибирь. [11] [12] [13] [14] Наличие талых озер в регионе приводит к тепловым нарушениям, поскольку вода нагревает землю.
Глубина вечной мерзлоты под озером обычно меньше, и если озеро имеет достаточную глубину, там присутствует талик . Общая морфология (форма, глубина, окружность) изменчива, некоторые талые озера ориентированы, то есть обычно вытянуты в определенном направлении. Хотя механизм их образования окончательно не доказан, считается, что он связан с преобладающими ветрами или штормами. [15] Нарушение (любого рода) приводит к общему потеплению и таянию подземного льда, после чего происходит проседание поверхности, что приводит к инфильтрации воды либо из поверхностных вод, либо из растаявшего подземного льда. [5]
Озеро Тешекпук на северном склоне Аляски на территории Национального нефтяного заповедника Аляски является крупнейшим термокарстовым озером в мире. [16]
Образование талого озера начинается с деградации богатой льдом вечной мерзлоты. Естественное возникновение термокарстовых озер можно разделить на два отдельных процесса; будь то сплошная или прерывистая вечная мерзлота. В сплошной вечной мерзлоте вода накапливается при наличии ледяных жил и полигонального грунта. [17] В условиях прерывистой вечной мерзлоты происходит оттаивание палс (замороженных торфяных кернов) или литальз (насыпей минеральных кернов). [18] Деградация вечной мерзлоты обычно связана с нарушением поверхности, естественным или искусственным, в сочетании с факторами, специфичными для конкретного участка, такими как содержание вечной мерзлоты, температура грунта и т. д. [19]
Развитие тающих озер поначалу происходит медленно, но как только средняя температура дна озера превышает 0 ° C, озеро перестает промерзать до дна, и оттаивание становится непрерывным. Озеро растет по мере таяния льда, что может привести к обвалу береговой линии или затоплению растительности, поэтому талые озера в бореальном лесу обычно окружены « пьяными деревьями ». [19] Следует уточнить, что «пьяные деревья» (также известные как «пьяные леса ») встречаются в рамках режимов «Едомы» . Эта особенность присутствует не во всех термокарстовых регионах. При расширении на этой стадии термокарстовые озера часто принимают вытянутую форму с упорядоченным расположением по длинной оси. [15]
Если озера образуются на участке вечной мерзлоты, богатой льдом, может произойти слияние нескольких озер меньшего размера, в результате чего образуется больший объем воды, что усиливает термическое возмущение. Разработке может способствовать еще и боковая береговая эрозия. [15] Кроме того, термическая абразия краев термокарстового озера может увеличить размер озера, а также опуститься дно озера. [20]
Ориентированная морфология озер может принимать такие формы, как «эллиптическая, яйцевидная, треугольная, прямоугольная, моллюсковая или D-образная» [5] и обычно встречается на местности с песчаными отложениями. [5] Полемические схоластические дискуссии по поводу развития форм озер являются обычным явлением в литературе по ориентации и морфологии термокарстовых озер. Однако очевидно, что существует множество причин, помимо только движения ветра, которые влияют на форму озер. Гросс и др . (2013) [5] суммируют эндогенные и экзогенные элементы, которые являются ключевыми факторами ориентации, включая:
До полного осушения края озера отступают из-за регрессивных оттепелей (РТС) и субаэральных селей. Фактический дренаж может быть вызван речной эрозией или расширением прилегающих бассейнов во внутренних районах. В прибрежных районах дренаж может происходить из-за отступления берегов, что приводит к термической абразии или эрозии из-за воздействия волн. Более постепенный дренаж (частичный или полный) может быть вызван местной деградацией и эрозией вечной мерзлоты. [5] Озера перестают расти после начала дренажа, и в конечном итоге впадины заполняются отложениями, водными растениями или торфом. Другой вариант судьбы осушенного талого озера заключается в том, что активный слой, окружающий озеро, углубляется до уровня ниже уровня воды после истощения грунтового льда, позволяя оставаться остаточному озеру. [19]
Больше фотографий можно посмотреть на Wikimedia Commons — Термокарст.
{{cite journal}}
: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ){{cite conference}}
: CS1 maint: дата и год ( ссылка ){{cite journal}}
: Требуется цитировать журнал |journal=
( помощь )CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ){{cite journal}}
: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )