stringtranslate.com

Термокарст

Пруды для таяния вечной мерзлоты в Гудзоновом заливе , Канада, 2008 г.

Термокарст — это тип рельефа, характеризующийся очень неровными поверхностями болотистых впадин и небольших торосов, образующихся при таянии вечной мерзлоты, богатой льдом . Тип поверхности суши встречается в арктических районах и в меньших масштабах в горных районах, таких как Гималаи и Швейцарские Альпы .

Эти изрытые ямами поверхности напоминают скопления небольших озер, образованных растворением известняка в некоторых карстовых областях, поэтому к их названию и прикрепили слово « карст », хотя на самом деле известняка там нет. Небольшие купола, которые образуются на поверхности из-за морозного пучения с наступлением зимы, являются лишь временными образованиями. Они разрушаются во время следующей летней оттепели, оставляя небольшую поверхностную впадину. Некоторые ледяные линзы растут и образуют более крупные поверхностные торосы (« пинго »), которые могут сохраняться в течение многих лет, а иногда покрываются травой и осокой , пока не начнут таять. Эти куполообразные поверхности в конечном итоге разрушаются — либо ежегодно, либо после более длительных периодов — и образуют впадины, которые становятся частью неровных ландшафтов, включенных в общую категорию термокарста .

Образование талых озер в вечной мерзлоте из-за потепления климата представляет собой положительную обратную связь, 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 крупной термокарстовой депрессии.

Термокарстовые озера

Термокарстовое озеро, также называемое талым озером , тундровым озером , талой котловиной или тундровым прудом [3] , относится к пресноводному водоему, обычно мелководному, который образуется в котловине, образованной таянием богатой льдом вечной мерзлоты. [4] Ключевым показателем термокарстовых озер является наличие избыточного подземного льда, а также содержание льда более 30% по объему. [5] Термокарстовые озера имеют тенденцию образовываться и исчезать циклически, что приводит к предсказуемому жизненному циклу (см. «жизненный цикл» ниже). Продолжающееся таяние вечномерзлого субстрата может привести к осушению и возможному исчезновению термокарстовых озер, оставляя их, в таких случаях, геоморфологически временным явлением, образовавшимся 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], внутреннюю территорию Юкона [10] и аллювиальные низменности северной Евразии и Сибири. [11] [12] [13] [14] Наличие талых озер в регионе приводит к тепловым нарушениям, поскольку вода нагревает землю.

Глубина вечной мерзлоты под озером обычно будет меньше, и если озеро достаточно глубокое, то присутствует талик . Общая морфология (форма, глубина, окружность) изменчива, некоторые талые озера ориентированы, то есть они, как правило, вытянуты в определенном направлении. Хотя механизм их образования окончательно не доказан, считается, что он связан с преобладающими ветрами или штормами. [15] Возмущение (любого рода) приводит к общему потеплению и таянию подземного льда, после чего происходит проседание поверхности, что позволяет просачиваться воде либо поверхностной воды, либо растаявшего подземного льда. [5]

Озеро Тешекпук на Северном склоне Аляски в Национальном нефтяном заповеднике Аляски является крупнейшим термокарстовым озером в мире. [16]

Жизненный цикл озера

Инициация

Возникновение талого озера начинается с деградации богатой льдом вечной мерзлоты. Естественное возникновение термокарстовых озер можно разделить на два отдельных процесса: в непрерывной или прерывистой вечной мерзлоте. В непрерывной вечной мерзлоте вода накапливается, когда присутствуют ледяные жилы и полигональный грунт. [17] В прерывистой вечной мерзлоте это происходит, когда таяние происходит в палсах (замороженных торфяных кернах) или в литалсах (минеральных кернах). [18] Деградация вечной мерзлоты обычно связана с нарушением поверхности, естественным или искусственным, в сочетании с факторами, специфичными для данного участка, такими как льдистость вечной мерзлоты, температура грунта и т. д. [19]

Развитие/расширение

Развитие талых озер, как правило, сначала происходит медленно, но как только средняя температура дна озера превышает 0 °C (32 °F), озеро перестает промерзать до дна, и таяние становится непрерывным. Озеро растет по мере таяния льда, что может привести к обрушению береговых линий или затоплению растительности, поэтому талые озера в бореальных лесах, как правило, окружены « пьяными деревьями ». [19] Следует уточнить, что «пьяные деревья» (также известные как пьяные леса ) встречаются в режимах едомы . Эта особенность присутствует не во всех термокарстовых регионах. После расширения на этой стадии термокарстовые озера часто принимают вытянутую форму с упорядоченным выравниванием по длинной оси. [15]

Если озера образуются в районе вечной мерзлоты, богатой льдом, может произойти слияние нескольких более мелких озер, что приведет к образованию большего водоема, увеличивая термическое возмущение. Развитие может быть дополнительно облегчено боковой береговой эрозией. [15] Кроме того, термическая абразия краев термокарстового озера может увеличить размер озера, а также оседание дна озера. [20]

Ориентированная морфология озер может принимать такие формы, как «эллиптическая, яйцевидная, треугольная, прямоугольная, моллюскообразная или D-образная» [5] и обычно встречается на местности с песчаными отложениями. [5] Полемические схоластические дискуссии, касающиеся развития форм озер, являются обычным явлением в литературе по ориентации и морфологии термокарстовых озер. Однако, очевидно, что существует множество причин, помимо движения ветра, которые способствуют форме озер. Гроссе и др . (2013) [5] суммируют эндогенные и экзогенные элементы, которые являются ключевыми факторами ориентации, включая:

Дренаж

До полного осушения края озера отступают из-за регрессивных талых оползней (RTS) и субаэральных грязевых потоков. Фактический дренаж может быть вызван речной эрозией или расширением прилегающих бассейнов во внутренних районах. В прибрежных районах дренаж может быть вызван отступлением побережья, приводящим к термической абразии или эрозии из-за воздействия волн. Более постепенный дренаж (частичный или полный) может быть вызван локальной деградацией вечной мерзлоты и эрозией. [5] Озера перестают расти после начала осушения, и в конечном итоге углубления заполняются отложениями, водными растениями или торфом. Другой вариант судьбы осушенного талого озера заключается в том, что активный слой, окружающий озеро, углубляется ниже уровня воды после истощения грунтового льда, что позволяет сохранить остаточное озеро. [19]

Галерея

Больше фотографий смотрите на Wikimedia Commons - Thermokarst.

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ ван Хейстеден, Дж.; Берриттелла, К.; Парментье, FJW; Ми, Ю.; Максимов, ТЦ; Долман, Эй Джей (2011). «Выбросы метана из талых озер вечной мерзлоты, ограниченные дренажем озера». Природа Изменение климата . 1 (2): 119–123. Бибкод : 2011NatCC...1..119В. дои : 10.1038/nclimate1101.
  2. ^ Нилд, Дэвид (12 декабря 2021 г.). «Ученые обнаружили новый источник выбросов парниковых газов в вечной мерзлоте Сибири». ScienceAlert . Получено 13 декабря 2021 г.
  3. ^ Блэк, РФ (1969). «Талевые котловины и тающие озера – обзор». Бюллетень периглацъльны . 19 : 131–150.
  4. ^ Бакш, Герберт (1997). Словарь [по] геотехнической инженерии . Нью-Йорк, Нью-Йорк: Springer.
  5. ^ abcdef Гроссе, Г.; Джонс, Б. и Арп, К. (2013). «Термокарстовые озера, дренаж и осушенные бассейны». В Шродер, Дж. (ред.). Ледниковая и перигляциальная геоморфология . Трактат по геоморфологии. Том 8. Academic Press. С. 325–353. ISBN 978-0-08-088522-3.
  6. ^ Филлипс, М.; Аренсон, Л.У.; Спрингман, С.М. (21–25 июля 2003 г.). Вечная мерзлота: Труды Восьмой международной конференции по вечной мерзлоте . Восьмая международная конференция по вечной мерзлоте. Цюрих, Швейцария. стр. 660.
  7. ^ Маккей (1963). «Район дельты Маккензи». Geographical Branch Memoir . 8 : 202.
  8. ^ Хинкель, К. М.; Фрон, Р. К.; Нельсон, Ф. Э.; Эйснер, В. Р.; Бек, Р. А. (2005). «Морфометрический и пространственный анализ талых озер и осушенных бассейнов талых озер на западной арктической прибрежной равнине, Аляска». Permafrost and Periglacial Processes . 16 (4): 327–342. Bibcode : 2005PPPr...16..327H. doi : 10.1002/ppp.532. S2CID  128488528.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  9. ^ Селлман, П.В.; Браун, Дж.; Льюэллен, Р.И.; МакКим, Х.; Мерри, К. (1975). Классификация и геоморфологические последствия талых озер на Арктической прибрежной равнине, Аляска (отчет). Ганновер, Нью-Гэмпшир: Лаборатория исследований и инжиниринга холодных регионов.
  10. ^ Burn, CR; Smith, MW (2–5 августа 1988 г.). «Термокарстовые озера в Мейо, территория Юкон, Канада». В Senneset, K. (ред.). Permafrost: Proceedings of the Fifth International Conference on Permafrost . Пятая международная конференция по вечной мерзлоте. Tapir, Trondheim. стр. 700–705.{{cite conference}}: CS1 maint: дата и год ( ссылка )
  11. ^ Достовалов, Б. Н.; Кудрявцев, В.А. (1967). «Общее мерзлотоведение». Москва, RU: МГУ: 463. {{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь )CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  12. ^ Моргенштерн, А.; Гроссе, Г.; Федорова, И.; Ширрмейстер, Л. (2011). «Пространственный анализ термокарстовых озер и бассейнов в едомных ландшафтах дельты Лены». Криосфера . 5 (4): 849–867. Bibcode :2011TCry....5..849M. doi : 10.5194/tc-5-849-2011 .
  13. ^ Романовский, НН; Хуббертен, Х.-В.; Гаврилов, АВ; Тумской, ВЕ; Типенко, ГС; Григорьев, МН (2000). "Термокарст и взаимодействие суша–океан, регион моря Лаптевых, Россия". Permafrost and Perigalcial Processes . 11 (2): 137–152. Bibcode :2000PPPr...11..137R. doi :10.1002/1099-1530(200004/06)11:2<137::aid-ppp345>3.0.co;2-l.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  14. ^ Томирдиаро, С.В.; Рябчун, В.К. (1978). «Озерный термокарст на Нижнеанадырской низменности». Вечная мерзлота: вклад СССР во Вторую международную конференцию . Вторая международная конференция [по вечной мерзлоте]. Якутск, СССР; Вашингтон, округ Колумбия: Национальная академия наук. С. 94–100.
  15. ^ abc French, HM (2018). Перигляциальная среда . John Wiley & Sons Ltd.
  16. ^ "ОБСЕРВАТОРИЯ НА ОЗЕРЕ ТЕШЕКПУК - Обсерватория на озере Тешекпук" .
  17. ^ Чудек, Тадеаш и Демек, Яромир (1970). «Термокарст в Сибири и его влияние на развитие равнинного рельефа». Quaternary Research . 1 (1): 103–120. Bibcode :1970QuRes...1..103C. doi :10.1016/0033-5894(70)90013-X. S2CID  140683660.
  18. ^ Луото, Миска и Сеппяля, Матти (2003). «Термокарстовые пруды как индикаторы прежнего распространения пальс в финской Лапландии». Вечная мерзлота и перигляциальные процессы . 14 (1): 19–27. Bibcode :2003PPPr...14...19L. doi : 10.1002/ppp.441 . S2CID  129932317.
  19. ^ abc Burn, CR & Lewkowicz, AG (1990). «Канадские примеры рельефа – 17 регрессивных просадок оттаивания». Канадский географ . 34 (3): 273–276. Bibcode : 1990CGeog..34..273B. doi : 10.1111/j.1541-0064.1990.tb01092.x.
  20. ^ Романовский, В.; Исаксен, К.; Дроздов, Д.; Анисимов, О.; Инстанес, А.; Лейбман, М.; МакГвайр, А.Д.; Шикломанов, Н.; Смит, С.; Уокер, Д. (2017). «Изменение вечной мерзлоты и его последствия». В Symon, C. (ред.). Снег, вода, лед и вечная мерзлота в Арктике (SWIPA) . Осло, Норвегия: Программа арктического мониторинга и оценки (AMAP). стр. 65–102.

Внешние ссылки