Смоделирован сценарии появления таликов в вечной мерзлоте Антарктиды
21.05.2024
Гидрологи Санкт‑Петербургского государственного университета совместно с коллегами из Института мерзлотоведения СО РАН и Полярной морской геологоразведочной экспедиции смоделировали сценарии возможного появления таликов — участков незамёрзшей породы в вечной мерзлоте на холмах Ларсеманн (Земле Принцессы Елизаветы, Восточная Антарктида). Изучение этих участков позволяет более точно прогнозировать возможные изменения в структуре вечной мерзлоты.
Талики — это участки незамерзающей породы среди вечной мерзлоты, над ними располагается сезонно‑талый слой, который оттаивает в тёплое время года и замерзает в холодное. Именно под этим слоем находится вечная мерзлота — порода, замерзающая в течение нескольких лет и никогда не оттаивающая до конца.
Результаты исследования, поддержанного грантом РНФ, опубликованы в научном журнале Polar Science.
Формирование и экологическая роль таликов на сегодняшний день достаточно хорошо изучены в арктической зоне. Также известно о существовании таликов в Антарктике, но в основном они находятся в нестабильном состоянии.
Возможность их формирования и механизмы развития ранее не были изучены, учёные Санкт‑Петербургского университета вместе с коллегами смоделировали процессы тепломассопереноса в вечной мерзлоте Якутии.
«Мы хотели понять, возможно ли в принципе формирование таликов в Антарктиде. Для этого мы смоделировали процессы тепломассопереноса, важные для формирования и эволюции таликов в верхней части геологического разреза холмов Ларсеманн в Восточной Антарктиде. Оказалось, что талики при определённых условиях действительно могут формироваться на этой территории. Результаты моделирования позволили нам составить четыре возможных сценария того, как это может происходить», — рассказал автор исследования, доцент кафедры гидрологии суши СПбГУ Сергей Попов.
Модель, созданная учеными, учитывает основные факторы, которые влияют на процессы тепломассопереноса. Ее основное достоинство заключается в достоверном учете теплообмена поверхности с атмосферой, что обеспечивает точность всего моделирования для рассматриваемых случаев. Разработка была использована для моделирования деградации антарктического внутриледникового озера Долк, которое расположено в том же районе.
Основными данными для модели являются характеристики среды, основанные на геологических данных. В частности, речь идет о таких показателях, как температура окружающего воздуха, влажность, скорость ветра, облачность, наличие снежного покрова и его мощность, а также высота Солнца над горизонтом и прочие данные, оказывающие влияние на формирование таликов. Чтобы модель смогла ограничить талики снизу, в нее были включены условия нижней границы в виде температуры и теплового потока. Для моделирования процессов тепломассопереноса в вечной мерзлоте учёные задают на нижней поверхности известную температуру.
Согласно первому сценарию, который получили учёные, талики в Антарктике не образовываются. Второй и третий сценарии показали, что талики не появляются, если снег растаял сразу после установления положительных температур воздуха и покрыл поверхность за 20 дней до установления отрицательных температур.
Последний разработанный сценарий предполагает, что талик образуется, когда снежный покров сохраняется даже при положительной температуре воздуха, а снег выпадает до того, как температура воздуха станет отрицательной.
Изучение субгляциальных гидрологических процессов прямыми и дистанционными методами исследований, а также с помощью математического и физического моделирования является приоритетом российских исследований в Антарктике и соответствует целям Программы фундаментальных научных исследований в Российской Федерации на период до 2030 года, а также Стратегии научно‑технологического развития, утверждённой указом президента РФ. Комплексное изучение Антарктиды является безусловным приоритетом отечественной науки.
Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РНФ и Якутского научного фонда (проект № 22‑17‑20040 «Субаэральные и подозерные талики в сплошной криолитозоне Восточной Сибири: происхождение, современное состояние и реакция на изменение климата»).
Источник: СПбГУ.