Термокарст

Термокарст — это тип местности, характеризующийся очень неровными поверхностями болотистых впадин и небольших торосов, образующихся при льдом таянии богатой 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 метан, закись азота и углекислый газ, что способствует дальнейшему потеплению климата. при таянии вечной мерзлоты высвобождаются ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]} Кратер Батагайка в Сибири является примером крупной термокарстовой депрессии.

Термокарстовые озера

Термокарстовое озеро, называемое также проталиновым озером , тундровым озером , проталиной котловиной или тундровым прудом , ^{[ 3 ]} относится к водоему с пресной водой, обычно мелководному, который образуется во впадине, образовавшейся в результате таяния 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 Бэнкс, остров Виктория), прибрежная равнина Аляски, ^{[ 8 ]}^{[ 9 ]} интерьер Территория Юкон ^{[ 10 ]} и аллювиальные низменности Северной Евразии и Сибири. ^{[ 11 ]}^{[ 12 ]}^{[ 13 ]}^{[ 14 ]} Наличие в регионе талых озер приводит к термическому нарушению, поскольку вода нагревает почву.

Глубина вечной мерзлоты под озером обычно меньше, и если озеро достаточно глубокое, там талик присутствует . 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 ]}

Жизненный цикл озера

Инициация

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/расширение

Развитие талых 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 размеры озера, а также опуститься дно озера. ^{[ 20 ]}

Ориентированная морфология озер может принимать такие формы, как «эллиптическая, яйцеобразная, треугольная, прямоугольная, моллюсковая или D-образная». ^{[ 5 ]} и обычно встречаются 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 ]} обобщить эндогенные и экзогенные элементы, которые являются ключевыми факторами ориентации, включая:

Перераспределение прибрежных шельфов ветром, создающим изоляцию,
расположение полигональных ледяных жил, вызывающих таяние, и
эрозия речных каналов, вызывающая неоднородность отложений.

Дренаж

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 ]}

Галерея

Таяние вечной мерзлоты на острове Гершель , Канада, 2013 г.
Таяние вечной мерзлоты на острове Гершель , Канада, 2013 г.
Таяние вечной мерзлоты на острове Гершель , Канада, 2013 г.
Таяние вечной мерзлоты на острове Гершель , Канада, 2013 г.
Таяние вечной мерзлоты на острове Гершель , Канада, 2013 г.
Вечная мерзлота и лед на острове Гершель , Канада, 2012 г.

Дополнительные фотографии см. на Wikimedia Commons — Thermokarst .

См. также

Регрессивная оттепель
Уменьшение морского льда в Арктике - Потеря морского льда в Северном Ледовитом океане за последние десятилетия.
Увы – неглубокая депрессия, образовавшаяся в результате проседания вечной мерзлоты Арктики.
Кратер Батагайка – Термокарстовый кратер в Сибири, Россия.
Дегляциация - переход от полных ледниковых условий во время ледниковых периодов к теплым межледниковым условиям.
Пинго – холмик из покрытого землей льда.
Перигляциальное озеро - озеро, граничащее с ледником или ледниковым покровом.

Ссылки

^ ван Хейстеден, Дж.; Берриттелла, Дж.; Парментье, FJW; Я, 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 .
^ Нилд, Дэвид (12 декабря 2021 г.). «Учёные нашли новый источник выбросов парниковых газов в вечной мерзлоте Сибири» . НаукаАлерт . Проверено 13 декабря 2021 г.
^ Черный, РФ (1969). «Талые котловины и талые озера – обзор». Бюллетень Перигласный . 19 : 131–150.
^ Бакш, Герберт (1997). Словарь [] геотехнической инженерии . Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Спрингер.
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж Гросс, Г.; Джонс, Б. и Арп, К. (2013). «Термокарстовые озера, дренаж и дренированные котловины» . В Шредере, Дж. (ред.). Ледниковая и перигляциальная геоморфология . Трактат по геоморфологии. Том. 8. Академическая пресса. стр. 325–353. ISBN 978-0-08-088522-3 .
^ Филлипс, М.; Аренсон, Лу; Спрингман, С.М. (21–25 июля 2003 г.). Вечная мерзлота: материалы Восьмой международной конференции по вечной мерзлоте . Восьмая международная конференция по вечной мерзлоте. Цюрих, Швейцария. п. 660.
^ Маккей (1963). «Район дельты Маккензи». Мемуары географической отрасли . 8 : 202.
^ Хинкель, К.М.; Фрон, Р.К.; Нельсон, FE; Эйснер, WR; Бек, Р.А. (2005). «Морфометрический и пространственный анализ талых озер и осушенных талых озер на западно-арктической прибрежной равнине, Аляска». Вечная мерзлота и перигляциальные процессы . 16 (4): 327–342. Бибкод : 2005PPPr...16..327H . дои : 10.1002/ппп.532 . S2CID 128488528 . {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
^ Селлманн, П.В.; Браун, Дж.; Левеллен, Род-Айленд; Макким, Х.; Мерри, К. (1975). Классификация и геоморфические последствия талых озер на Арктической прибрежной равнине Аляски (Отчет). Ганновер, Нью-Хэмпшир: Исследовательская и инженерная лаборатория холодных регионов.
^ Берн, Чехия; Смит, Миссури (2–5 августа 1988 г.). «Термокарстовые озера в Мейо, территория Юкон, Канада». В Сеннесете, К. (ред.). Вечная мерзлота: Материалы Пятой Международной конференции по вечной мерзлоте . Пятая Международная конференция по вечной мерзлоте. Тапир, Тронхейм. стр. 700–705. {{cite conference}}: CS1 maint: дата и год ( ссылка )
^ Dostovalov, B.N.; Kudryavtsev, V.A. (1967). "Obshcheye mierzlotovedeniya". Moscow, RU: Moscow State University: 463. {{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется |journal= ( помощь ) CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
^ Моргенштерн, А.; Гросс, Г.; Федорова И.; Ширмейстер, Л. (2011). «Пространственный анализ термокарстовых озер и котловин едомских ландшафтов дельты Лены» . Криосфера . 5 (4): 849–867. Бибкод : 2011TCry....5..849M . дои : 10.5194/tc-5-849-2011 .
^ Романовский, Н.Н.; Хуббертен, Х.-В.; Гаврилов А.В.; Тумской, В.Е.; Типенко Г.С.; Григорьев, МН (2000). «Термокарст и взаимодействие суши и океана, регион моря Лаптевых, Россия». Вечная мерзлота и перигляциальные процессы . 11 (2): 137–152. Бибкод : 2000ПППр...11..137Р . 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 )
^ Томирдиаро, СВ; Рябчун, В.К. (1978). «Термокарстовое озеро на Нижне-Анадырской низменности». Вечная мерзлота: Вклад СССР во вторую международную конференцию . Вторая международная конференция [по вечной мерзлоте]. Якутск, СССР; Вашингтон, округ Колумбия: Национальная академия наук. стр. 94–100.
^ Jump up to: ^а ^б ^с Французский, HM (2018). Перигляциальная среда . Джон Уайли и сыновья, ООО
^ «ОБСЕРВАТОРИЯ НА ОЗЕРЕ ТЕШЕКПУК — Обсерватория на озере Тешекпук» .
^ Чудек, Тадеаш и Демек, Яроминь (1970). «Термокарст Сибири и его влияние на развитие равнинного рельефа». Четвертичные исследования . 1 (1): 103–120. Бибкод : 1970QuRes...1..103C . дои : 10.1016/0033-5894(70)90013-X . S2CID 140683660 .
^ Луото, Миска и Сеппяля, Матти (2003). «Термокарстовые пруды как индикаторы бывшего распространения палс в финской Лапландии» . Вечная мерзлота и перигляциальные процессы . 14 (1): 19–27. Бибкод : 2003ПППр...14...19Л . дои : 10.1002/ппп.441 . S2CID 129932317 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с Берн, Ч.Р. и Левкович, А.Г. (1990). «Примеры канадского рельефа - 17 регрессивных оттепелей». Канадский географ . 34 (3): 273–276. Бибкод : 1990CGeog..34..273B . дои : 10.1111/j.1541-0064.1990.tb01092.x .
^ Романовский В.; Исаксен, К.; Дроздов Д.; Анисимов О.; Инстанс, А.; Лейбман, М.; Макгуайр, AD; Шикломанов Н.; Смит, С.; Уокер, Д. (2017). «Изменение вечной мерзлоты и его последствия». В Саймоне, К. (ред.). Снег, вода, лед и вечная мерзлота в Арктике (SWIPA) . Осло, Норвегия: Программа арктического мониторинга и оценки (AMAP). стр. 65–102.

Внешние ссылки

«Климатическое предупреждение: тает Сибирь» . Новый учёный . 10 августа 2005 г. Архивировано из оригинала 23 января 2016 г. . Проверено 26 декабря 2020 г.
Драммонд, Рэйчел (10 июня 2008 г.). «Вечная мерзлота находится под угрозой из-за быстрого отступления арктического морского льда, говорится в исследовании NCAR» (пресс-релиз). УКАР. Архивировано из оригинала 18 января 2010 года . Проверено 26 декабря 2020 г.

[vanHuissteden-etal-2011-1] ван Хейстеден, Дж.; Берриттелла, Дж.; Парментье, FJW; Я, 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.). «Учёные нашли новый источник выбросов парниковых газов в вечной мерзлоте Сибири» . НаукаАлерт . Проверено 13 декабря 2021 г.

[Black-1969-3] Черный, РФ (1969). «Талые котловины и талые озера – обзор». Бюллетень Перигласный . 19 : 131–150.

[Bucksch-1997-4] Бакш, Герберт (1997). Словарь [] геотехнической инженерии . Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Спрингер.

[Grosse_2013-5] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж Гросс, Г.; Джонс, Б. и Арп, К. (2013). «Термокарстовые озера, дренаж и дренированные котловины» . В Шредере, Дж. (ред.). Ледниковая и перигляциальная геоморфология . Трактат по геоморфологии. Том. 8. Академическая пресса. стр. 325–353. ISBN 978-0-08-088522-3 .

[Phillips-etal-2003-6] Филлипс, М.; Аренсон, Лу; Спрингман, С.М. (21–25 июля 2003 г.). Вечная мерзлота: материалы Восьмой международной конференции по вечной мерзлоте . Восьмая международная конференция по вечной мерзлоте. Цюрих, Швейцария. п. 660.

[Mackay-1963-7] Маккей (1963). «Район дельты Маккензи». Мемуары географической отрасли . 8 : 202.

[Hinkel-etal-2005-8] Хинкель, К.М.; Фрон, Р.К.; Нельсон, FE; Эйснер, WR; Бек, Р.А. (2005). «Морфометрический и пространственный анализ талых озер и осушенных талых озер на западно-арктической прибрежной равнине, Аляска». Вечная мерзлота и перигляциальные процессы . 16 (4): 327–342. Бибкод : 2005PPPr...16..327H . дои : 10.1002/ппп.532 . S2CID 128488528 . {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )

[Sellmann-etal-1975-9] Селлманн, П.В.; Браун, Дж.; Левеллен, Род-Айленд; Макким, Х.; Мерри, К. (1975). Классификация и геоморфические последствия талых озер на Арктической прибрежной равнине Аляски (Отчет). Ганновер, Нью-Хэмпшир: Исследовательская и инженерная лаборатория холодных регионов.

[Burn_1988-10] Берн, Чехия; Смит, Миссури (2–5 августа 1988 г.). «Термокарстовые озера в Мейо, территория Юкон, Канада». В Сеннесете, К. (ред.). Вечная мерзлота: Материалы Пятой Международной конференции по вечной мерзлоте . Пятая Международная конференция по вечной мерзлоте. Тапир, Тронхейм. стр. 700–705. {{cite conference}}: CS1 maint: дата и год ( ссылка )

[Dostovalov-Kudryavtsev-1967-11] Dostovalov, B.N.; Kudryavtsev, V.A. (1967). "Obshcheye mierzlotovedeniya". Moscow, RU: Moscow State University: 463. {{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется |journal= ( помощь ) CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )

[Morgenstern-etal-2011-12] Моргенштерн, А.; Гросс, Г.; Федорова И.; Ширмейстер, Л. (2011). «Пространственный анализ термокарстовых озер и котловин едомских ландшафтов дельты Лены» . Криосфера . 5 (4): 849–867. Бибкод : 2011TCry....5..849M . дои : 10.5194/tc-5-849-2011 .

[Romanovskii-etal-2000-13] Романовский, Н.Н.; Хуббертен, Х.-В.; Гаврилов А.В.; Тумской, В.Е.; Типенко Г.С.; Григорьев, МН (2000). «Термокарст и взаимодействие суши и океана, регион моря Лаптевых, Россия». Вечная мерзлота и перигляциальные процессы . 11 (2): 137–152. Бибкод : 2000ПППр...11..137Р . 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 )

[Tomirdiaro-etal-1978-14] Томирдиаро, СВ; Рябчун, В.К. (1978). «Термокарстовое озеро на Нижне-Анадырской низменности». Вечная мерзлота: Вклад СССР во вторую международную конференцию . Вторая международная конференция [по вечной мерзлоте]. Якутск, СССР; Вашингтон, округ Колумбия: Национальная академия наук. стр. 94–100.

[French_2018-15] Jump up to: ^а ^б ^с Французский, HM (2018). Перигляциальная среда . Джон Уайли и сыновья, ООО

[to-16] «ОБСЕРВАТОРИЯ НА ОЗЕРЕ ТЕШЕКПУК — Обсерватория на озере Тешекпук» .

[Czudek-etal-1970-17] Чудек, Тадеаш и Демек, Яроминь (1970). «Термокарст Сибири и его влияние на развитие равнинного рельефа». Четвертичные исследования . 1 (1): 103–120. Бибкод : 1970QuRes...1..103C . дои : 10.1016/0033-5894(70)90013-X . S2CID 140683660 .

[Luoto-Seppälä-2003-18] Луото, Миска и Сеппяля, Матти (2003). «Термокарстовые пруды как индикаторы бывшего распространения палс в финской Лапландии» . Вечная мерзлота и перигляциальные процессы . 14 (1): 19–27. Бибкод : 2003ПППр...14...19Л . дои : 10.1002/ппп.441 . S2CID 129932317 .

[Burn_1990-19] Jump up to: ^а ^б ^с Берн, Ч.Р. и Левкович, А.Г. (1990). «Примеры канадского рельефа - 17 регрессивных оттепелей». Канадский географ . 34 (3): 273–276. Бибкод : 1990CGeog..34..273B . дои : 10.1111/j.1541-0064.1990.tb01092.x .

[Romanovsky-etal-2017-20] Романовский В.; Исаксен, К.; Дроздов Д.; Анисимов О.; Инстанс, А.; Лейбман, М.; Макгуайр, AD; Шикломанов Н.; Смит, С.; Уокер, Д. (2017). «Изменение вечной мерзлоты и его последствия». В Саймоне, К. (ред.). Снег, вода, лед и вечная мерзлота в Арктике (SWIPA) . Осло, Норвегия: Программа арктического мониторинга и оценки (AMAP). стр. 65–102.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]

[ 17 ]

[ 18 ]

[ 19 ]

[ 20 ]