В 2021-2024 гг. в целях актуализации данных о состоянии многолетнемерзлых пород в Магаданской области развернута региональная сеть термометрических скважин для мониторинга температуры горных пород в различных ландшафтных условиях. Всего к настоящему моменту пробурены 23 скважины глубиной от 5 до 30 м.

Ключевые слова: многолетнемерзлые породы, Магаданская область, региональная сеть мониторинга, термометрические скважины

В связи с развитием инфраструктуры в северных регионах страны и современным изменением климата актуальной задачей становится мониторинг температуры многолетнемерзлых пород (ММП). Отмечается недостаток знаний о трансформации толщ ММП под воздействием естественных и антропогенных изменений природно-климатических условий [Melnikov et al., 2022], который проявляется в увеличении экологического и экономического ущерба в криолитозоне.

Магаданская область (МО) является зоной повсеместного распространения ММП, за состоянием которых были организованы наблюдения на метеорологических станциях и охватывали большую часть области. В 90-е годы прошлого века сеть была сокращена до двух пунктов, а глубина наблюдений до 3,2 м, что недостаточно для территории площадью более 450 тыс. км². По этой причине необходимо возобновить и поддерживать сеть фонового геокриологического мониторинга [Сергеев и др., 2016], на основании которой возможно осуществлять качественный мерзлотный прогноз, необходимый при проектировании сооружений в зоне ММП.

В настоящее время в соответствии с поручением президента РФ Пр-1971 от 16.10.2021 организуется государственная система мониторинга состояния многолетней мерзлоты. В рамках данной программы предполагается создание не более 5 пунктов наблюдения в Магаданской области. Программа в регионе будет реализована не раньше 2025 г. Помимо этого, в вышеуказанной программе обустройство пунктов наблюдения предполагается вблизи существующих метеостанций. Практически все станции находятся в долинах рек, что не репрезентативно для горной части региона, где наблюдается разнообразие климатических условий.

В связи с этим, в 2021 г. начат проект по организации региональной сети мониторинга ММП Магаданской области. Схема расположения скважин представлена на рис. 1., а характеристики в табл. 1.

Для измерения температуры пород используются термокосы ООО «Импеданс» (Москва) длиной от 5 до 30 метров, оборудованные герметичными датчиками температуры, а также температурные датчики американской компании «HOBO» – TMCx-HD. Логгеры, подключаемые к вышеуказанным датчикам, обеспечивают автономность работы до 10 лет.

Для наблюдения за метеопараметрами, такими как температура воздуха, количество осадков, скорость и направление ветра, используется оборудование Hobo Onset RG3-M и KESTREL 5000. Приборы устанавливаются вблизи скважин с целью учета микроклимата местности, на высоте 1,5-2,0 м, смотрящими на север во избежание нагрева на солнце.

Снегомерные посты представляют собой фотоловушку со снегомерной рейкой, установленной в репрезентативной для местности точке. Фотографии делаются каждые сутки и в последующем по ним снимается высота снежного покрова, необходимая для интерпретации данных о температуре пород. Также зимой проводятся заверочные измерения высоты и плотности снежного покрова снегомером. Подробное расположение датчиков представлено в статье авторов [Макарьева и др., 2024].

На данный момент обустроено 23 термометрические скважины для наблюдения за многолетней мерзлотой. Скважины находятся на значительном расстоянии друг от друга, в различных ландшафтах. Для анализа региональных особенностей с геокриологической точки зрения было выделено 3 основных типа местности:

1) Горно-привершинный. Горные склоны и вершины хребтов, зачастую лишенные растительности и находящиеся на высоких абсолютных отметках;

2) Горно-долинный прирусловой. Прирусловые части долин рек, где широко влияние грунтовых и поверхностных вод в формировании температурного режима, обычно поймы;

3) Горно-долинный террасовый. Долины, занятые аллювиальными и флювиогляциальными террасами, лишенные постоянных водотоков, зачастую заболоченные.

Большая разница в широте и высоте местности позволяет выявить некоторые особенности высотной поясности и широтной зональности геокриологических характеристик в регионе (рис. 2, 3). Так, например, для 12 скважин, оборудованных в относительной близости к пос. Усть-Омчуг и пос. Кулу, можно выявить, что наиболее низкая температура пород достигается на вершинах гор, на высоте 1000-1200 м, а также в долинах – на высоте 600-700 м. Такое распределение является результатом инверсионного климата региона, когда холодный воздух с вершин гор спускается в долины. Скважины в интервале 700-1000 м оборудованы в прирусловых ландшафтах, из-за чего сравнивать их с данными других скважин не представляется возможным. По данным Геокриологии СССР [Замолотчикова, Зуев, 1989] потолок инверсии (интервал высоты, где отсутствует градиент изменения температуры пород) для данного региона находится на высоте 1100-1300 м [Makarieva et al., 2024]. В нашей выборке такого интервала не имеется.

В то же время уже сейчас прослеживается понижение температуры пород с юга на север для всех типов местности. Например, для надпойменных террас (скважины «Сокол», «ГП2», «CALM УО», «Поселок Кулу», «Делянкир») градиент изменения температуры пород составляет приблизительно 1°С/1°с.ш. Для других ландшафтов недостаточно данных для подобного анализа.

Скважины водосбора р. Анмангында оборудованы в 2021 году и имеют непрерывные трехлетние данные измерений. Так, на примере скв. «Сопка» и «ГП2» хорошо прослеживается различие между высокогорным типом местности и долинно-террасовым. Зимняя температура пород на глубине 1 м на скв. «Сопка» повышается, тогда как на «ГП2» зимняя температура на той же глубине то понижается, то повышается. При этом вышеуказанные факты не влияют на глубину сезонного оттаивания, которая на «ГП2» увеличилась с 0.9 м в 2022 г. до 1.2 м в 2023 г., на скв. «Сопке» – осталась неизменной 1.3 м.

По данным скважин «Сопка» и «ГП2» выявлены изменения температурного режима за 3 года наблюдений. Так, на скв. «ГП2» увеличилась глубина сезонного оттаивания, а на скв. «Сопка» повысилась зимняя температура пород. Необходимы дальнейшие наблюдения для подкрепления выводов.

Таким образом, температурный режим в пределах одного района существенно отличается в различных типах местности. Это доказывает необходимость натурных наблюдений для данного региона, практически не обеспеченного актуальными данными о геокриологических условиях.

Финансирование. Скважины пробурены и оборудованы в 2021-2022 гг. в рамках проекта НИР Санкт-Петербургского государственного университета № 94034170, в 2023-2024 гг. – в рамках проекта Российского научного фонда и Правительства Магаданской области № 23-17-20011 «Оценка рисков опасных явлений для инфраструктуры Магаданской области, вызванных климатически- и антропогенно-обусловленной трансформацией многолетнемерзлых пород».

ЛИТЕРАТУРА

Замолотчикова С.А., Зуев И.А. Юкагиро-Анюйский и Колымский регионы. Геокриология СССР. Восточная Сибирь и Дальний Восток. М.: Недра, 1989, с. 293–309.

Макарьева О.М., Абрамов Д.А., Землянскова А.А., Осташов А.А., Нестерова Н.В. Температура многолетнемерзлых пород Верхнеколымского нагорья по данным термометрических скважин за 2021–2022 годы // Криосфера Земли. 2024. Т. 28. № 3. С. 19-33. doi: 10.15372/KZ20240302

Сергеев Д.О., Станиловская Ю.В., Перльштейн Г.З., Романовский В.Е., Безделова А.П., Алексютина Д.М., Болотюк М.М., Хименков А.Н., Капралова В.Н., Мотенко Р.Г., Малеева А.Н. Фоновый геокриологический мониторинг в северном Забайкалье // Криосфера Земли. 2016. Т. XX. № 3. С. 24–32. doi: 10.21782/KZ1560-7496-2016-3(24-32)

Melnikov V.P., Osipov V.I., Brouchkov A.V., Falaleeva A.A., Badina S.V., Zheleznyak M.N. et al. Climate warming and permafrost thaw in the Russian Arctic: Potential economic impacts on public infrastructure by 2050 // Natural Hazards. 2022. Vol. 112. №. 1. P. 231-251. doi: 10.1007/s11069-021-05179-6

Makarieva O., Zemlianskova, A., Abramov D., Nesterova N., Ostashov A. Geocryological Conditions of Small Mountain Catchment in the Upper Kolyma Highland (Northeastern Asia) // Geosciences. 2024. Vol. 14, 88. doi: 10.3390/geosciences14040088

REGIONAL PERMAFROST MONITORING NETWORK IN THE MAGADAN REGION 

Abramov D.А.¹, Makarieva О.M.^2,3, Zemlianskova А.А.^2,3, Ostashov А.А.⁴, Nesterova N.V.⁴ 

¹Lomonosov Moscow State University, Moscow, Russia

² North-Eastern State University, Magadan, Russia

³ St. Petersburg State University, Institute of Earth Sciences. St. Petersburg, Russia

⁴ State Hydrological Institute, St. Petersburg, Russia 

To update data on the state of permafrost in the Magadan region in 2021-2023 a regional network of thermometric wells has been deployed to monitor the temperature of rocks in various landscape conditions. In total, 23 wells with depths from 5 to 30 m have been drilled to date. Data on the average annual temperature of rocks, the depth of seasonal thawing/freezing.

Keywords: permafrost, Magadan region, regional monitoring network, thermometric wells

Ссылка на статью: