Сейчас готовится заключительный отчет по проекту ИНТАС "Многолетняя мерзлота в бассейне р. Уса: распространение, характеристика, динамика и влияние на инфраструктуру", финансируемому грантом ИНТАС (INTAS Open 97-10984), работы по которому продолжались 27 месяцев. Сначала о получении гранта. Помимо обычных проблем, были и специфические. Первоначально заявку подали на конкурс ИНТАС-РФФИ, нас известили о получении гранта, мы выпили шампанского и приготовились приступить. Но тут в стране случилось ЭТО — август 1998 г. РФФИ немедленно взял свои слова (и финансовые обязательства) обратно. ИНТАС, лишившись поддержки РФФИ (подозреваем, впрочем, что небольшой), провел дополнительный конкурс среди проектов, уже прошедших по конкурсу, и отсеял часть из них. Нас не отсеяли. На этот раз мы не торопились с шампанским. Случилась история с коррупцией в Еврокомиссии, что вызвало новую задержку. Прошло, однако, и это, в порядке извинения нам накинули “к сроку” три месяца, и работа началась. В дальнейшем уже ИНТАС работал как часы. Проект получил название PERUSA (PERmafrost in the USA basin). Организаций-партнеров в проекте участвовало пять:
Об идее. Проект был затеян в дополнение к проекту TUNDRA, предусматривающему оценку современного состояния экосистем бассейна Усы и прогноз изменений при нескольких сценариях изменения климата. Понятно, что без данных по мерзлоте не обойтись. Проект ИНТАС и должен был закрыть этот пробел. Что планировали:
Первым этапом работ была подготовка электронной топоосновы, которая включает: полигональный и линейные слои рек (с базой данных, содержащей названия рек и некоторые их характеристики), рельеф (с отметками высот в базе данных), точечного слоя населенных пунктов (с указанием их названия в базе данных). Затем топооснова была распечатана в масштабе 1:1 млн. и группа "Полярноуралгеологии" нанесла на нее специальное содержание. Составленная этой группой мерзлотная карта была не совсем обычной. Постараемся объяснить. Мерзлота в бассейне Усы существует на пределе своего распространения: она в основном несплошная, с многочисленными таликами и "высокотемпературная", т.е. с температурами, хоть и отрицательными, но близкими к 0°С. В силу всего этого она высокодинамична, т.е. очень чутко реагирует на изменения климата в естественных циклах и антропогенные влияния. А климат, как характерно для Субарктики, очень изменчив, к тому же большинство глобальных климатических моделей прогнозируют существенное потепление в регионе в ближайшую сотню лет. Обычно для составления мерзлотных карт собираются все имеющиеся для картографируемой территории данные. Но эти данные часто получены в разные годы на протяжении большого отрезка времени, в течение которого ситуация с мерзлотой могла меняться, особенно такие характеристики, как температура мерзлоты и мощность деятельного слоя (ежегодно оттаивающего и вновь промерзающего верхнего слоя грунтов). Поэтому, строго говоря, данные, полученные несинхронно, для регионов с динамичной мерзлотой несопоставимы. А ведь карту предполагалось использовать в проекте, главной целью которого был анализ временной динамики компонентов природной среды, потому привязка мерзлотных данных к конкретному отрезку времени была особенно важна. С этой целью Н.Г. Оберман применил специальную методику и "профильтровал" исходный материал, благо было что фильтровать, благодаря значительному количеству данных, в основном, в "Полярноуралгеологии". В результате карта характеризует ситуацию на период последнего 25-летнего климатического потепления (~1971-1996). Бумажная версия карты была сканирована и отвекторизована с использованием Easy Trace 7.0. После векторизации производилось заполнение атрибутивных баз данных. Работы выполняли в ArcView 3.2 и Arc/Info. Содержание ГИС было следующим:
"Динамическая" часть проекта показала, как мерзлота реагировала на голоценовые изменения климата. Также проанализирована ее реакция на короткопериодные естественные климатические циклы. Можно было сравнить мерзлотную ситуацию в период последнего четвертьвекового потепления с таковой в период предшествующего похолодания аналогичной продолжительности путем сравнения вновь составленной карты с составленной в 70-е годы более мелкомасштабной. Это показало, что температуры мерзлоты выросли, по крайней мере в предуральской и уральской частях бассейна. Южная граница мерзлоты на Печорской низменности отступила к северу на 0-40 км, в Предуралье местами еще больше. Последнее потепление вызвало увеличение среднемноголетних величин сезонного протаивания. Размер увеличения разный в разных ландшафтах и частях бассейна, диапазон 8-24 см. Средние глубины промерзания уменьшились на 20-60 см. Температуры мерзлоты на глубине, где они "постоянны", выросли на доли градуса, опять же дифференцированно по ландшафтам (кое-где, например, под днищами осушившихся озер, они, правда, уменьшились). Эти доли градуса очень важны: ведь на больших глубинах температуры уже не зависят от сезонных изменений температур воздуха и реагируют лишь на принципиальные изменения климата. Потому многие считают, что температура грунтов — более надежный индикатор изменений климата, чем температура воздуха. Реакция мерзлоты на антропогенное изменение климата, однако, должна отличаться от ее реакции на естественные его колебания. В частности потому, что антропогенное изменение, если оно происходит/произойдет, характеризуется более быстрыми темпами. Получить некоторые, пока не очень детализированные, представления о динамике мерзлоты в случае антропогенного потепления позволило математическое моделирование. Модель была одномерной, т.е. включала только вертикальное измерение. Горизонтальное обеспечивалось подбором участ-ков в разных ландшафтах. Из трех выбранных точек от одной, к сожалению, пришлось отказаться. Для минеральной площадки моделирование уже сделано, а для торфяной будет готово через два месяца (не во всем удалось уложиться в срок). Смысл модели в том, что на график изменений температуры грунта на разных глубинах за последние несколько десятков лет (данные мониторинга Полярноуралгеологии) и параллельных изменений температуры воздуха накладывается детальный (измерения через каждые 3 часа, полученные нами) график динамики температур на тех же глубинах за последние 2 года. Затем берется климатический сценарий (разработан для бассейна Усы в Датском метеорологическом институте на основе глобальных климатических моделей). Наконец, график динамики на основе выявленного алгоритма зависимости между температурами воздуха и грунта продолжается в будущее. Конечно, это упрощенное объяснение. Модель учитывает еще наличие льда в мерзлоте: пока он тает, тепло тратится на его таяние, а не на повышение температуры мерзлоты, потому существует временной лаг между повышением температуры воздуха и повышением температуры мерзлоты. Большое значение имеют мощность снежного покрова, жидкие осадки, тип почвы и множество других факторов. Модель показала, что при потеплении климата, которое, согласно принятому сценарию, начнется около 2025 года, мерзлота на участках, подобных модельному (таких много), будет реагировать на него достаточно быстро изменением температур и льдистости. Однако, эта реакция не будет включать пропорциональное потеплению оттаивание мерзлоты, последнее будет происходить сравнительно медленно. Там, где сейчас мерзлота оттаивает летом на 1.3-1.8 м, через 60 лет после начала потепления ее поверхность опустится на глубину около 5 м, т.е. образуется так называемый несквозной талик. ГИС-анализ влияния динамики мерзлоты на инфраструктуру территории сейчас завершается. На недавнем совещании в Финляндии решили включить в рассмотрение дополнительные геологические факторы, потому об этом в следующий раз… В заключение хочется поблагодарить коллег. В группе Института биологии, работавшей по проекту (пять человек), сложилось почти идеальное распределение ролей без дублирования и незаполненных ниш. Каждый был силен в чем-то своем — один быстро изучал ресурсы, другому удавались интеллектуальные "прорывы", третий доводил все до ума и придавал форму, четвертый держал в голове все одновременно… Наверное недаром на Западе все более популярно мнение, что оптимальная организация науки — не жесткие иерархические структуры с постоянным авторитетным (авторитарным?) лидером, а гибкие группы без постоянного лидера, легко перестраивающиеся и меняющие расклад персональных ролей под каждый новый конкретный проект. к.б.н. Г. Мажитова, старший научный сотрудник; Е. Лопатин, лаборант-исследователь
Логотип -
Начало -
Общие
сведения -
Структура -
Научная деятельность 3458 посещений с 05.05.2001 |