Вечная мерзлота это почва

Вечная мерзлота

«Вечная мерзлота» (многолетняя криолитозона, многолетняя мерзлота) — часть криолитозоны, характеризующаяся отсутствием периодического протаивания. Общей площадью 35 млн км². Распространение — север Аляски, Канады, Европы, Азии, острова Северного Ледовитого океана. Районы многолетней мерзлоты — верхняя часть земной коры, температура которой долгое время (от 2—3 лет до тысячелетий) не поднимается выше 0 °C. В зоне многолетней мерзлоты грунтовые воды находятся в виде льда, её глубина иногда превышает 1 000 метров.

Содержание

Распространённость и изучение

Многолетняя мерзлота (общепринятое название — вечная мерзлота, «многолетней» вечную мерзлоту впервые стала именовать петербургская географическая научная школа) — явление глобального масштаба, она занимает не менее 25% площади всей суши земного шара. Материк, где вечная мерзлота отсутствует полностью — это Австралия, в Африке возможно её наличие только в высокогорных районах. Значительная часть современной многолетней мерзлоты унаследована от последней ледниковой эпохи, и сейчас она медленно тает. Содержание льда в промерзлых породах варьируется от нескольких процентов до 90%. В многолетней мерзлоте могут образоваться залежи газовых гидратов, в частности — гидрата метана.

Одно из первых описаний многолетней мерзлоты было сделано русскими землепроходцами XVII века, покорявшими просторы Сибири. Впервые на необычное состояние почвы обратил внимание казак Я. Святогоров, а более подробно изучили первопроходцы из экспедиций, организованных Семёном Дежнёвым и Иваном Ребровым. В специальных посланиях русскому царю они засвидетельствовали наличие особых таёжных зон, где даже в самый разгар лета почва оттаивает максимум на два аршина. Ленские воеводы П. Головин и М. Глебов в 1640 г. сообщали: «Земля-де, государь, и среди лета вся не растаивает». В 1828 г. Федор Шергин начал проходку шахты в Якутске. За 9 лет была достигнута глубина 116.4 м. Шахта Шергина шла все время в мерзлых грунтах, не вскрыла ни одного водоносного горизонта. В 40-х годах 19-го века А. Ф. Миддендорф измерил температуру до глубины 116 м. [1] С этого времени вопрос о существовании «вечной мерзлоты» уже всерьез не поднимался.

Термин «вечная мерзлота» как специфическое геологическое явление был введён в научное употребление в 1927 году основателем школы советских мерзлотоведов М. И. Сумгиным. Он определял его как мерзлоту почвы, непрерывно существующую от 2 лет до нескольких тысячелетий [2] . Слово «мерзлота» при этом чёткого определения не имело, что и привело к использованию понятия в различных значениях. Впоследствии термин неоднократно подвергался критике и были предложены альтернативные термины: многолетнемёрзлые горные породы и многолетняя криолитозона, однако они не получили широкого распространения. По длительности существования мерзлого состояния пород принято подразделять «родовое» понятие «мерзлые породы» на три видовых понятия:

• кратковременномёрзлые породы (часы, сутки),
• сезонномёрзлые породы (месяцы),
• многолетнемёрзлые породы (годы, сотни и тысячи лет).

Между этими категориями могут быть промежуточные формы и взаимные переходы. Например, сезонномерзлая порода может не протаять в течение лета и просуществовать несколько лет. Такие формы мерзлой породы называются «перелетками» [3]

65% территории России — районы многолетней мерзлоты [4] . Наиболее широко она распространена в Восточной Сибири и Забайкалье.

Самый глубокий предел многолетней мерзлоты отмечается в верховьях реки Вилюй в Якутии. Рекордная глубина залегания многолетней мерзлоты — 1 370 метров — зафиксирована в феврале 1982 года.

Учёт многолетней мерзлоты необходим при проведении строительных, геологоразведочных и других работ на Севере.

Многолетняя мерзлота создаёт множество проблем, но от неё есть и польза. Известно, что в ней можно очень долго хранить продукты. При разработке северных месторождений мерзлота, с одной стороны, сильно мешает, так как промёрзшие породы обладают высокой прочностью, что затрудняет добычу. С другой стороны, именно благодаря мерзлоте, цементирующей породы, удалось вести разработку кимберлитовых трубок в Якутии в карьерах — например, карьер трубки Удачный — с почти отвесными стенками.

Почвы районов многолетней мерзлоты

В почвах, расположенных в зоне длительной сезонной или постоянной мерзлоты, протекает комплекс своеобразных процессов, связанных с влиянием низких температур. Над мёрзлым слоем, который является водоупором, вследствие коагуляции органических веществ может происходить накопление гумуса, так называемая надмерзлотная регенерация гумуса, надмерзлотное оглеение даже при небольшом годовом количестве осадков. Образование слоев льда (шлиров) в почве приводит к разрыву капилляров, вследствие чего прекращается подтягивание влаги из надмерзлотных горизонтов к корнеобитаемому слою. Наличием мёрзлого слоя вызван целый ряд механических изменений в почвенном профиле, таких, как криотурбация — перемешивание почвенной массы под влиянием разницы температур, солифлюкция — сползание насыщенной водой почвенной массы со склонов по мёрзлому слою. Эти явления особенно широко распространены в тундровой зоне. С криогенными деформациями связывают характерный для тундр бугристо-западинный рельеф (чередование бугров пучения и термокарстовых западин), а также образование пятнистых тундр.

Под действием мороза происходит криогенное оструктуривание почвы. Отрицательные температуры способствуют переходу продуктов почвообразования в более конденсированные формы, и это резко замедляет их подвижность. Мерзлотной коагуляцией коллоидов обусловлено ожелезнение таёжных почв. С влиянием криогенных явлений некоторые исследователи связывают обогащение кремнекислотой средней части профиля подзолистых почв, рассматривая белесую присыпку как результат мерзлотной дифференциации плазмы и скелета почвы.

Источник

Вечная мерзлота

Вечная мерзлота (многолетняя криолитозона, многолетняя мерзлота) — часть криолитозоны, характеризующаяся отсутствием периодического протаивания. Общая площадь — 35 млн км².

Распространение — север Аляски, Канады, Европы, Азии, острова Северного Ледовитого океана.

Районы многолетней мерзлоты — верхняя часть земной коры, температура которой долгое время (от 2—3 лет до тысячелетий) не поднимается выше 0 °C.
В зоне многолетней мерзлоты грунтовые воды находятся в виде льда, ее глубина иногда превышает 1 000 м.

Такое явление глобального масштаба, как вечная мерзлота, занимает не менее 25% площади всей суши земного шара.

Одно из первых описаний многолетней мерзлоты было сделано русскими землепроходцами XVII века, покорявшими просторы Сибири.
Впервые на необычное состояние почвы обратил внимание казак Я. Святогоров, а более подробно изучили первопроходцы из экспедиций, организованных С. Дежневым и И. Ребровым.
В специальных посланиях русскому царю они засвидетельствовали наличие особых таежных зон, где даже в самый разгар лета почва оттаивает максимум на 2 аршина.
Ленские воеводы П. Головин и М. Глебов в 1640 г. сообщали: «Земля-де, государь, и среди лета вся не растаивает». В 1828 г. Ф. Шергин начал проходку шахты в Якутске.
За 9 лет была достигнута глубина 116,4 м.
Шахта Шергина шла все время в мерзлых грунтах, не вскрыла ни одного водоносного горизонта.
В 40-х гг. 19 го века А. Ф. Миддендорф измерил температуру до глубины 116 м.
С этого времени вопрос о существовании «вечной мерзлоты» уже всерьез не поднимался.

Термин «вечная мерзлота» как специфическое геологическое явление был введен в научное употребление в 1927 г. основателем школы советских мерзлотоведов М. И. Сумгиным.
Он определял его как мерзлоту почвы, непрерывно существующую от 2 лет до нескольких тысячелетий.
Слово «мерзлота» при этом четкого определения не имело, что и привело к использованию понятия в различных значениях.
Впоследствии термин неоднократно подвергался критике и были предложены альтернативные термины: многолетнемерзлые горные породы и многолетняя криолитозона, однако они не получили широкого распространения.

По длительности существования мерзлого состояния пород принято подразделять «родовое» понятие «мерзлые породы» на 3 видовых понятия:

• кратковременномерзлые породы (часы, сутки),
• сезонномерзлые породы (месяцы),
• многолетнемерзлые породы (годы, сотни и тысячи лет).

Между этими категориями могут быть промежуточные формы и взаимные переходы.
Например, сезонномерзлая порода может не протаять в течение лета и просуществовать несколько лет.
Такие формы мерзлой породы называются «перелетками».

65% территории России — районы многолетней мерзлоты.
Наиболее широко она распространена в Восточной Сибири и Забайкалье.

Источник

Таяние вечной мерзлоты и эмиссия парниковых газов

Данная публикация является транскрибацией очень интересного видео руководителя Северо-Восточной научной станции РАН Сергея Зимова. Ценность его выступление заключается в том, что он является практиком, который большое количество времени провел на севере на научной станции и потому предлагает реальные данные. Если вам удобнее просмотреть видео длинною в 1 час, то его можно сделать по этой ссылке.

Существует ли потепление?

Раньше в районе научной станции 15 октября можно было по речному льду уже проехать на грузовике, а теперь 15 октября речка не замерзает и приходится использовать лодку. Тоже самое касается конца мая: раньше в это время реки были покрыты льдом и по ним шли груженые грузовики, а сейчас в это время нужно использовать лодку. В молодости Сергея Зимова температура мерзлоты составляла -6 / -7 градусов, а сейчас во многих местах -5 / -3, а где- то уже и -1 градуса.

Начала таять вечная мерзлота. Причем из- за того, что верхняя часть мерзлоты представляет из себя землю, разделенную целыми глыбами льда, то происходит эрозия почвы, и через образовавшиеся щели таяние происходит достаточно быстро. В некоторых местах скорость таяния достигает 20 см в год. В свою очередь нижний слой вечной мерзлоты практически полностью состоит изо льда. Поэтому со временем из- за вытаивания нижних слоев север Сибири опустится примерно на 20 метров (с разрушением всей текущей инфраструктуры).

Были проведены эксперименты по вытаиванию мерзлоты с помощью снятия верхнего «защитного» слоя земли. За первый год произошло опускание почвы на 1.2 метра, а со временем это значение составило 6 метров.

Характер почв вечной мерзлоты

Земляная толща содержит большое количество костей и органики. В предыдущие эпохи природа в этом месте была другой: покрытая травой высокопродуктивная степь с большим количеством бизонов и мамонтов. Все почвы пронизаны корнями растений, поэтому в гумусе сохранилось много органики и спящих микробов. При текущем оттаивании микробы просыпаются и начинают доедать то, что не съели в прошлые эпохи. Поэтому когда толща оттаивает, то в сухой почве выделяется углекислый газ, а в переувлажненной почве- метан (который обладает в 20 раз большим парниковым эффектом).

Характер гниения органики.
Почвы богаты органикой не только в верхнем слое (1-2 метра), как в остальных частях нашей планеты, а и в более глубоких слоях (до 10 метров). Подобная ситуация сложилась из- за постепенного замерзания нижних слоев грунта. Органики зачастую настолько много, что из- за эффекта «навозной кучи» к началу зимы промерзание грунта составляет всего 30 см, против 1.2 для обычных почв, при этом в толще грунта температура сохраняется на уровне +6 градуса. Таким образом за счет биологического разогрева увеличивается сезон перегнивания органики.

В прошлом году в местах с большим снежным покровом грунты не замерзал вовсе. Те же наблюдения подтвердили ученые из Аляски: в местах с большим снежным покровом из- за гниения и последующего разогрева почва не замерзала вовсе.

За счет выделения воды при оттаивании мерзлоты появляется большое количество озер. Последние являются причиной анаэробного гниения толщи и как следствие- выделения метана.

Причем анаэробный процесс гниения происходит не только из- за обводнения грунта. В результате проведения экспериментов выяснилось, что микробам на глубине выше 1.2 метра не хватает кислорода: он весь был съеден микробами из верхних слоев грунта. Поэтому нижние слои грунта гниют по анаэробному циклу с выделением метана, обладающего сильным парниковым эффектом. Таким образом даже в сухой почве идет метаногенез.

Объем катастрофы.
Если перечислить крупные бассейны углерода, то (в млрд.тонн):

• Годовая индустриальная эмиссия углерода в год: 8
• Содержание углерода в атмосфере — 200
• Запасы углерода в тропических лесах — 140
• Запасы углерода в вечной мерзлоте — 1670

Причем примерно 1/3 углерода вечной мерзлоты находится в поверхностном слое и оттает примерно за следующие 20- 30 лет.

Интересно, что большинство экологов активно борятся с этими данными. Это видно в том числе по другим источникам: как только вопрос заходит о таянии вечной мерзлоты ученые сразу меняют тему и не хотят ни подтверждать, ни опровергать эти данные. Поэтому опубликовать статьи на эту тему практически невозможно. Научное сообщество объявило бойкот этим данным.

Из других источников добавлю, что ученые нашли периоды в жизни нашей планеты, когда содержание углерода было примерно таким же как сейчас. В эти периоды при удвоении содержания углерода в атмосфере происходило повышение температуры на 5-6 градусов. Если учесть, что в вечной мерзлоте в мобильной форме находится 2 атмосферы углерода, то можно ожидать повышения температуры на 10 градусов. Причем эти расчеты рассматривают оптимистичный аэробный цикл гниения органики (при доступе кислорода).

Таким образом мы можем сделать вывод о предстоящих достаточно сильных изменениях климата.

Источник