Влияние ледового режима малых и средних рек криолитозоны на формирование их русел (на примере Центральной Якутии)

На малых и средних реках криолитозоны ледостав длится бóльшую часть года, и нередко ледяной покров нарастает до дна на всём протяжении или на отдельных участках. Однако его влияние на морфологию и динамику русла, сток воды, наносов, растворённых веществ, окружающие отложения практически не исследовано. На трёх малых и средних реках Центральной Якутии выполнены наблюдения за формированием и разрушением ледяного покрова, промерзанием и оттаиванием слагающих русло отложений, мутностью воды и проанализированы данные Якутского УГМС, полученные на гидропостах за 2008–2022 гг. Характер замерзания реки – нарастание ледяного покрова до дна на всём протяжении или только на отдельных участках – зависит от его морфологии. Даже при отсутствии питания реки в зимний период на наиболее глубоких (более 1.5 м) участках рек, таких как чётковидные расширения русел или плёсы в вершинах излучин, сохраняются линзы незамёрзшей воды. На промерзающих до дна участках рек лёд примерзает ко дну и берегам, и значительная часть стока половодья проходит по льду. Наличие льда в русле приводит к повышению уровней воды и увеличению скоростей водного потока, но в то же время защищает отложения на дне и берегах от оттаивания и последующего размыва. Пик расходов воды в половодье на самых малых реках проходит по льду, по мере увеличения размера реки пик расходов воды смещается на более поздние сроки, поэтому он проходит по свободному ото льда руслу. Таким образом, влияние половодья на размыв дна и берегов на промерзающих до дна участках рек оказывается снижено из-за затрат энергии водного потока в первой фазе половодья на разрушение льда, заполняющего русло, и оттаивание дна и берегов. Это явление сильнее проявляется на самых малых, имеющих меньшую тепловую энергию реках, чем на более крупных.

1. Автоматизированная информационная система государственного мониторинга водных объектов (АИС ГМВО) // Электронный ресурс. https://gmvo. skniivh.ru/ (Дата обращения 03.04.2025).

2. Аржакова С.К. Зимний сток рек криолитозоны России. Санкт-Петербург: Гос. гидрометеорол. ун-т, 2001. 209 с.

3. Арэ Ф.Э. Основы прогноза термоабразии берегов. Новосибирск: Наука, 1985. 172 с.

4. ВарламовС.П., СкачковЮ.Б., Скрябин П.Н. Результаты 35 летних мониторинговых исследований криолитозоны на стационаре “Чабыда” (Центральная Якутия) // Наука и образование. 2017. № 2. С. 34–40.

5. Горохов А.Н., Федоров А.Н. Современные тенденции изменения климата в Якутии // География и природные ресурсы. 2018. № 2. С. 111–119. https://doi.org/110.1134/S1875372818020087

6. ЛебедеваЛ.С., Баишев Н.Е., Павлова Н.А., Ефремов В.С., Огонеров В.В., Тарбеева А.М. Температура пород в слое годовых теплооборотов в районе распространения надмерзлотных таликов в Центральной Якутии // Криосфера Земли. 2023. Т. 27. № 2. С. 3–15. https://doi.org/110.15372/KZ20230201

7. Лебедева Л.С., Шамов В.В., Христофоров И.И., Павлова Н.А., Данилов К.П. Роль надмерзлотных субаэральных водоносных таликов в питании двух малых притоков реки Лены по данным натурных наблюдений // Криосфера Земли. 2025. Т. 29. № 1. С. 37–51. https://doi.org/110.15372/KZ20250104

8. Маккавеев Н.И. Сток и русловые процессы. М.: Изд-во МГУ, 1971. 115 с.

9. Максимов Г.Т., Григорьев М.Н., Большиянов Д.Ю. Формирование и распространение многолетней мерзлоты и таликов под руслами проток в дельте р. Лена // Природные ресурсы Арктики и Субарктики. 2022. Т. 27. № 3. C. 370–380. https://doi.org/10.31242/2618-9712-2022-27-3-370-380

10. Мерзлотно-ландшафтная карта Республики Саха (Якутия). Масштаб 1:1500000. / Ред. М.Н. Железняк. Якутск: ИМЗ СО РАН, 2018. 2 с.

11. Тарбеева А.М., Лебедева Л.С., Ефремов В.С., Крыленко И.В., Сурков В.В., Шамов В.В, Луценко Т.Н. Условия и процессы формирования чётковидной формы русла малой реки криолитозоны (на примере р. Шестаковки, Центральная Якутия) // Криосфера Земли. 2019. Т. 23. № 2. С. 38–49.

12. Тарбеева А.М., Сурков В.В. Четковидные русла малых рек зоны многолетней мерзлоты // География и природные ресурсы. 2013. Т. 34. № 3. С. 216–220.

13. Филиппов В.Е., Васильев И.С. Перигляциальный рельеф Лено-Вилюйского междуречья // География и природные ресурсы. 2006. № 4. С. 82–86.

14. Чеботарев А.И. Гидрологический словарь. Ленинград: Гидрометеоиздат, 1978. 308 с.

15. Чижов А.Н. Формирование ледяного покрова и пространственное распределение его толщины. Л.: Гидрометеоиздат. 1990. 128 с.

16. Agafonova S.A., Vasilenko A.N. Hazardous ice phenomena in rivers of the Russian arctic zone under current climate conditions and the safety of water use // Geography, Environment, Sustainability. 2020. V. 13. № 2. P. 43–51. https://doi.org/110.24057/2071-9388-2020-12

17. Arp C.D., Whitman M., Jones B., Grosse G., Gaglioti B., Heim K. Distribution and biophysical processes of beaded streams in Arctic permafrost landscapes // Biogeosciences. 2015. № 12 (1). P. 29–47.

18. Best H., McNamara J.P., Liberty L. Association of Ice and River Channel Morphology Determined Using Ground-penetrating Radar in the Kuparuk River, Alaska // Arctic, Antarctic and Alpine Research. 2005. V. 37. № 2. P. 157–162.

19. Costard F., Gautier F., Brunstein D., Hammadi J., Fedorov A., Yang D., Dupeyrat L.Impact of the global warming on the fluvial thermal erosion over the Lena River in central Siberia // Geophys. Research Letters. 2007. V. 34. L14501 p. http://dx.doi.org/10.1029/2007GL030212

20. Geyman E.C., Douglas M.M., Avouac J.P., Lamb M.P. Permafrost slows Arctic riverbank erosion // Nature. 2024. V. 634. P. 359–365. https://doi.org/10.1038/s41586-024-07978 w

21. Harlan M.E., Gleason C.J., Flores J.A., Langhorst T.M., Roy S. Mapping and characterizing Arctic beaded streams through high resolution satellite imagery // Remote Sensing of Environment. 2023. V. 285. 113378 p. https://doi.org/10.1016/j.rse.2022.113378

22. Kanevskiy M., Shur Y., Strauss J., Jorgenson T., Fortier D., Stephani E., Vasiliev A. Patterns and rates of riverbank erosion involving ice-rich permafrost (yedoma) in northern Alaska // Geomorphology. 2016. V. 253. P. 370–384. http://dx.doi.org/10.1016/j.geomorph.2015.10.023

23. Prowse T.D., Bonsal B.R., Duguay C.R., Lacroix M.P. River-ice break-up/freeze-up: a review of climatic drivers, historical trends and future predictions // Annals of Glaciology. 2007. N 46. P. 443–451. https://doi.org/110.3189/172756407782871431

24. Rowland J.C., Schwenk J.P., Shelef E., Muss J., Ahrens D., Stauffer S., Pilliouras A., Crosby B., Chadwick A., Douglas M.M., Kemeny P.C., Lamb M.P., Li G.K., Vulis L. Scale-dependent influence of permafrost on riverbank erosion rates // Journal of Geophysical Research: Earth Surface. 2023. V. 128. e2023JF007101 p. https://doi.org/10.1029/2023JF007101

25. Scott K.M. Effects of Permafrost on Stream Channel Behavior in Arctic Alaska // Geological Survey Professional Paper 1068. United States Government Printing Office, Washington, USA, 1978. 19 p.

26. Tananaev N. Hydrological and sedimentary controls over fluvial thermal erosion, the Lena River, central Yakutia // Geomorphology. 2016. V. 253. P. 524–533. https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2015.11.009

27. Tananaev N.I., Makarieva O.M., Lebedeva L.S. Trends in annual and extreme flows in the Lena River basin, Northern Eurasia // Geophysical Research Letters. 2016. V. 43 № 20. P. 10764–10772. https://doi.org/10.1002/2016GL070796

28. Vandermause R., Harvey M., Zevenbergen L., Ettema R. River-ice effects on bank erosion along the middle segment of the Susitna River, Alaska // Cold Regions Science and Technology. 2021. V. 85. 103239 p. https://doi.org/10.1016/j.coldregions.2021.103239

29. Walker H.J., Hudson P.F. Hydrologic and geomorphic processes in the Colville River delta, Alaska // Geomorphology. 2003. V. 56. P. 291–303. https://doi.org/110.1016/S0169-555X(03)00157-0

30. Wolman M.G., Miller J.P. Magnitude and frequency of forces in geomorphic processes // Journ. of Geology. 1960. V. 68. № 1. P. 54–74.