Промерзание сезонно-талого слоя многолетней мерзлоты в долине реки Грен (о. Западный Шпицберген)

Представлены результаты геокриологических наблюдений зимой 2023/24 г. в долине р. Грен (Земля Норденшельда, о. Западный Шпицберген), дополненные модельными оценками скорости промерзания сезонно-талого слоя, условий начала его деградации в зависимости от метеоусловий и теплофизических свойств грунтов. Наблюдения и расчеты с помощью простой термодинамической модели показали, что в условиях зимы 2023/24 г. полное промерзание грунта в Грендалене происходит в течение первых полутора месяцев зимы. Вариации температуры воздуха с –5.7 до –9.7 °C и мерзлоты с –2.25 до –4.25 °C приводят к сокращению времени полного промерзания грунта с 75 до 30 и с 55 до 40 суток. В отсутствии снега при росте начальной глубины сезонно-талого слоя (СТС) с 1 до 2 м время промерзания увеличивается с 20 до 90 суток. При превышении высоты снежного покрова и начальной толщиной СТС некоторых критических значений (например, 1.5 и 1.6 м соответственно) возможно появление несливающейся мерзлоты. В отсутствии снега критическая влажность грунта, превышение которой исключает слияние фронтов промерзания в течение холодного периода, близка к 21%. Зависимость скорости промерзания от пористости грунта при её росте с 0.24 до 0.44 уменьшается с 62 до 32 суток. По сравнению с суглинком, супесь и гравийно-галечный грунт характеризуются меньшим временем промерзания — примерно в полтора раза с 45 до 32 суток. При понижении температуры начала промерзания от 0 до ‒0.2 °C время слияния фазовых фронтов возрастает с 46 до 50 суток. По результатам измерений и моделирования сделан вывод о термической стабильности мёрзлых пород в районе наблюдений, который, с известными оговорками, можно распространить на другие бесснежные районы полярных пустынь архипелага.

Шпицберген, многолетняя мерзлота, сезонно-талый слой, наблюдения, моделирование,

1. Анциферова А.Р., Мокротоварова О.И., Сиеккинен Е.Д. Изменения климата на архипелаге Шпицберген. Климатические особенности зимы 2013–2014 гг. // Комплексные исследования природы Шпицбергена. 2014. Вып. 12. С. 16–21.

2. Верба М.Л. Коллекторные свойства пород осадочно- го чехла архипелага Шпицберген // Нефтегазовая геология. Теория и практика. 2013. Т. 8. № 1. С. 1–45. https://doi.org/10.17353/2070-5379/5_2013

3. Грунтоведение / Под ред. В.Т. Трофимова. 6-е изд., перераб. и доп. М.: Изд-во МГУ, 2005. 1024 с.

4. Гунар А.Ю., Кошурников А.В., Балихин Е.И., Розенберг В.В. Результаты термометрии в первых скважинах Государственной системы фонового мониторинга состояния многолетней мерзлоты на Шпицбергене и в Норильске // Рельеф и четвертичные образования Арктики, Субарктики и Северо-Запада России: Материалы ежегодной конференции по результатам экспедиционных исследований. 2024. Вып. 11. С. 501–506. https://doi.org/10.24412/2687-1092-2024-11-501-506

5. Веркулич С.Р., Демидов Н.Э., Анисимов М.А. Разработка проекта организации мониторинга многолетнемёрзлых грунтов высокоширотной Арктики на базе наблюдательной сети Росгидромета // Российские полярные исследования. 2021. № 1 (43). С. 23–27.

6. Демидов Н.Э., Гунар А.Ю., Зайцева Д.К., Ежиков И.С., МасловскийА.С., Морозов А.П., Сидорова О.Р., Степанец А.А., Угрюмов Ю.В. Формирование сезонно-талого слоя на островах Евразийского сектора Арктики // Метеорология и гидрология. 2025. № 9. С. 11–23. https://doi.org/10.52002/0130-2906-2025-9-11-23

7. Демидов Н.Э., Гунар А.Ю., Демидов В.Э., Неверов И.А., Новиков А.Л., Угрюмов Ю.В. Деградация мерзлоты и инфраструктура российских поселков Баренцбург и Пирамида на архипелаге Шпицберген // ГЕОРИСК. Международный научный журнал. 2024. Т. XVIII. № 2. С. 20–34.

8. Котляков В.М., Осокин Н.И., Сосновский А.В. Динамика сезонно-талого слоя на Шпицбергене и Антарктическом полуострове в XXI в. по результатам моделирования // Лёд и Снег. 2020. Т. 60. № 2. С. 201–212. https://doi.org/10.31857/S2076673420020034

9. Осокин Н.И., Сосновский А.В. Динамика параметров снежного покрова, влияющих на устойчивость многолетней мерзлоты на архипелаге Шпицберген // Лёд и Снег. 2016. Т. 56. № 2. С. 189–198. https://doi.org/10.15356/2076-6734-2016-2-189-198

10. Осокин Н.И., Сосновский А.В., Накалов П.Р., Чернов Р.А., Лаврентьев И.И. Климатические изменения и возможная динамика многолетнемёрзлых грунтов на архипелаге Шпицберген // Лёд и Снег. 2012. № 2 (118). С. 115–120. РД 52.17.925—2023

11. Руководство по организации и осуществлению Государственного фонового мониторинга состояния многолетней мерзлоты на государственной наблюдательной сети. СПб., 2023. 42 с.

12. Роман Л.Т., Царапов М.Н., Котов П.И., Волохов С.С., Мотенко Р.Г., Черкасов А.М., Штейн А.И., Костоусов А.И. Пособие по определению физико-механических свойств промерзающих, мерзлых и оттаивающих дисперсных грунтов. М.: Изд-во “Книжный дом “Университет”, 2018. 188 с.

13. СНиП 2.02.04-88. Основания и фундаменты на многолетнемёрзлых грунтах. М.: Стройиздат, 1990. 53 с.

14. Сосновский А.В. О применимости автомодельного решения к оценке влияния параметров снежного покрова на промерзание грунтов // МГИ. 2001. Вып. 90. С. 202–205.

15. Хабибуллин И.Л., Солдаткин М.В. Динамика промерзания сезонно-талого слоя криолитозоны с учётом наличия снежного покрова // Вестник Башкирского университета. 2012. Т. 17. № 2. С. 843–846.

16. rp5.ru // Электронный ресурс. URL: http://rp5.ru/archive.php?wmo_id=20107 (Дата обращения: 20.05.2025).

17. Antsiferova A.R., Mokrotovarova O.I., Siekkinen E.D. Climate change of the Svalbard Archipelago. Climatic features of the winter 2013-2014. Integrated Investigations of the Environment of the Svalbard Archipelago and the Adjacent Continental Shelf Area. 2014, Iss. 12. P. 16–21.

18. Etzelmüller B., Schuler T.V., Isaksen K., Christiansen H. H., Farbrot H., Benestad R. Modeling the temperature evolution of Svalbard permafrost during the 20th and 21st century // The Cryosphere. 2011. V. 5. P. 67–79. https://doi.org/10.5194/tc-5-67-2011

19. Hanssen-Bauer I., Førland E.J., Hisdal H., Mayer S., Sandø A.B., Sorteberg A. Climate in Svalbard 2100 — A knowledge base for climate adaptation. Norway: Norwegian Centre of Climate Services (NCCS) for Norwegian Environment Agency (Miljødirektoratet), 2019. 208 p.

20. Iavid E. Ia., Kondakova V.N., Polyakov V.I., Abakumov E.V. Diversity and main properties of soils of the Gronfjord area (Svalbard archipelago) // Czech Polar Reports. 2018. V. 8 (1). P. 43–59. https://doi.org/10.5817/CPR2018-1-4

21. Topografisk rasterkart for Svalbard // Электронный ресурс. URL: https://doi.org/10.21334/ NPOLAR.1990.44CA8C2A (Дата обращения: 20.05.2025).