Оценка устойчивости состояния мерзлоты на шельфе Восточной Арктики при экстремальном сценарии потепления в XXI в.


https://doi.org/10.15356/2076-6734-2016-1-61-72

Полный текст:


Аннотация

Приведены результаты расчётов динамики субаквальной мерзлоты на шельфе морей Восточной Арктики до 2100  г. с учётом атмосферного воздействия, соответствующего наиболее экстремальному сценарию потепления RCP8.5. Получены пространственные изменения в состоянии подводной мерзлоты и выделены области шельфа, наиболее чувствительные к возможным климатическим изменениям. Понижение границы мёрзлых пород при заданном сценарном потеплении до конца XXI в. в зависимости от области шельфа может составить 1–11 м только в результате теплового воздействия и дополнительно 5–10 м за счёт учёта засоления порового пространства донных отложений. Расчётная мощность зоны стабильности газогидратов метана на шельфе составила около 770–870  м. При этом её верхняя граница находится на глубине 120–220  м ниже дна, что делает газогидратный слой изолированным от поверхности морского дна слоем мёрзлого грунта.

Об авторах

В. В. Малахова
Институт вычислительной математики и математической геофизики СО РАН
Россия
Новосибирск


Е. Н. Голубева
Институт вычислительной математики и математической геофизики СО РАН; Новосибирский национальный исследовательский государственный университет
Россия
Новосибирск


Список литературы

1. Анисимов О.А., Борзенкова И.И., Лавров С.А., Стрельченко Ю.Г. Современная динамика подводной мерзлоты и эмиссия метана на шельфе морей Восточной Арктики // Лёд и Снег. 2012. № 2 (118). С. 97–105.

2. Арэ Ф.Э. Теплофизические аспекты принципа Цытовича о равновесном состоянии воды и льда в мерзлых грунтах // Криосфера Земли. 2014. Т. XVIII. № 1. С. 47–56.

3. Гаврилов А.В., Романовский Н.Н., Хуббертен Х.-В. Палеогеографический сценарий послеледниковой трансгрессии на шельфе моря Лаптевых // Криосфера Земли. 2006. Т. X. № 1. С. 39–50.

4. Голубева Е.Н., Платов Г.А. Численное моделирование отклика Арктической системы океан-лед на вариации атмосферной циркуляции 1948–2007 гг. // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2009. Т. 45. № 1. С. 145–160.

5. Голубева Е.Н., Платов Г.А., Якшина Д.Ф. Численное моделирование современного состояния вод и морского льда Северного Ледовитого океана // Лёд и Снег. 2015. № 2 (130). C. 81–92.

6. Григорьев М.Н. Морфология и динамика преобразования подводной мерзлоты в прибрежно-шельфовой зоне морей Лаптевых и Восточно-Сибирского // Наука и образование. 2006. № 4. С. 104–109.

7. Денисов С.Н., Аржанов М.М., Елисеев А.В., Мохов И.И. Оценка отклика субаквальных залежей метангидратов на возможные изменения климата в XXI веке // ДАН. 2011. Т. 441. №5. С. 685–688.

8. Кузин В.И., Платов Г.А., Голубева Е.Н., Малахова В.В. О некоторых результатах численного моделирования процессов в Северном Ледовитом океане // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2012. Т. 48. № 1. С. 117–136.

9. Малахова В.В., Голубева Е.Н. О возможной эмиссии метана на шельфе морей Восточной Арктики // Оптика атмосферы и океана. 2013. Т. 26. №6. С. 452–458.

10. Разумов С.О., Спектор В.Б., Григорьев М.Н. Модель позднекайнозойской эволюции криолитозоны шельфа западной части моря Лаптевых // Океанология. 2014. Т. 54. № 5. С. 679–693. doi: 10.7868/S0030157414040091.

11. Романовский Н.Н., Тумской В.Е. Ретроспективный подход к оценке современного распространения и строения шельфовой криолитозоны восточной Арктики // Криосфера Земли. 2011. Т. XV. №1. С. 3–14.

12. Фартышев А.И. Особенности прибрежно-шельфовой криолитозоны моря Лаптевых. Новосибирск: Наука, 1993. 136 с.

13. Чувилин Е.М., Буханов Б.А., Тумской В.Е., Шахова Н.Е., Дударев О.В., Семилетов И.П. Теплопроводность донных отложений в районе губы Буор-Хая (шельф моря Лаптевых) // Криосфера Земли. 2013. Т. XVII. № 2. С. 32–40.

14. Шполянская Н.А. Мерзлотно-экологическая характеристика западного сектора Российского Арктического шельфа // Изв. Коми науч. центра УрО РАН. 2014. Вып. 3. № 19. С. 105–111.

15. Bauch H.A., Mueller-Lupp T., Taldenkova E., Spielhagen R.F., Kassens H., Grootes P.M., Thiede J., Heinemeier J., Petryashov V.V. Chronology of the Holocene transgression at the North Siberian margin // Global Planetary Change. 2001. V. 31. P. 125–139. doi:10.1016/S0921-8181(01) 00116-3.

16. Buffet B., Archer D. Global inventory of methane clathrate: sensivity to changes in the deep ocean // Earth and Planetary Science Letters. 2004. V. 227. P. 185–199. doi:10.1016/j.epsl.2004.09.005.

17. Delisle G. Temporal variability of sub-sea permafrost and gas hydrate occurrences as function of climate change in the Laptev Sea, Siberia // Polarforchung. 2000. V. 68. P. 221–225.

18. Dmitrenko I., Kirillov S., Tremblay L., Kassens H., Anisimov O., Lavrov S., Razumov S., Grigoriev M. Recent changes in shelf hydrography in the Siberian Arctic: Potential for subsea permafrost instability // Journ. of Geophys. Research. 2011. V. 116. C10027. doi:10.1029/2011JC007218.

19. Kholodov A.L., Romanovskii N.N., Gavrilov A.V., Tipenko G.S., Drachev S.S., Hubberten H.W., Kassens H. Modeling of the Offshore Permafrost Thickness on the Laptev Sea Shelf // Polarforschung. 2001. V. 69. P. 221–227.

20. Moridis G.J. Numerical studies of gas production from methane hydrates // Society of Petroleum Engineers Journal. 2003. V. 32. № 8. P. 359–370.

21. Moridis G.J., Kowalsky M.B., Pruess K. Users manual: a numerical simulator for modeling the behavior of hydrates in geologic media, HydrateResSim. Department of Energy, Contract No. DE-AC03-76SF00098. Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, CA. 2005. 285 p.

22. Nicolsky D.J., Romanovsky V.E., Romanovskii N.N., Kholodov A.L., Shakhova N.E., Semiletov I.P. Modeling sub-sea permafrost in the East Siberian Arctic Shelf: The Laptev Sea region // Journ. of Geophys. Research. 2012. V. 117. F03028. doi:10.1029/2012JF002358.

23. Petit J., Jouzel J., Raynaud D., Barkov N.I., Barnola J.-M., Basile I., Bender M., Chappellaz J., Davis M., Delaygue G., Delmotte M., Kotlyakov V.M., Legrand M., Lipenkov V.Y., Lorius C., Pépin L., Ritz C., Saltzman E., Stievenard M. Climate and atmospheric history of the past 420,000 years from the Vostok Ice Core, Antarctica // Nature. 1999. V. 399. P. 429–436.

24. Pithan F., Mauritsen T. Arctic amplification dominated by temperature feedbacks in contemporary climate models // Nature Geoscience. 2014. V. 7. P. 181–184. doi: 10.1038/NGEO2071.

25. Portnov A., Mienert J., Serov P. Modeling the evolution of climate-sensitive Arctic subsea permafrost in regions of extensive gas expulsion at the West Yamal shelf // Journ. of Geophys. Research. Biogeoscience. 2014. V. 119. P. 2082–2094. doi:10.1002/2014JG002685.

26. Romanovskii N.N., Hubberten H.W., Gavrilov A.V., Eliseeva A.A., Tipenko G.S. Offshore permafrost and gas hydrate stability zone on the shelf of East Siberian Seas // Geo-Mar. Letters. 2005. V. 25. P. 167–182. doi:10.1007/s00367-004-0198-6.

27. Shakhova N., Semiletov I., Leifer I., Rekant P., Salyuk A., Kosmach D. Geochemical and geophysical evidence of methane release from the inner East Siberian Shelf // Journ. of Geophys. Research. 2010. V. 115. C08007. doi:10.1029/2009JC005602.

28. http://www.esrl.noaa.gov/psd/data/reanalysis/reanalysis.shtml The NCEP/NCAR Reanalysis Project at the NOAA/ESRL Physical Sciences Division [Электронный ресурс]

29. http://nomads.gfdl.noaa.gov:8080/DataPortal/cmip5.jsp GFDL Data Portal – NOAA [Электронный ресурс]


Дополнительные файлы

Для цитирования: Малахова В.В., Голубева Е.Н. Оценка устойчивости состояния мерзлоты на шельфе Восточной Арктики при экстремальном сценарии потепления в XXI в. Лёд и Снег. 2016;56(1):61-72. https://doi.org/10.15356/2076-6734-2016-1-61-72

For citation: Malakhova V.V., Golubeva E.N. Estimation of the permafrost stability on the East Arctic shelf under the extreme climate warming scenario for the XXI century Ice and Snow. 2016;56(1):61-72. (In Russ.) https://doi.org/10.15356/2076-6734-2016-1-61-72

Просмотров: 599

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2076-6734 (Print)
ISSN 2412-3765 (Online)