РЕАКЦИЯ СТОКА МАЛЫХ РЕК И НАДМЕРЗЛОТНЫХ ВОД АНАДЫРСКОЙ НИЗМЕННОСТИ НА ПЕРЕПАДЫ АТМОСФЕРНОГО ДАВЛЕНИЯ
Авторы
- О.Д. Трегубов Северо-Восточный комплексный научно-исследовательский институт ДВО РАН, г. Магадан, Россия https://orcid.org/0000-0003-0280-083X
- Б.И. Гарцман Институт водных проблем РАН, г. Москва, Россия; Тихоокеанский институт географии ДВО РАН, г. Владивосток, Россия
- В.В. Шамов Тихоокеанский институт географии ДВО РАН, г. Владивосток, Россия; Институт мерзлотоведения им. П.И. Мельникова СО РАН, г. Якутск, Россия https://orcid.org/0000-0001-9310-1836
- Л.С. Лебедева Институт мерзлотоведения им. П.И. Мельникова СО РАН, г. Якутск, Россия
- А.М. Тарбеева Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, г. Москва, Россия https://orcid.org/0000-0003-2001-8147
DOI:
https://doi.org/10.34753/HS.2021.3.3.297+ Ключевые слова
+ Аннотация
В статье представлены результаты исследования источников питания и суточного режима стока рек и ручьев Анадырской низменности в меженный период 2019 года. На примере полевых материалов рассмотрена проблема воздействия скачков атмосферного давления на водно-физические свойства торфяных почв и режим стока малых рек низменностей криолитозоны. Установлено, что суточный перепад атмосферного давления амплитудой 1,2 кПа в районе реки Угольная-Дионисия, расположенной в границах Анадырской низменности на Чукотке, привел к синхронному понижению, а затем повышению уровня надмерзлотных подземных и поверхностных речных вод в бассейне реки на 2,5–7,8 см. Описаны водно-физические свойства торфяных почв, предложен механизм воздействия атмосферного давления на влагоемкость тундровых почв и сток малых рек в фазу летней межени. Рассмотрены геокриологические, гидрогеологические и гидрологические условия необходимые для проявления обнаруженного эффекта воздействия скачков атмосферного давления на речной сток. Известные механические свойства торфяного покрова тундр и водно-физические свойства органогенного горизонта тундровых почв позволили предложить гипотезу воздействия атмосферного давления на уровень надмерзлотных вод посредством изменения влагоемкости торфа при его пластично-упругой деформации. Условием положительной реакции надмерзлотного и речного стока на скачки атмосферного давления являются: контактное с торфяным горизонтом почв залегание зеркала подземных вод; неполная влагоемкость органогенного горизонта почв; преимущественное питание реки надмерзлотными водами и наличие разветвленной дренажной сети. Представляется перспективным дальнейшее изучение атмосферных барических эффектов в подземных и поверхностных водах низменностей криолитозоны, а также в болотных ландшафтах более южных широт, где имеются условия для их проявления. В ландшафтных условиях Анадырской низменности при отсутствии атмосферных осадков барические скачки уровня надмерзлотных вод могут рассматриваться как механизм дополнительной подпитки влагой корнеобитаемого слоя почв в период активной вегетации тундровой растительности. Литература: Амарян Л.С. Свойства слабых грунтов и методы их изучения. М.: Недра, 1990. 219 с. Ермичев В.А., Лобанов В.Н., Кривченкова Г.Н., Артемов А.В. Прогнозирование осадки и плотности лесных почв после проезда гусеничных машин // Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. 2006. № 2. С. 48–51. Зырянов В.Н., Хубларян М.Г. Пампинг-эффект в теории нелинейных процессов типа уравнения теплопроводности и его приложение в геофизике // Доклады академии наук. 2006. Т. 408. № 4. С. 535–538. Иванов К.Е. Водообмен в болотных ландшафтах. Л.: Гидрометеоиздат, 1975. 280 с. Каменский Г.Н., Биндеман Н.Н., Вевиоровская М.А., Альтовский М.Е. Режим подземных вод. М.-Л.: ГОНТИ, Главная редакция строительной литературы, 1938. 192 с. Лавров С.А., Марков М.Л. Оценка влияния атмосферного давления на уровень и сток грунтовых вод // Инженерные изыскания. 2018. Т. 12. № 11-12. С. 44-51. Марунич С.В., Завилейский С.В., Ливанова Н.А. Влияние изменения атмосферного давления на формирование речного стока // Известия Академии наук. Серия географическая. 1998. № 1. С. 111–115. Соколов Б.Л., Завилейский С.В., Марунич С.В. Экспериментальные исследования процессов формирования речного стока малых водосборов // Метеорология и гидрология. 1994. № 10. С. 82–91. Трегубов О.Д., Гарцман Б.И., Лебедева Л.С., Нутевекет М.А., Тарбеева А.М., Уяганский К.К., Шекман Е.А., Шепелев В.В. Ландшафтно-мерзлотные условия и факторы формирования летнего стока малых рек приморской низменности криолитозоны // Сборник докладов международной научной конференции памяти выдающегося русского ученого Юрия Борисовича Виноградова «Четвертые Виноградовские чтения. Гидрология: от познания к мировоззрению» (г. Санкт-Петербург, 23–31 октября 2020 года). Трегубов О.Д., Гарцман Б.И., Тарбеева А.М., Лебедева Л.С., Шепелев В.В. Пространственная и временная динамика источников питания и водного режима рек Анадырской низменности // Водные ресурсы. 2021. Т. 48. № 4. С. 427–438. DOI: 10.31857/S0321059621040180. Трегубов О.Д., Уяганский К.К., Нутевекет М.А. Мониторинг мерзлотно-климатических условий Анадырской низменности // География и природные ресурсы. 2020. № 2 (161). С. 143–152. DOI: 10.21782/GiPR0206-1619-2020-2(143-152). Фомин Ю.В. Природа пампинг-эффекта в прибрежной зоне // Труды Гидрометеорологического научно-исследовательского центра Российской Федерации. 2016. Вып. 361. С. 203–230. Штенгелов Р.С., Филимонова Е.А., Шубин И.С. Обработка откачки из напорного водоносного горизонта при переменном дебите и атмосферном давлении // Вестник Московского университета. Серия 4: Геология. 2017. № 3. С. 50–58. DOI: 10.33623/0579-9406-2017-3-50-58. Hylckama T.E.A.V. Water level fluctuations in evapotranspirometers // Water Resources Research. 1968. Vol. 4. Iss. 4. Рp. 761–768. DOI: 10.1029/WR004i004p00761. Lautz L.K. Estimating groundwater evapotranspiration rates using diurnal water-table fluctuations in semi-arid riparian zone // Hydrogeology Journal. 2008. Vol. 16. Iss. 3. Pp. 483–497. DOI: 10.1007/s10040-007-0239-0. Moraetis D., Efstathiou D., Stamati F., Tzoraki O., Nikolaidis N.P., Schnoor J.L., Vozinakis K. High-frequency monitoring for the identification of hydrological and bio-geochemical processes in a Mediterranean river basin // Journal of Hydrology. 2010. Vol. 389. Iss. 1-2. Pp. 127–136. DOI: 10.1016/j.jhydrol.2010.05.037. Salama R.B., Bartle G.A., Farrington P. Water use of plantation Eucalyptus camaldulensis estimated by groundwater hydrograph separation techniques and heat pulse method // Journal of Hydrology. 1994. Vol. 156. Iss. 1–4. Pp. 163–180. DOI: 10.1016/0022-1694(94)90076-0. Turk L.J. Diurnal fluctuations of water tables induced by atmospheric pressure changes // Journal of Hydrology. 1975. Vol. 26. Iss. 1–2. Pp. 1–16. DOI: 10.1016/0022-1694(75)90121-3. Zhuravin S.A., Markov M.L. Development of studies in small research basins in Russia and the most recent tasks // Proceedings of the Workshop «Status and Perspectives of Hydrology in Small Basins» (Goslar-Hahnenklee, Germany, 30 March–2 April 2009). IAHS Publ., 2010. No. 336. Р. 219–224 Амарян Л.С. Свойства слабых грунтов и методы их изучения. М.: Недра, 1990. 219 с. Ермичев В.А., Лобанов В.Н., Кривченкова Г.Н., Артемов А.В. Прогнозирование осадки и плотности лесных почв после проезда гусеничных машин // Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. 2006. № 2. С. 48–51. Зырянов В.Н., Хубларян М.Г. Пампинг-эффект в теории нелинейных процессов типа уравнения теплопроводности и его приложение в геофизике // Доклады академии наук. 2006. Т. 408. № 4. С. 535–538. Иванов К.Е. Водообмен в болотных ландшафтах. Л.: Гидрометеоиздат, 1975. 280 с. Каменский Г.Н., Биндеман Н.Н., Вевиоровская М.А., Альтовский М.Е. Режим подземных вод. М.-Л.: ГОНТИ, Главная редакция строительной литературы, 1938. 192 с. Лавров С.А., Марков М.Л. Оценка влияния атмосферного давления на уровень и сток грунтовых вод // Инженерные изыскания. 2018. Т. 12. № 11-12. С. 44-51. Марунич С.В., Завилейский С.В., Ливанова Н.А. Влияние изменения атмосферного давления на формирование речного стока // Известия Академии наук. Серия географическая. 1998. № 1. С. 111–115. Соколов Б.Л., Завилейский С.В., Марунич С.В. Экспериментальные исследования процессов формирования речного стока малых водосборов // Метеорология и гидрология. 1994. № 10. С. 82–91. Трегубов О.Д., Гарцман Б.И., Лебедева Л.С., Нутевекет М.А., Тарбеева А.М., Уяганский К.К., Шекман Е.А., Шепелев В.В. Ландшафтно-мерзлотные условия и факторы формирования летнего стока малых рек приморской низменности криолитозоны // Сборник докладов международной научной конференции памяти выдающегося русского ученого Юрия Борисовича Виноградова «Четвертые Виноградовские чтения. Гидрология: от познания к мировоззрению» (г. Санкт-Петербург, 23–31 октября 2020 года). Трегубов О.Д., Гарцман Б.И., Тарбеева А.М., Лебедева Л.С., Шепелев В.В. Пространственная и временная динамика источников питания и водного режима рек Анадырской низменности // Водные ресурсы. 2021. Т. 48. № 4. С. 427–438. DOI: 10.31857/S0321059621040180. Трегубов О.Д., Уяганский К.К., Нутевекет М.А. Мониторинг мерзлотно-климатических условий Анадырской низменности // География и природные ресурсы. 2020. № 2 (161). С. 143–152. DOI: 10.21782/GiPR0206-1619-2020-2(143-152). Фомин Ю.В. Природа пампинг-эффекта в прибрежной зоне // Труды Гидрометеорологического научно-исследовательского центра Российской Федерации. 2016. Вып. 361. С. 203–230. Штенгелов Р.С., Филимонова Е.А., Шубин И.С. Обработка откачки из напорного водоносного горизонта при переменном дебите и атмосферном давлении // Вестник Московского университета. Серия 4: Геология. 2017. № 3. С. 50–58. DOI: 10.33623/0579-9406-2017-3-50-58. Hylckama T.E.A.V. Water level fluctuations in evapotranspirometers // Water Resources Research. 1968. Vol. 4. Iss. 4. Рp. 761–768. DOI: 10.1029/WR004i004p00761. Lautz L.K. Estimating groundwater evapotranspiration rates using diurnal water-table fluctuations in semi-arid riparian zone // Hydrogeology Journal. 2008. Vol. 16. Iss. 3. Pp. 483–497. DOI: 10.1007/s10040-007-0239-0. Moraetis D., Efstathiou D., Stamati F., Tzoraki O., Nikolaidis N.P., Schnoor J.L., Vozinakis K. High-frequency monitoring for the identification of hydrological and bio-geochemical processes in a Mediterranean river basin // Journal of Hydrology. 2010. Vol. 389. Iss. 1-2. Pp. 127–136. DOI: 10.1016/j.jhydrol.2010.05.037. Salama R.B., Bartle G.A., Farrington P. Water use of plantation Eucalyptus camaldulensis estimated by groundwater hydrograph separation techniques and heat pulse method // Journal of Hydrology. 1994. Vol. 156. Iss. 1–4. Pp. 163–180. DOI: 10.1016/0022-1694(94)90076-0. Turk L.J. Diurnal fluctuations of water tables induced by atmospheric pressure changes // Journal of Hydrology. 1975. Vol. 26. Iss. 1–2. Pp. 1–16. DOI: 10.1016/0022-1694(75)90121-3. Zhuravin S.A., Markov M.L. Development of studies in small research basins in Russia and the most recent tasks // Proceedings of the Workshop «Status and Perspectives of Hydrology in Small Basins» (Goslar-Hahnenklee, Germany, 30 March–2 April 2009). IAHS Publ., 2010. No. 336. Р. 219–224.
DOI: 10.25296/1997-8650-2018-12-11-12-44-51.
СПб.: Изд-во ВВМ, 2020. С. 805–810.
DOI: 10.25296/1997-8650-2018-12-11-12-44-51.
СПб.: Изд-во ВВМ, 2020. С. 805–810.
+ Биографии авторов
eLibrary (РИНЦ) SPIN-код: 6337-8128 ORCID ID: 0000-0003-0280-083X Scopus ID: 14027558500 eLibrary (РИНЦ) SPIN-код: 7792-9120 ORCID ID: 0000-0002-5876-7015 Scopus ID: 24438012800 eLibrary (РИНЦ) SPIN-код: 4913-0239 ORCID ID: 0000-0001-9310-1836 Scopus ID: 6701600698 eLibrary (РИНЦ) SPIN-код: 6441-4823 ORCID ID: 0000-0002-7498-9902 Scopus ID: 56435708400 eLibrary (РИНЦ) SPIN-код: 2713-1484 ORCID ID: 0000-0003-2001-8147 Scopus ID: 16417752900
О.Д. Трегубов, Северо-Восточный комплексный научно-исследовательский институт ДВО РАН, г. Магадан, Россия
Б.И. Гарцман, Институт водных проблем РАН, г. Москва, Россия; Тихоокеанский институт географии ДВО РАН, г. Владивосток, Россия
В.В. Шамов, Тихоокеанский институт географии ДВО РАН, г. Владивосток, Россия; Институт мерзлотоведения им. П.И. Мельникова СО РАН, г. Якутск, Россия
Л.С. Лебедева, Институт мерзлотоведения им. П.И. Мельникова СО РАН, г. Якутск, Россия
А.М. Тарбеева, Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, г. Москва, Россия
+ Библиографические ссылки
Amaryan L.S. Svoistva slabykh gruntov i metody ikh izucheniya [Properties of Soft Soils and Methods for Their Studying]. Moscow, Publ. Nedra, 1990. 220 p. (In Russian). Ermichev V.A., Lobanov V.N., Krivchenkova G.N., Artemov A.V. Prognozirovaniye osadki i plotnosti lesnykh pochv posle proyezda gusenichnykh mashin [Forecasting of forest soil settlement and density after tracked machines pass]. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedenii. Lesnoi zhurnal [Russian Forestry Journal], 2006, iss. 2, pp. 48–51. (In Russian). Fomin Yu.V. Priroda pamping-effekta v pribrezhnoy zone [Nature of the pumping-effect in the coastal zone]. Trudy gidrometeorologicheskogo nauchno-issledovatel’skogo tsentra Rossiyskoy Federatsii [Proceedings of the Hydrometeorological Research Center of the Russian Federation], 2016, vol. 361. pp. 203–230. (In Russian; abstract in English). Hylckama T.E.A.V. Water level fluctuations in evapotranspirometers. Water Resources Research, 1968, vol. 4, iss. 4, pp. 761–768. DOI: 10.1029/WR004i004p00761. Ivanov K.E. Vodoobmen v bolotnykh landshaftakh [Water movements in mirelands]. Leningrad, Publ. Gidrometeoizdat, 1975. 280 p. (In Russian; abstract in English). Kamensky G.N., Bindeman N.N., Veviorovskaya M.A., Altovsky M.E. Rezhym podzemnykh vod [Groundwater regime]. Moscow – Leningrad, Publ. Stroitelnaya literatura, 1938. 192 p. (In Russian). Lautz L.K. Estimating groundwater evapotranspiration rates using diurnal water-table fluctuations in semi-arid riparian zone. Hydrogeology Journal, 2008, vol. 16, iss. 3, pp. 483–497. DOI: 10.1007/s10040-007-0239-0. Lavrov S.A., Markov M.L. Otsenka vliyaniya atmosfernogo davleniya na uroven' i stok gruntovykh vod [Assessment of the effect of atmospheric pressure on the level and ground waters flow]. Inzhenernye izyskaniya [Engineering Survey], 2018, vol. 12, iss. 11–12, pp. 44–51. (In Russian; abstract in English). DOI: 10.25296/1997-8650-2018-12-11-12-44-51. Marunich S.V., Zavilejsky S.V., Livanova N.A. Vliyaniye izmeneniya atmosfernogo davleniya na formirovaniye rechnogo stoka [Influence of changes in atmospheric pressure on the formation of river runoff]. Izvestiya Akademii nauk. Seriya geograficheskaya [Izvestiya RAN. Seriya Geograficheskaya], 1998, iss. 1, pp. 111–115. (In Russian). Moraetis D., Efstathiou D., Stamati F., Tzoraki O., Nikolaidis N.P., Schnoor J.L., Vozinakis K. High-frequency monitoring for the identification of hydrological and bio-geochemical processes in a Mediterranean river basin. Journal of Hydrology, 2010, vol. 389, iss. 3–4, pp. 127–136. DOI: 10.1016/j.jhydrol.2010.05.037. Salama R.B., Bartle G.A., Farrington P. Water use of plantation Eucalyptus camaldulensis estimated by groundwater hydrograph separation techniques and heat pulse method. Journal of Hydrology, 1994, vol. 156, no. 1–4, pp. 163–180. DOI: 10.1016/0022-1694(94)90076-0. Shtengelov R.S., Filimonova E.A., Shubin I.S. Analysis of multiwell pumping tests in a confined aquifer under variations in the production rate and atmospheric pressure. Moscow University Geology Bulletin, 2017, vol. 72, iss. 4, pp. 279–289. DOI: 10.3103/S0145875217040068. (Russ. ed.: Shtengelov R.S., Filimonova E.A., Shubin I.S. Obrabotka otkachki iz napornogo vodonosnogo gorizonta pri peremennom debite i atmosfernom davlenii. Moscow University Bulletin. Series 4. Geology, 2017, iss.3, pp. 50–58. DOI: 10.33623/0579-9406-2017-3-50-58). Sokolov B.L., Zavilejsky S.V., Marunich S.V. Eksperimental'nyye issledovaniya protsessov formirovaniya rechnogo stoka malykh vodosborov [Experimental studies of the processes of formation of river runoff in small catchments]. Meteorologiya i gidrologiya [Meteorology and Hydrology (Russian)], 1994, iss. 10, pp. 82–91. (In Russian). Tregubov O., Gartsman B., Lebedeva L., Nuteveket M., Tarbeeva A., Uyagansky K., Shekman E., Shepelev V. Landscape-permafrost conditions and factors of summer runoff formation of small coastal lowland rivers. E3S Web of Conferences. Fourth Vinogradov Conference «Hydrology: from Learning to Worldview» in Memory of Outstanding Russian Hydrologist Yury Vinogradov (St. Petersburg, Russia, March 20–27, 2020), 2020, art. numb. 05015. DOI: 10.1051/e3sconf/202016305015. (Russ. ed.: Tregubov O.D., Gartsman B.I., Lebedeva L.S., Nuteveket M.A., Tarbeeva A.M., Uyaganskii K.K., Shekman E.A., Shepelev V.V. Landshaftno-merzlotnye usloviya i faktory formirovaniya letnego stoka malykh rek primorskoi nizmennosti kriolitozony. Sbornik dokladov mezhdunarodnoi nauchnoi konferentsii pamyati vydayushchegosya russkogo uchenogo Yuriya Borisovicha Vinogradova «Chetvertye Vinogradovskie chteniya. Gidrologiya: ot poznaniya k mirovozzreniyu» (g. Sankt-Peterburg, 23–31 oktyabrya 2020 goda). St. Petersburg, Publ. VVM, 2020, pp. 805–810). Tregubov O.D., Gartsman B.I., Tarbeeva A.M., Lebedeva L.S., Shepelev V.V. Spatial and temporal dynamics of sources and water regime of the Ugol'naya-Dionisiya river (Anadyr lowland, Chukotka). Water Resources, 2021, vol. 48, iss. 4, pp. 521–531. DOI: 10.1134/S0097807821040187. (Russ. ed.: Tregubov O.D., Gartsman B.I., Tarbeeva A.M., Lebedeva L.S., Shepelev V.V. Prostranstvennaya i vremennaya dinamika istochnikov pitaniya i vodnogo rezhima rek Anadyrskoj nizmennosti. Vodnye resursy, 2021, vol. 48, iss. 4, pp. 427–438. DOI: 10.31857/S0321059621040180). Tregubov O.D., Uyagansky K.K., Nuteveket M.A. Monitoring merzlotno-klimaticheskikh usloviy Anadyrskoy nizmennosti [Monitoring of permafrost and climate conditions of the Anadyr lowland]. Geografiya i prirodnyye resursy [Geography and natural resources], 2020, no. 2, pp. 143–152. (In Russian; abstract in English). DOI: 10.21782/GiPR0206-1619-2020-2(143-152). Turk L.J. Diurnal fluctuation of water tables induced by atmospheric pressure changes. Journal of Hydrology, 1975, vol. 26, iss. 1–2, pp. 1–16. DOI: 10.1016/0022-1694(75)90121-3. Zhuravin S.A., Markov M.L. Development of studies in small research basins in Russia and the most recent tasks. Proceedings of the Workshop «Status and Perspectives of Hydrology in Small Basins» (Goslar-Hahnenklee, Germany, 30 March – 2 April 2009). IAHS Publ., 2010, no. 336, pp. 219–224. Zyryanov V.N., Khublaryan M.G. Pumping effect in the theory of nonlinear processes of the thermal conductivity equation type and its application in geophysics. Doklady Earth Sciences, 2006, vol. 408, iss. 4, pp. 674–677. DOI: 10.1134/S1028334X06040374. (Russ. ed.: Zyryanov V.N., Khublaryan M.G. Pamping-effekt v teorii nelineinykh protsessov tipa uravneniya teploprovodnosti i ego prilozhenie v geofizike. Doklady akademii nauk, 2006, vol. 408, iss. 4, pp. 535–538).
+ Читать статью онлайн
Скачивания
1.png)
