IMPLICATIONS OF YEDOMA BANK OUTCROPS ON THE ARCTIC RIVERS SEDIMENT RUNOFF
Authors
- Sergey R. Chalov Lomonosov Moscow State University, Moscow, Russia , Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, г. Москва, Россия
- Vsevolod M. Moreydo Lomonosov Moscow State University, Moscow, Russia; Institute of Water Problems, Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia , Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, г. Москва, Россия; Институт водных проблем РАН, г. Москва, Россия
- Kristina N. Prokopeva Lomonosov Moscow State University, Moscow, Russia , Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, г. Москва, Россия
- Kristina N. Prokopeva Lomonosov Moscow State University, Moscow, Russia , Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, г. Москва, Россия
- Vasily A. Efimov Lomonosov Moscow State University, Moscow, Russia , Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, г. Москва, Россия
DOI:
https://doi.org/10.34753/HS.2022.4.2.165+ Keywords
+ Abstract
The erosion of permafrost outcrops (yedoma) in the valleys of large Arctic rivers is considered as an important source of suspended sediment and carbon inflow into the natural waters of the Lena, Kolyma, Yana, Indigirka Rivers and further into the Arctic Ocean. In the course of expeditionary studies of the Duvanny Yar Yedoma ice complex, the largest inland outcrop of permafrost, located in the lower reaches of the Kolyma river in 2019–2021 the assessments of its influence on the suspended sediments’ runoff were carried out. To analyze the scale of the turbidity plume from the ice complex and suspended sediments’ balance on the adjacent river reach we used remote sensing methods, and field measurements of turbidity, including using an acoustic Doppler current profiler. An increase of around 20% in the turbidity of the Kolyma River was revealed during the summer low-flows in the reach downstream of the yedoma. The influx of suspended matter due to the melting of the slopes of the ice complex on hot summer days in the emerging network of turbidity streams was estimated at a value of more than 5 kg/s. The effect of thermal destruction of the ice complex is confirmed by a statistically significant relationship between the length of the turbidity plume propagating from Duvanny Yar Yedoma downstream the Kolyma river and the air temperature in this area. Thus, for the first time, quantitative data have been obtained confirming the role of activation of destruction of permafrost in the formation of sediment runoff.
+ Author Biographies
+ References
Баранова Ю.П., Бискэ С.Ф. История развития рельефа Сибири и Дальнего Востока. Северо-Восток СССР. М.: Наука, 1964. 290 с.
Васильчук Ю.К., Вайкмяэ Р.А., Пуннинг Я.М., Лейбман М.О. Изотопия, палинология и гидрохимия повторно-жильных льдов органо–минерального комплекса Дуванный Яр // Доклады академи наук СССР. 1987. Т. 292. № 5. С. 1207–1211.
Васильчук Ю.К., Буданцева Н.А., Бартова А.В., Зимов С.А. Вариации стабильных изотопов кислорода в повторно-жильных льдах циклитной едомы Станчиковского Яра на реке Малый Анюй // Арктика и Антарктика. 2018. № 3. С. 37–56. DOI: 10.7256/2453-8922.2018.3.27121.
Васьковский А.П. Очерк стратиграфии антропогенных (четвертичных) отложений крайнего северо-востока Азии // Сб. статей «Геология Корякского нагорья» / Под ред. канд. геол.-минер. наук Б.Х. Егиазарова. М.: Госгортехиздат, 1963. С. 143–168.
Губин С.В. Палеопедологический анализ верхнеплейстоценовых (едомных) отложений обнажения Дуванный Яр // Бюллетень Комиссии по изучению четвертичного периода. №53.
М.: Наука, 1984. С. 125–128.
Каплина Т.Н., Гитерман Р.Е., Лахтина О.В. Дуванный яр – опорный разрез позднеплейстоценовых отложений Колымской низменности // Бюллетень Комиссии по изучению четвертичного периода. №48. М.: Наука, 1978. С. 49–65.
Кравцова В.И., Инюшин А.Н. Природное районирование дельты Лены для исследования динамики ее морского края // Материалы Международной конференции «ИнтерКарто. ИнтерГИС» (Мурманск (Россия), 30 января – 2 февраля, Токио (Япония), 20 июля 2019 г.). Москва: Издательство МГУ, 2019. С. 161–174. DOI: 10.35595/2414-9179-2019-2-25-161-174.
Магрицкий Д.В., Фролова Н.Л., Агафонова С.А., Ефимов В.А., Василенко А.Н., Сазонов А.А., Ефимова Л.Е. Гидрологические условия в устье реки Колымы летом 2019 года // Вестник Московского университета. Серия 5: География. 2022. № 1. С. 134–151.
Морейдо В.М., Чалов С.Р., Иванов В.А., Крастынь Е.А. Применение допплеровских измерителей течений для оценки стока наносов // Материалы конференции «Маккавеевские чтения» (online, 7 декабря 2020 года). М.: Издательство МГУ, 2020. С. 35–45.
Русанов Б.С., Бороденкова З.Ф., Гончаров В.Ф. Геоморфология Восточной Якутии.
Якутск: Якуткнигоиздат, 1967. 376 с.
Соловьев П.А. Аласный рельеф Центральной Якутии и его происхождение // Сборник статей «Многолетнемерзлые породы и сопутствующие им явления на территория Якутской АССР» / Под ред. Граве Н.А. М.: Изд-во Акад. наук СССР, 1962. С. 38–53.
Томирдиаро С.В. Лессово-ледовая формация верхнеплейстоценовой гиперзоны в Северном полушарии // Труды Северо-Восточного комплексного института ДВНЦ АН СССР.
Вып. 68. Магадан: Кн. изд-во, 1975. С. 170–197.
Томирдиаро С.В. Лессово-ледовая формация Восточной Сибири в позднем плейстоцене и голоцене. М.: Наука, 1980. 184 с.
Томирдиаро С.В. Черненький Б.И. Криогенно-эоловые отложения Восточной Арктики и Субарктики. М.: Наука, 1987. 196 с.
Чалов С.Р., Базилова В.О., Тарасов М.К. Баланс взвешенных наносов в дельте Селенги в конце XX-начале XXI века: моделирование по данным снимков Landsat // Водные ресурсы. 2017. Т. 44. № 3. С. 332–339. DOI: 10.7868/S0321059617030075.
Чалов С.Р., Потемкина Т.Г., Пашкина М.П., Касимов Н.С. Многолетние изменения баланса взвешенных наносов в дельтах притоков Байкала // Метеорология и Гидрология. 2019.
Т. 10. С. 50–59.
Шило Н.А., Томирдиаро С.В. Палеогеография и абсолютная геохронология позднего плейстоцена на северо-востоке Сибири // Мерзлотно-геологические процессы и палеогеография низменностей Северо-Востока Азии. Магадан, 1982. С. 9–22.
Agafonova S.A., Frolova N.A., Surkova G.V., Koltermann K.P. Modern characteristics of the ice regime of russian arctic rivers and their possible changes in the 21st centure // Geography, environment, sustainability. 2017. Т. 10. № 4. С. 4–15. DOI: 10.24057/2071-9388-2017-10-4-4-15.
Are F.E. The Contribution of Shore Thermoabrasion To the Laptev Sea // Permafrost: Proceedings of the Seventh International Conference (Yellowknife, NWT, Canada, June 23–27, 1998). Canada: Yellowknife, 1998. Collection Nordicana № 57. С. 25–30.
Chalov S.R., Liu S., Chalov R.S., Chalova E.R., Chernov A.V., Promakhova E. V., Berkovitch K.M., Chalova A.S., Zavadsky A.S., Mikhailova N. Environmental and human impacts on sediment transport of the largest Asian rivers of Russia and China // Environmental Earth Sciences. 2018. Т. 77. № 7. 274. DOI: 10.1007/s12665-018-7448-9.
Chalov S., Prokopeva K., Habel M. North to south variations in the suspended sediment transport budget within large Siberian river deltas revealed by remote sensing data // Remote Sensing. 2021.
Vol. 13. № 22. 4549. DOI: 10.3390/rs13224549.
Chavez P.S.J. Image-based atmospheric corrections – revisited and improved // Photogrammetric engineering and remote sensing. 1996. Т. 62. № 9. С. 1025–1036.
Dominguez Ruben L.G., Szupiany R.N., Latosinski F.G., López Weibel C., Wood M., Boldt J. Acoustic Sediment Estimation Toolbox (ASET): A software package for calibrating and processing TRDI ADCP data to compute suspended-sediment transport in sandy rivers // Computers and geosciences. 2020.
Т. 140. DOI: 10.1016/j.cageo.2020.104499.
Chander G., Markham B.L., Helder D.L. Summary of current radiometric calibration coefficients for Landsat MSS, TM, ETM+, and EO-1 ALI sensors // Remote Sensing of Environment. 2009. Т. 113.
№ 5. C. 893–903. DOI: 10.1016/J.RSE.2009.01.007.
Griffin C.G., Frey K.E., Rogan J., Holmes R.M. Spatial and interannual variability of dissolved organic matter in the Kolyma River, East Siberia, observed using satellite imagery // Journal of geophysical research: Biogeosciences. 2011. Т. 116. № G3. G03018. DOI: 10.1029/2010JG001634.
Hadjimitsis D.G., Clayton C.R.I., Hope V.S. An assessment of the effectiveness of atmospheric correction algorithms through the remote sensing of some reservoirs // International journal of remote sensing. 2004. Т. 25. № 18. С. 3651–3674. DOI: 10.1080/01431160310001647993.
Kirk J.T.O. The upwelling light stream in natural waters // Limnology and oceanography. 1989. Т. 34. № 8. С. 1410–1425. DOI: 10.4319/lo.1989.34.8.1410.
Kulmala M., Lappalainen H., Petäjä T., Kerminen V.-M., Viisanen Y., Matvienko G., Melnikov V., Baklanov A., Bondur V., Kasimov N., Zilitinkevich S. Pan-Eurasian experiment (PEEX) program: grand challenges in the arctic-boreal context // Geography, environment, sustainability. 2016. Т. 9. № 2. С. 5–18.
DOI: 10.15356/2071-9388_02v09_2016_01.
Latosinski F.G., Szupiany R.N., García C.M., Guerrero M., Amsler M.L. Estimation of concentration and load of suspended bed sediment in a large river by means of acoustic doppler technology // Journal of hydraulic engineering. 2014. Т. 140. № 7. C. 04014023. DOI: 10.1061/(ASCE)HY.1943-7900.0000859.
McClelland J.W., Holmes R.M., Peterson B.J., Raymond P.A., Striegl R.G., Zhulidov A. V.,
Zimov S.A., Zimov N., Tank S.E., Spencer R.G.M., Staples R., Gurtovaya T.Y., Griffin C.G. Particulate organic carbon and nitrogen export from major Arctic rivers // Global biogeochemical cycles. 2016. Т. 30. № 5. С. 629–643. DOI: 10.1002/2015GB005351.
Mueller D.S., Wagner C.R., Rehmel M.S., Oberg K.A, Rainville F. Measuring discharge with acoustic Doppler current profilers from a moving boat (ver. 2.0, December 2013) // U.S. Geological Survey Techniques and Methods, book 3, chap. A22, 2013. 95 p. DOI: 10.3133/tm3A22.
Murton J.B., Goslar T., Edwards M.E., Bateman M.D., Danilov P.P., Savvinov G.N.,
Gubin S.V., Ghaleb B., Haile J., Kanevskiy M., Lozhkin A. V., Lupachev A. V., Murton D.K.,
Shur Y., Tikhonov A., Vasil’chuk A.C., Vasil’chuk Y.K., Wolfe S.A. Palaeoenvironmental interpretation of Yedoma Silt (ice complex) deposition as cold-climate loess, Duvanny Yar, Northeast Siberia // Permafrost and periglacial processes. 2015. Т. 26. № 3. С. 208–288. DOI: 10.1002/PPP.1843.
Pokrovsky O.S., Manasypov R.M., Loiko S., Shirokova L.S., Krickov I.A., Pokrovsky B.G., Kolesnichenko L.G., Kopysov S.G., Zemtzov V.A., Kulizhsky S.P., Vorobyev S.N., Kirpotin S.N. Permafrost coverage, watershed area and season control of dissolved carbon and major elements in western Siberian rivers // Biogeosciences. 2015. Т. 12. № 21. С. 6301–6320. DOI: 10.5194/bg-12-6301-2015.
Sher A. Yedoma as a store of paleoenvironmental records in Beringida // Beringia Paleoenvironmental Workshop / Под ред. Elias S., Brigham-Grette J. 1997. С. 92–94.
Szupiany R.N., Weibel C.L., Guerrero M., Latosinski F., Wood M.S., Ruben L.G.D., Oberg K. Estimating sand concentrations using ADCP-based acoustic inversion in a large fluvial system characterized by bi-modal suspended-sediment distributions // Earth Surface Processes and Landforms. 2019. Т. 44. № 6. С. 1295–1308. DOI: 10.1002/esp.4572.
Zanina O.G., Gubin S. V, Kuzmina S.A., Maximovich S. V, Lopatina D.A. Late-Pleistocene (MIS 3-2) palaeoenvironments as recorded by sediments, palaeosols, and ground-squirrel nests at Duvanny Yar, Kolyma lowland, northeast Siberia // Quaternary science reviews. 2011. Т. 30. №17–18. С. 2107–2123. DOI: 10.1016/j.quascirev.2011.01.021.
+ Read article online
Downloads
Published
Issue
Section
License
Copyright (c) 2023 С.Р. Чалов, В.М. Морейдо, К.Н. Прокопьева, К.Н. Прокопьева, В.А. Ефимов
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.