Главная – Журналы – Криосфера Земли 2022 номер 6

Представлены результаты микроскопического анализа 118 проб твердых атмосферных осадков (снега), отобранных в течение холодного периода 2019-2020 гг. в трех ключевых точках, расположенных в Алтайском крае в соседних Алтае-Саянской и Тоболо-Иртышской гляциологических областях и на их границе. В 45 пробах (38 %) идентифицированы адвективные пыльцевые зерна деревьев (Betula sp., Pinus sp.) и трав (Artemisia sp., семейств Astersceae, Amaranthaceae s.l. (incl. Chenopodiaceae), Fabaceae, Poaceae). Были выделены территории, с которых с воздушными массами, обусловливающими выпадение осадков в течение холодного периода года, поступали пыльцевые зерна. Адвективная пыльца полыни (Artemisia sp.) заносилась с территории Казахского мелкосопочника и была определена в снеге обеих гляциологических областей и на их границе. Пыльцевые зерна Amaranthaceae s.l. (incl. Chenopodiaceae) были занесены с равнин Казахстана и частично с открытых от снега склонов гор Алтая и Среднеобской низменности. Пыльца Fabaceae была определена только в осадках Алтае-Саянской гляциологической области, в то время как пыльцевые зерна Poaceae - в осадках Тоболо-Иртышской, а в зоне контакта этих гляциологических областей пыльцы данных таксонов не обнаружено.

В природных условиях сезоннопромерзающие и сезоннопротаивающие почвы представляют собой открытые системы с переменным составом, строением и свойствами. При этом в соответствии с нормативными документами для описания их теплового состояния используются значения теплофизических показателей, измеряемые в лабораторных условиях на образцах постоянного состава. Для учета изменчивости теплофизических свойств почв вследствие непостоянства состава и под влиянием внешних факторов предлагается методика оценки эффективных значений их объемной теплоемкости и теплопроводности посредством совместного анализа динамики температурного поля и тепловых потоков в почвах по данным многолетнего мониторинга. Мониторинг интенсивности теплового потока и температуры почв проводится на двух участках, один из которых характеризует область сезонного промерзания, другой - область сезонного протаивания почв. Разработан способ расчета эффективных коэффициентов теплопроводности и теплоемкости по данным мониторинга температуры и тепловых потоков в почвах. Предложена процедура обработки данных мониторинга, которая позволяет определять осредненные по времени эффективные значения коэффициентов теплопроводности и теплоемкости. Разработанная методика позволяет наблюдать колебания этих коэффициентов во временных рядах на фоне изменения состава и внешних факторов теплообмена в сезоннопромерзающих и сезоннопротаивающих почвах в природных условиях.

Рассматривается строительство отапливаемых зданий в условиях Арктики. Для повышения несущей способности оснований за счет их сохранения в мерзлом состоянии предложен экологически чистый теплоизоляционный материал, получаемый из арктических сырьевых ресурсов: опал-кристобалитовых и цеолитовых пород. Оценена эффективность применения теплоизоляционной подушки из гранулированной пеностеклокерамики путем численного моделирования теплового взаимодействия отапливаемого здания с мерзлым основанием. Исследовано влияние защитных экранов, конструктивных параметров здания купольной формы и толщины теплоизоляционной подушки на динамику температурного режима мерзлого основания за 30 лет в сравнении с вариантом без применения специальных инженерных мер. В результате прогнозного расчета установлено, что безопасная эксплуатация отапливаемого здания без традиционных сезонных охлаждающих устройств и проветриваемого подполья возможна только с применением защитных экранов. Здание может иметь форму не только купола, но и вытянутого эллипсоида неограниченной длины, в связи с чем должны соблюдаться такие конструктивные параметры, как ширина здания 6-8 м и толщина теплоизоляционной подушки 1.0-1.4 м. Перспективность предлагаемой технологии состоит в удешевлении арктического малоэтажного строительства, рациональном недропользовании, сохранении криолитозоны и арктических ландшафтов.

Оледенение в хребтах Северного Прибайкалья приурочено к горным хребтам, окружающим Байкальскую котловину, подстилающие породы находятся в мерзлом состоянии. Сохранившиеся ледники являются фрагментами обширного плейстоценового оледенения, их площадь неуклонно сокращается. Древесные керны позволили реконструировать климатический фон изменений оледенения в недавнем прошлом. Дендроклиматическая кривая разделяется на два периода: первый примерно до 1860-1865 гг., когда летняя температура воздуха почти всегда была ниже средней за весь рассматриваемый период (~16 °С); второй, более поздний характеризуется температурой выше средней. В ходе полевых работ было описано современное состояние оледенения региона, существующего в Байкальском, Баргузинском и Верхнеангарском хребтах. Площади оледенения определялись по спутниковым снимкам Landsat 7 и Sentinel-2 за 2000 и 2021 гг., с контролем по ортофотопланам, построенным по снимкам с беспилотного летательного аппарата в августе 2021 г. Максимальное сокращение площади за 21 год характерно для малых форм оледенения и составляет 10-30 % для основных ледников. Впервые получены характеристики температурного режима воздуха и поверхности пород по высотному профилю в Верхнеангарском хребте.

Рассмотрен результат ретроспективного анализа материалов метода дистанционного индуктивного зондирования. Материал получен в 1990-х гг. в г. Нерюнгри с целью изучения вероятностных отношений между характеристикой временного предела прочности на одноосное сжатие водонасыщенных образцов песчаника и коэффициентом, определяющим меру затухания в мерзлом массиве песчаника гармонического поля высокочастотного вертикального магнитного диполя на частоте 1.125 МГц. Показано, что закономерный рост коэффициента, вызванный снижением прочности массива песчаника, корректно описывается уравнением логистической функции. Обратная регрессионная связь адекватно описывается уравнением степенной функции и рассматривается как вероятностная модель прогноза средних значений временного предела прочности на одноосное сжатие уже не образцов, а водонасыщенного массива песчаника по значениям данного коэффициента. Относительная ошибка прогноза модели с вероятностью 70-80 % составляет ±(27.7-32.0) %. Она невелика и близка к предельно допустимой ошибке лабораторного определения средней прочности образцов скально-полускальных грунтов (±20 %). Отсюда следует возможность применения метода дистанционного индуктивного зондирования с целью районирования по категории прочности оснований инженерных сооружений в г. Нерюнгри или других местах островной криолитозоны Южной Якутии со сходными инженерно-геологическими условиями.

Рецензируется недавно вышедшая книга ведущего специалиста по инженерной геокриологии, профессора кафедры геокриологии геологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова Л.Н. Хрусталева. В ней рассматривается широкий круг задач инженерного мерзлотоведения - тепловое и механическое взаимодействие инженерных сооружений с грунтами основания, расчеты мелиоративных мероприятий, способы оценки надежности проектных решений при строительстве в криолитозоне, а также методики прогнозных расчетов для целей мониторинга объектов, возведенных на многолетнемерзлых грунтах. Это учебное пособие содержит большое количество рекомендательных и нормативных расчетов, а также некоторые ранее неопубликованные труды автора и является, по сути, настольной книгой для специалистов, занятых проектированием и расчетами инженерных сооружений, возводимых на многолетнемерзлых грунтах. Еще одной “изюминкой” книги является ее электронная составляющая - все предложенные в ней расчеты реализованы в макросах Microsoft Excel и доступны для скачивания и работы с ними, что практически исключает возможность ошибок (от пользователя требуется только ввести верные исходные данные).