Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературы по вопросам исследования водно-теплового режима. болот. зоны много-летней мерзлоты 6
2. Экспериментальные исследования, водноттеп-глового режима бугристых болот
2.1. Физико-географические. условия. района исследований II
2.2. Характеристика экспериментальных участков. ... 12
2.3. Методика исследований 14
3. Элементы водно-теплового. режима бугристых болот и их расчет 19
3.1. Радиационный баланс. болот 20
3.3. Влажность торфяной залежи, ........... 42
3.4. Уровень болотных вод ....... 52
3.5. Оттаивание торфяной залежи 65
3.6. Температура торфяной залежи .72
4. Общая схема расчета водно-теплового режима бугристых болот и результаты, расчета многолетних характеристик 85
4.1. Характеристика исходных материалов наблюдений за метеорологическим.режимом . . исследуемой территории 85
4.2. Схема расчета 87
4.3. Результаты расчета многолетних характерне тик.элементов водно-теплового режима
4.3.1. Радиационный.баланс и испарение с болот 105
4.3.2. Влажность торфяной залежи .......... 115
4.3.3. Оттаивание торфяной залежи, .... 118
4.3.4. Уровень болотных вод 122
4.3.5. .Температура.торфяной залежи 127
Литература 136
Приложение
- Обзор литературы по вопросам исследования водно-теплового режима. болот. зоны много-летней мерзлоты
- Физико-географические. условия. района исследований
- Радиационный баланс. болот
- Характеристика исходных материалов наблюдений за метеорологическим.режимом . . исследуемой территории
Обзор литературы по вопросам исследования водно-теплового режима. болот. зоны много-летней мерзлоты
До настоящего времени водно-тепловой режим бугристых болот практически не изучен. Это связано в основном с их географическим положением, обуславливающим весьма слабое заселение и хозяйственное освоение территории, занятой этими болотами. Развитие промышленности и освоение природных богатств северных районов Западной Сибири начато лишь в последние два десятилетия.
Преобладающее большинство работ, посвященное исследованию бугристых болот, содержит информацию о рельефе, растительности, распространении, возрасте, классификации бугристых болот и практически не освещает их водно-тепловой режим ввиду отсутствия стационарных долговременных наблюдений на этих болотах.
Впервые обследование территории рассматриваемого региона проводилось в 1913 - 1915 гг. по заданию Переселенческого управления. В результате этих обследований были получены сведения о морфологии и распространении бугристых болот. Результаты исследований рассмотрены в работах Д.А.Драницына / б / и А.А.Григорьева / 7 /.
В 30-х годах институт полярного земледелия проводил работы по выявлению кормовых угодий и оленьих пастбищ. Исследования, выполненные В.Н.Андреевым /8, 9 /, Б.Н.Город ковым /10, II, 12/ и В.С.Говорухиным /13, 14 / дали первые сведения о растительности, географическом распространении бугристых торфяников и их генезисе.
Значительный вклад в изучение типов и генезиса бугристых болот Западной Сибири внесен.Красноярским институтом леса и древесины. Под руководством Н.Й.Пьявченко в 1950-х годах были осуществлены комплексные исследования лесных биоценозов на заболоченных территориях Западной Сибири / 15, 16, 17 /, Результаты исследований бугристых болот, выполненных до 1954 г., обобщены Н.И.Пьявченко в капитальной монографии / 18 /
Исследования болот Западной Сибири, их районирование и определение абсолютного возраста болот проводились и проводятся Институтом географии АН СССР(Кац Н.Я. /I, 19 /, Нейштадтжж /20/);
Вопросы образования и распространения бугристых болот в Западной Сибири рассмотрены в работах ряда авторов / 21, 22, 23, 24, 25 /.
Физико-географические. условия. района исследований
Зона бугристых болот по уточненным данным, приведенным в работе / 2 /, занимает площадь около 425 тыс.км2. Северная ее граница проходит по линии Салехард - Ныда - Игарка, южная - по линии на 20 - 30 км южнее водораздела Сибирских Увалов. Средняя заболоченность зоны бугристых болот Западной Сибири составляет около 4($ / 30 /.
Отличительной особенностью бугристых болоте от болот центральной части Западно-Сибирской равнины является наличие многолетней мерзлоты на повышенных элементах мезорельефа болот ( буграх), а.в северных районах и на пониженных элементах мезорельефа ( топях). Сибирские Увалы, расположенные в широтном направлении ( приблизительно по параллели 63с.ш.), имеют относительно небольшую высоту ( всего около 70 - 150 м), однако, этого вполне достаточно для того, чтобы создавать некоторое препятствие для проникновения холодных воздушных арктических масс воздуха Именно это обстоятельство определяет южную границу зоны многолетней мерзлоты на болотах. Северная граница распространения бугристых болот весьма расплывчата, отдельные большие по площади массивы этого типа можно встретить вплоть до 69с.ш., т.е. уже в зоне полигональных болот.
Плоскобугристые болота занимают в среднем около 60$ от общей площади бугристых болот, а.в отдельных районах ( например, бассейн р.Пангода) до 80 - 90 . Учитывая это обстоятельство, Здесь и далее по тексту под термином."бугристые болота", употребляемым для краткости написания, следует понимать "бугристые болотные комплексные микроландшафты". экспериментальные водно-теплобалансовые исследования проводились на такого типа болотах. Пяоскобугристые болотные массивы в морфологическом отношении представляют собой сочетание мерзлых торфяных бугров высотой от 0,5 - 0,7 до 1,5 - 2,0 м с обводненными понижениями ( топями, ложбинами, западинами) / 30 /# Бугры в плане имеют сложную лопастную, прямоугольную или овальную форму. Плановые размеры бугров различные, обычно их ширина изменяется в пределах 10 - 80 м. Поверхность бугров плоская с мелкокочковатым микрорельефом, зона.развития которого составляет 30 -45 см; Склоны бугров крутые. Понижения между буграми предетав-ляют собой сплошную первичную гидрографическую сеть ( топи, ложбины) , через которую осуществляется сток с болот.
Радиационный баланс. болот
Основой энергетических ресурсов деятельного слоя почво-гру-нтов является радиационный баланс, величина которого в значительной мере определяет оттаивание, испарение, а также температурный режим болот. Величина радиационного баланса определяется суммарной солнечной радиацией, альбедо поверхности и тепловым излучением земли и атмосферы.
Наблюдения за составляющими радиационного баланса на севере Западной Сибири проводятся лишь на метеостанции Салехард. Данные наблюдений этой станции, расположенной практически на западной границе зоны бугристых болот, не могут охарактеризовать радиационный режим всей рассматриваемой зоны особенно за короткие интервалы времени ( сутки):. Поскольку расчет элементов водно-теплового режима бугристых болот можно вести лишь при наличии ежедневных данных по радиационному балансу, получение этих данных может быть осуществлено только. расчетным путем с учетом факторов» определяющих его величину.
Основным фактором, определяющим величину радиационного баланса» является суммарная солнечная радиация» зависящая в свою очередь от облачности и величины суммарной солнечной радиации при безоблачном небе / 45 /. На основе материалов 7-летних наблюдений за суммарной солнечной радиацией и облачностью произведена проверка возможности применения в условиях бугристых болот ряда существующих методов расчета суммарной солнечной радиации /46, 47, 48» 49 /. В первых двух методах приводятся эмпирические коэффициенты уменьшения суммарной солнечной радиации от количества баллов общей и нижней / 48 /, либо только общей / 46 / облачности. Расчет суммарной радиации по этим методам и сравнение вычисленных и наблюденных величин показало, что ошибки при расчете декадных значений радиации составляют в среднем 20 -4С$, максимальные - достигают 150 - 20G& Метод» предложенный А. її. Вершининым / 47 / дает значительно лучшие результаты» ошибки расчета декадных сумм суммарной радиации, как правило» не превышают !% Однако отсутствие на сетевых метеостанциях наблюдений за продолжительностью солнечного сияния» определяемого по данным гелиографа, не позволяет использовать эту методику для территории севера Западной Сибири; Поэтому, исходя из результатов выполненного анализа для определения суточных величин суммарной радиации использована методика, предложенная ІТ0 / 49 /, в которой приведены коэффициенты отношения сумм суммарной радиации при безоблачном небе в зависимости от средних значений балла общего количества облаков и балла облаков нижнего яруса, либо только от балла общего количества облаков при различных значениях полуденной высоты солнца. Поскольку указанная работа составлена для расчета составляющих радиационного баланса поверхности океана, где коэффициенты прозрачности атмосферы могут отличаться от коэффициента прозрачности атмосфері в условиях Западной Сибири, значения отношений суммарной солнечной радиации при облачном и безоблачном небе были рассчитаны по данным имеющихся 7-летних наблюдений при различной бальности облачности и полуденной высоте солнца, В результате получена серия таблиц указанных отношений для различных полуденных высот солнца (через каждые 5 ). В качестве примера в табл.3.1 приведены указанные отношения для полуденной высоты солнца 40.
Характеристика исходных материалов наблюдений за метеорологическим.режимом . . исследуемой территории
В зоне бугристых болот расположены 25 метеорологических станций с продолжительностью наблюдений от 10 до 87 лет. Учитывая длительность наблюдений и местоположение метеостанций, для расчета водно-теплового режима выбрано 12 станций (рис.2.1), которые имеют наибольшие ряды наблюдений и расположены равномерно по территории, занятой бугристыми болотами ( табл.4.1) .
Поскольку зона бугристых болот занимает весьма большую территорию и характеристики водно-теплового режима в значительной мере изменяются с севера на юг, вся зона условно разделена на две половины: северную и южную. Условная граница между ними проведена по 65с.ш. В результате такого деления 5 метеостанций (Салехард, Ныда, Уренгой, Полуй и Тазовское) оказались в северной половине, 4 метеостанции (Березово, Казым, Вум-То и Толька) в южной и 3 метеостанции ( Тарко-Сале, Мужи и Надым) практически на границе., При осреднении расчетных характеристик водно-теплового режима данные, полученные по метеостанциям Тарко-Сале, Мужи, Надым, учитывались как для северной, так и для южной частей зоны бугристых болот.
Ряды исходной метеорологической информации неоднородны во времени. Неоднородность метеорологических рядов связана.в основном с изменением методики измерений и типов приборов. Так, в 1930-х годах вместо трехсрочных наблюдений (7, 13 и 21 час) были введены 4-срочные (I, 7, 13 и 19 часов), а затем и 8-сроч-ные наблюдения. Для устранения неоднородности ряда, вызванной этой причиной построены графики связи между среднесуточной температурой, рассчитанной по 3-м и 8-ми срокам и по 4-м и 8-ми срокам. Значения среднесуточных температур воздуха, рассчитанные по 3-м и 4-м срокам исправлены. До 1930 г. метеостанции Салехард и Березово проводили наблюдения только за общей облачностью, а с 1930 г. - за общей и нижней облачностью, поэтому при разработке методики расчета суммарной солнечной радиации ( см. раздел 3.1) предложены две схемы расчета только по общей или по общей и по нижней облачности. В 50-х годах текущего столетия на сети метеостанций произведена смена дождемера с защитой Нифера на осадкомер Третьякова. Однако различие в показаниях указанных приборов относятся в основном к твердым осадкам. Поскольку в данной работе расчет производится только за теплый период года, согласно работе / 112 /, поправки к показаниям дождемера не вводились.
