описание

В рамках активного освоения арктических регионов и наблюдающегося потепления климата, необходимые сведения о характеристиках мерзлоты, динамике метеорологических условий, освоении водных ресурсов. Площадь освоения земель горнодобывающими предприятиями увеличивается, нарушая естественные природные условия, что способствует развитию опасных гидрологических и криогенных явлений. Цель проекта – оценка изменения процессов водообмена в горной криолитозоне Северо-Востока России на основе современных и исторических данных в результате потепления климата и антропогенного вмешательства. Основным результатом проекта стала действующая круглогодично сеть мониторинга процессов горной криолитозоны в Магаданской области. За три года получены актуальные сведения о состоянии многолетнемерзлых пород, динамике наледеобразования, гидрологических и гидрогеологических процессах. На основе геофизических методов получены уникальные фундаментальные данные, раскрывающие строение наледных полян гигантских наледей. Анализ изотопного состава осадков, наледного льда, речного стока в пределах ключевых участков позволил оценить соотношение различных типов природных вод в структуре речного стока и его динамику в результате влияния различных факторов. Получены данные о динамике мерзлоты в различных ландшафтах и под воздействием различных факторов. Впервые на территории Магаданской области разбита площадка CALM для длительных наблюдений за динамикой сезонно талого слоя. Проведено картирование и типизация ландшафтов на ключевых участках. Впервые проведена оценка нарушенных ландшафтов Магаданской области, составлен их атлас. Полученные данные актуальны для решения прикладных задач освоения территорий Северо-Востока, адаптации региона к последствиям изменения климата.

описание для неспециалистов

На Колыме, как и во всей Арктике меняется климат. Это приводит к негативным последствиям и ущербам, связанным как с протаиванием мерзлоты, так и повышением частоты и интенсивности опасных природных явлений. Усиливаются природные и техногенные риски, они влияют на безопасную и эффективную эксплуатацию существующей и проектируемой инфраструктуры. По оценкам Росавтодора ежегодные затраты на компенсацию геокриологических рисков для дорожной сети Северо-Востока составляют около 1.2-1.8 млрд рублей в год. Изменения условий залегания мерзлоты стали причиной деформации здания Магаданского аэропорта, а каждый год более интенсивное оттаивание ледяных линз приводит к деформации и разрушению дорожного покрытия, жилых зданий и инфраструктуры. В настоящее время в области развиваются инфраструктурные проекты, наращиваются объемы добычи драгоценных металлов. При реализации этих проектов необходимо учитывать изменения природной среды и резервировать надежность зданий и сооружений на будущее. Проблема очевидна – необходима своевременная адаптация всех сфер жизнедеятельности к изменениям. Именно поэтому Президентом и Правительством Российской Федерации даны распоряжения подготовки планов адаптации регионов страны к изменениям климата. Для решения указанных проблем необходимы актуальные данные о состоянии окружающей среды, многолетней мерзлоты, гидрологическом режиме. В результате выполнения проекта в Магаданской области создана сеть мониторинга и специальных исследований на объектах горной криолитозоны. На основе современных приборов получены уникальные данные высокого временного разрешения, которые позволят оценить воздействие изменения климата на природную среду и дать прогноз ее трансформации в будущем.

основные результаты по проекту в целом

1.Действующая сеть мониторинга природных процессов горной криолитозоны Северо-Востока включает в себя следующие пункты наблюдений: 1) круглогодичные – две автоматические метеорологические станции, девять термометрических скважин глубиной до 15 м, три гидрогеологические скважины; 2) сезонные в летний период – три гидрологических поста, не менее четырех осадкомеров в различных высотных зонах; 3) сезонные в зимний период – снеговая подушка, девять автоматических пунктов наблюдений за снежным покровом.
2.На ключевых участках (бассейн р. Анмангынды и Колымская водно-балансовая станция) продолжены наблюдения за гидрологическим режимом рек, получены данные высокого временного разрешения об уровнях и температуре воды, расходах воды, гидрохимическом и изотопном составе вод. На основании анализа полученных данных удалось установить различия гидрологического режима рек, оценить влияние основных факторов на формирование гидрологического режима.
3.Сеть мониторинга за многолетнемерзлыми породами из девяти термометрических скважин в различных ландшафтах и высотных условиях горной криолитозоны Северо-Востока позволила получить актуальные данные о характеристиках мерзлоты, а также оценить влияние различных факторов на ее динамику. Результаты анализа данных термометрических скважин показал, что промерзание грунта начинается в октябре и может сохраняться до мая. Полное оттаивание наблюдается к концу августа – началу сентября. Средняя годовая температура грунта на глубине нулевых температур изменяется от -0.1 до -3.2℃.
4.Получены данные на оборудованной авторами проекта площадке CALM за глубиной сезонно-талого слоя. Наблюдения проводятся по стандартной методике программы CALM. В 2022-2023 гг. средняя максимальная глубина протаивания не превысила 50 см. В 2023 г. данные площадки могут быть интегрированы в международную базу.
5.На основе данных гидрогеологических скважин установлено, что динамика уровня и температуры подземных вод в разных частях наледной поляны имеет разный характер. В зоне активного формирования наледи наблюдаются резкие колебания уровня воды в зимний период при температуре +0.01℃. В части наледной поляны, где в этом году лед не образовывался годовая амплитуда колебания уровня воды составила 40 см, что говорим о транзитном прохождение подземных вод. Скважина, оборудованная в долине руч. Солонцового, позволила показать типичный режим подземных вод в таликовой зоне.
6.В 2021-2023 гг. с помощью беспилотного летательного аппарата проведены режимные съемки наледной поляны гигантской Анмангындинской наледи для установления морфометрических характеристик наледи. На данный момент проводится обработка большого массива данных, который позволит проследить динамику наледи не только в теплый период, но и в зимний. Данные о динамике наледи, а также динамике уровней подземных вод в зоне наледеобразования уникальные и имеют практическую значимость для решения задач противоналедных мероприятий.
7.За период выполнения проекта отобрано более 1000 проб проб воды подземных источников, рек, ручьев, озер, выпадающих жидких осадков, поверхностных емкостей задержания, подземного льда и снега перед снеготаянием для определения содержания стабильных изотопов (дейтерия и кислорода 18) и гидрохимических характеристик. Пробы обрабатывались в лаборатории ААНИИ, получены первые результаты. Анализ данных изотопного состава осадков показал, что ливневые осадки распространяются на всю территорию исследования, а осадки малой интенсивности выпадают несинхронно. Этот вывод подтверждают также данные осадкомерных датчиков и метеорологических станциях, расположенных вблизи ключевых участков. Преобладают воздушные массы, формирующиеся в районах Атлантического и Северного Ледовитого океанов.
8.Проведено картирование нарушенных в результате золотодобывающей деятельности ландшафтов на ключевых объектах Магаданской области с целью выявление индикационных признаков, разработки автоматического метода выявления нарушенных ландшафтов по данным ДЗЗ и создания карты нарушенных ландшафтов Магаданской области. Получены оценки современной площади земель, нарушенных при золотодобыче россыпным способом в долинах рек, по снимкам Sentinel-2 за 2020-2021 гг., определена степень нарушенности участков. Создан картографический слой современных нарушенных земель с атрибутивным описанием, определение ключевые источники негативного воздействия (водоемы – отстойники, хвосты обогащения и др.). Проведена процедура выявления загрязнения рек взвешенными веществами при россыпной золотодобыче, в том числе, оценка распространения загрязнения вниз по течению от источников, идентификация источников загрязнения. Создан картографический слой загрязненных рек для ключевых участков Магаданской области. Установлено, что около 2% площади района исследования нарушены в результате золотодобычи. В Тенькинском муниципальном округе за 20 лет (2001-2021 гг.) за счет увеличения работ в сфере горнодобывающей промышленности, площадь нарушенных земель увеличилась в 7 раз.
9.Проведен анализ динамики формирования наледей подземных вод на основе современных оценок по спутниковым снимкам и данными Кадастра наледей. Результаты показали, что в 1973-1975 гг. и в настоящее время размеры наледей находится в одних пределах. Выявлены несоответствия между границами наледных полян, указанных в Кадастре наледей и по данным анализа спутниковых снимков. Обнаружена миграция максимальной толщины наледи вверх по течению реки, что свидетельствует о стадии регрессии наледных процессов.
10.Проведена оценка многолетней изменчивости характеристик ключевого участка Анмангындинская наледь. На основе исторических и собственных наблюдений выявлена тенденция сокращения максимальных размеров наледи, сокращение периода таяния.
11.Проведено картирование мерзлотных ландшафтов на ключевых участках – бассейне р. Анмангында и Колымской водно-балансовой станции.
12.Проводится сбор исторических сведений о метеорологических, гидрологических и мерзлотных условиях региона для изучения пространственной и временной изменчивости этих характеристик.
13.Проведены геофизические исследования на одном из ключевых участков – Анмангындинской наледи – в целях установления геологического строения, оценки конфигурации таликовых зон, наличия тектонических нарушений, установления взаимосвязи геолого-гидрогеологического строения с гидрологическим режимом подземных и поверхностных вод, выбора участков для бурения гидрогеологических и термометрических скважин. Геофизические работы проводились методом становления поля в ближней зоне (ЗСБ) и георадарным методом. На основе предварительного анализа полученных результатов сделаны выводы о том, что в направлении вверх по течению на границе наледи происходит резкая смена геоэлектрических комплексов с высокоомного на низкоомный. Предполагается, что это тектонический контакт толщи алевропесчаников и глинистых сланцев. Однако не исключено, что под наледью находится интрузия гранитоидов, которая выполняет роль водоупора. Подобные интрузии широко распространены в районе исследований. Места выходов подземных вод на поверхность выше наледной поляны пространственно совпадают с выходом на поверхность крутопадающих зон пониженного УЭС, интерпретируемых как разломы, по которым вероятно происходит разгрузка подземных вод. На основе данных георадарной съемки проведена оценка наледных запасов Анмангындинской наледи, ее величина составила около 3.5 млн м3. Геофизические исследования методами георадиолокации (ГРЛ) и бесконтактным электропрофилированием (БИЭП) позволили установить каналы фильтрации подземных вод из аллювия под лед., а также выделить границу сезонно-мерзлого слоя, верхнюю границу мерзлоты.
14.На примере бассейна р. Индигирки до пос. Юрты (S = 51.5 тыс. км2), проведена оценка динамики таяния наледей подземных вод для последующей увязки полученных данных о площади наледей с данными метеорологических и гидрологических наблюдений. Для этого были получены и обработаны малооблачные снимки Sentinel-2 за 22 различных даты в период с 15.05.2019 по 20.08.2019 (всего 78 снимков). В результате были получены данные об изменении площади наледей в течение теплого периода 2019 г. В дальнейшем аналогичные расчеты динамики таяния наледей по снимкам Sentinel-2 будут выполнены также за 2017-2018 и 2020-2022 гг., что позволит впервые провести верификацию результатов расчета таяния наледей на обширном фактическом материале, а также выявить зависимости скорости стаивания наледей от их геометрических особенностей.
15.Проведена оценка параметров гидрологической модели на основе исторических данных для ключевых объектов. Подготовлена необходимая входная информация в формате ГИС для моделирования процессов формирования стока на ключевых объектах.

Значимость полученных результатов для России и мира заключается в следующем:
1.За три года выполнения проекта построена действующая сеть мониторинга и специальных исследований природных процессов в горной криолитозоне. По охвату, степени разнообразия природных условия, комплексности используемых методов научный стационар Магаданской области не имеет аналогов в России.
2.Впервые на основе данных геокриологического мониторинга получены актуальные данные о характеристиках мерзлоты для горного района верховьев бассейна р. Колымы, в котором такие исследования ранее не проводились.
3.Впервые получена информация о режиме подземных вод и теплообмена в зоне формирования гигантских наледей. Ранее все результаты основывались на расчетах и гипотезах. Продолжительные наблюдения за режимом подземных вод, а также геокриологическими условиями в зоне формирования наледи позволят установить закономерности формирования таких объектов, оценить связь с мерзлотными, метеорологическими, гидрологическими и другими факторами.
4.Впервые по результатам комплексирования геофизических методов исследования была обнаружена линза воды в толще льда. Это один из примеров замкнутой системы, образующейся повсеместно внутри наледного льда. Результаты геофизических методов исследования были заверены бурением скважин в толще льда, что позволило уменьшить ошибки интерпретации данных.
5.Впервые для района исследования собраны данные об изотопном составе природных вод. По данным изотопной геохимии определены траектории движения воздушных масс.
6.Впервые на основе данных дистанционного зондирования проведена оценка площади нарушенных ландшафтов в ходе золотодобычи на территории Магаданской области, получены сведения об антропогенно повышенной мутности рек, которые показали, что повышенные концентрации взвешенных веществ сохраняются на 200 км от источника.
7.Впервые на территории Магаданской области разбита площадка по наблюдению за деятельным слоем CALM.

основные результаты по этапу (подробно)

За время реализации проекта были получены следующие основные результаты:
1.Действующая сеть мониторинга природных процессов горной криолитозоны Северо-Востока включает в себя следующие пункты наблюдений: 1) круглогодичные – две автоматические метеорологические станции, девять термометрических скважин глубиной до 15 м, три гидрогеологические скважины; 2) сезонные в летний период – три гидрологических поста, не менее четырех осадкомеров в различных высотных зонах; 3) сезонные в зимний период – снеговая подушка, девять автоматических пунктов наблюдений за снежным покровом.
2.На ключевых участках (бассейн р. Анмангынды и Колымская водно-балансовая станция) продолжены наблюдения за гидрологическим режимом рек, получены данные высокого временного разрешения об уровнях и температуре воды, расходах воды, гидрохимическом и изотопном составе вод. На основании анализа полученных данных удалось установить различия гидрологического режима рек, оценить влияние основных факторов на формирование гидрологического режима.
3.Сеть мониторинга за многолетнемерзлыми породами из девяти термометрических скважин в различных ландшафтах и высотных условиях горной криолитозоны Северо-Востока позволила получить актуальные данные о характеристиках мерзлоты, а также оценить влияние различных факторов на ее динамику. Результаты анализа данных термометрических скважин показал, что промерзание грунта начинается в октябре и может сохраняться до мая. Полное оттаивание наблюдается к концу августа – началу сентября. Средняя годовая температура грунта на глубине нулевых температур изменяется от -0.1 до -3.2℃.
4.Получены данные на оборудованной авторами проекта площадке CALM за глубиной сезонно-талого слоя. Наблюдения проводятся по стандартной методике программы CALM. В 2022-2023 гг. средняя максимальная глубина протаивания не превысила 50 см. В 2023 г. данные площадки могут быть интегрированы в международную базу.
5.На основе данных гидрогеологических скважин установлено, что динамика уровня и температуры подземных вод в разных частях наледной поляны имеет разный характер. В зоне активного формирования наледи наблюдаются резкие колебания уровня воды в зимний период при температуре +0.01℃. В части наледной поляны, где в этом году лед не образовывался годовая амплитуда колебания уровня воды составила 40 см, что говорим о транзитном прохождение подземных вод. Скважина, оборудованная в долине руч. Солонцового, позволила показать типичный режим подземных вод в таликовой зоне.
6.В 2021-2023 гг. с помощью беспилотного летательного аппарата проведены режимные съемки наледной поляны гигантской Анмангындинской наледи для установления морфометрических характеристик наледи. На данный момент проводится обработка большого массива данных, который позволит проследить динамику наледи не только в теплый период, но и в зимний. Данные о динамике наледи, а также динамике уровней подземных вод в зоне наледеобразования уникальные и имеют практическую значимость для решения задач противоналедных мероприятий.
7.За период выполнения проекта отобрано более 1000 проб проб воды подземных источников, рек, ручьев, озер, выпадающих жидких осадков, поверхностных емкостей задержания, подземного льда и снега перед снеготаянием для определения содержания стабильных изотопов (дейтерия и кислорода 18) и гидрохимических характеристик. Пробы обрабатывались в лаборатории ААНИИ, получены первые результаты. Анализ данных изотопного состава осадков показал, что ливневые осадки распространяются на всю территорию исследования, а осадки малой интенсивности выпадают несинхронно. Этот вывод подтверждают также данные осадкомерных датчиков и метеорологических станциях, расположенных вблизи ключевых участков. Преобладают воздушные массы, формирующиеся в районах Атлантического и Северного Ледовитого океанов.
8.Проведено картирование нарушенных в результате золотодобывающей деятельности ландшафтов на ключевых объектах Магаданской области с целью выявление индикационных признаков, разработки автоматического метода выявления нарушенных ландшафтов по данным ДЗЗ и создания карты нарушенных ландшафтов Магаданской области. Получены оценки современной площади земель, нарушенных при золотодобыче россыпным способом в долинах рек, по снимкам Sentinel-2 за 2020-2021 гг., определена степень нарушенности участков. Создан картографический слой современных нарушенных земель с атрибутивным описанием, определение ключевые источники негативного воздействия (водоемы – отстойники, хвосты обогащения и др.). Проведена процедура выявления загрязнения рек взвешенными веществами при россыпной золотодобыче, в том числе, оценка распространения загрязнения вниз по течению от источников, идентификация источников загрязнения. Создан картографический слой загрязненных рек для ключевых участков Магаданской области. Установлено, что около 2% площади района исследования нарушены в результате золотодобычи. В Тенькинском муниципальном округе за 20 лет (2001-2021 гг.) за счет увеличения работ в сфере горнодобывающей промышленности, площадь нарушенных земель увеличилась в 7 раз.
9.Проведен анализ динамики формирования наледей подземных вод на основе современных оценок по спутниковым снимкам и данными Кадастра наледей. Результаты показали, что в 1973-1975 гг. и в настоящее время размеры наледей находится в одних пределах. Выявлены несоответствия между границами наледных полян, указанных в Кадастре наледей и по данным анализа спутниковых снимков. Обнаружена миграция максимальной толщины наледи вверх по течению реки, что свидетельствует о стадии регрессии наледных процессов.
10.Проведена оценка многолетней изменчивости характеристик ключевого участка Анмангындинская наледь. На основе исторических и собственных наблюдений выявлена тенденция сокращения максимальных размеров наледи, сокращение периода таяния.
11.Проведено картирование мерзлотных ландшафтов на ключевых участках – бассейне р. Анмангында и Колымской водно-балансовой станции.
12.Проводится сбор исторических сведений о метеорологических, гидрологических и мерзлотных условиях региона для изучения пространственной и временной изменчивости этих характеристик.
13.Проведены геофизические исследования на одном из ключевых участков – Анмангындинской наледи – в целях установления геологического строения, оценки конфигурации таликовых зон, наличия тектонических нарушений, установления взаимосвязи геолого-гидрогеологического строения с гидрологическим режимом подземных и поверхностных вод, выбора участков для бурения гидрогеологических и термометрических скважин. Геофизические работы проводились методом становления поля в ближней зоне (ЗСБ) и георадарным методом. На основе предварительного анализа полученных результатов сделаны выводы о том, что в направлении вверх по течению на границе наледи происходит резкая смена геоэлектрических комплексов с высокоомного на низкоомный. Предполагается, что это тектонический контакт толщи алевропесчаников и глинистых сланцев. Однако не исключено, что под наледью находится интрузия гранитоидов, которая выполняет роль водоупора. Подобные интрузии широко распространены в районе исследований. Места выходов подземных вод на поверхность выше наледной поляны пространственно совпадают с выходом на поверхность крутопадающих зон пониженного УЭС, интерпретируемых как разломы, по которым вероятно происходит разгрузка подземных вод. На основе данных георадарной съемки проведена оценка наледных запасов Анмангындинской наледи, ее величина составила около 3.5 млн м3. Геофизические исследования методами георадиолокации (ГРЛ) и бесконтактным электропрофилированием (БИЭП) позволили установить каналы фильтрации подземных вод из аллювия под лед., а также выделить границу сезонно-мерзлого слоя, верхнюю границу мерзлоты.
14.На примере бассейна р. Индигирки до пос. Юрты (S = 51.5 тыс. км2), проведена оценка динамики таяния наледей подземных вод для последующей увязки полученных данных о площади наледей с данными метеорологических и гидрологических наблюдений. Для этого были получены и обработаны малооблачные снимки Sentinel-2 за 22 различных даты в период с 15.05.2019 по 20.08.2019 (всего 78 снимков). В результате были получены данные об изменении площади наледей в течение теплого периода 2019 г. В дальнейшем аналогичные расчеты динамики таяния наледей по снимкам Sentinel-2 будут выполнены также за 2017-2018 и 2020-2022 гг., что позволит впервые провести верификацию результатов расчета таяния наледей на обширном фактическом материале, а также выявить зависимости скорости стаивания наледей от их геометрических особенностей.
15.Проведена оценка параметров гидрологической модели на основе исторических данных для ключевых объектов. Подготовлена необходимая входная информация в формате ГИС для моделирования процессов формирования стока на ключевых объектах.

Значимость полученных результатов для России и мира заключается в следующем:
1.За три года выполнения проекта построена действующая сеть мониторинга и специальных исследований природных процессов в горной криолитозоне. По охвату, степени разнообразия природных условия, комплексности используемых методов научный стационар Магаданской области не имеет аналогов в России.
2.Впервые на основе данных геокриологического мониторинга получены актуальные данные о характеристиках мерзлоты для горного района верховьев бассейна р. Колымы, в котором такие исследования ранее не проводились.
3.Впервые получена информация о режиме подземных вод и теплообмена в зоне формирования гигантских наледей. Ранее все результаты основывались на расчетах и гипотезах. Продолжительные наблюдения за режимом подземных вод, а также геокриологическими условиями в зоне формирования наледи позволят установить закономерности формирования таких объектов, оценить связь с мерзлотными, метеорологическими, гидрологическими и другими факторами.
4.Впервые по результатам комплексирования геофизических методов исследования была обнаружена линза воды в толще льда. Это один из примеров замкнутой системы, образующейся повсеместно внутри наледного льда. Результаты геофизических методов исследования были заверены бурением скважин в толще льда, что позволило уменьшить ошибки интерпретации данных.
5.Впервые для района исследования собраны данные об изотопном составе природных вод. По данным изотопной геохимии определены траектории движения воздушных масс.
6.Впервые на основе данных дистанционного зондирования проведена оценка площади нарушенных ландшафтов в ходе золотодобычи на территории Магаданской области, получены сведения об антропогенно повышенной мутности рек, которые показали, что повышенные концентрации взвешенных веществ сохраняются на 200 км от источника.
7.Впервые на территории Магаданской области разбита площадка по наблюдению за деятельным слоем CALM.

основные результаты по этапу (кратко)

За время реализации проекта были получены следующие основные результаты:
1.Действующая сеть мониторинга природных процессов горной криолитозоны Северо-Востока включает в себя следующие пункты наблюдений: 1) круглогодичные – две автоматические метеорологические станции, девять термометрических скважин глубиной до 15 м, три гидрогеологические скважины; 2) сезонные в летний период – три гидрологических поста, не менее четырех осадкомеров в различных высотных зонах; 3) сезонные в зимний период – снеговая подушка, девять автоматических пунктов наблюдений за снежным покровом.
2.На ключевых участках (бассейн р. Анмангынды и Колымская водно-балансовая станция) продолжены наблюдения за гидрологическим режимом рек, получены данные высокого временного разрешения об уровнях и температуре воды, расходах воды, гидрохимическом и изотопном составе вод. На основании анализа полученных данных удалось установить различия гидрологического режима рек, оценить влияние основных факторов на формирование гидрологического режима.
3.Сеть мониторинга за многолетнемерзлыми породами из девяти термометрических скважин в различных ландшафтах и высотных условиях горной криолитозоны Северо-Востока позволила получить актуальные данные о характеристиках мерзлоты, а также оценить влияние различных факторов на ее динамику. Результаты анализа данных термометрических скважин показал, что промерзание грунта начинается в октябре и может сохраняться до мая. Полное оттаивание наблюдается к концу августа – началу сентября. Средняя годовая температура грунта на глубине нулевых температур изменяется от -0.1 до -3.2℃.
4.Получены данные на оборудованной авторами проекта площадке CALM за глубиной сезонно-талого слоя. Наблюдения проводятся по стандартной методике программы CALM. В 2022-2023 гг. средняя максимальная глубина протаивания не превысила 50 см. В 2023 г. данные площадки могут быть интегрированы в международную базу.
5.На основе данных гидрогеологических скважин установлено, что динамика уровня и температуры подземных вод в разных частях наледной поляны имеет разный характер. В зоне активного формирования наледи наблюдаются резкие колебания уровня воды в зимний период при температуре +0.01℃. В части наледной поляны, где в этом году лед не образовывался годовая амплитуда колебания уровня воды составила 40 см, что говорим о транзитном прохождение подземных вод. Скважина, оборудованная в долине руч. Солонцового, позволила показать типичный режим подземных вод в таликовой зоне.
6.В 2021-2023 гг. с помощью беспилотного летательного аппарата проведены режимные съемки наледной поляны гигантской Анмангындинской наледи для установления морфометрических характеристик наледи. На данный момент проводится обработка большого массива данных, который позволит проследить динамику наледи не только в теплый период, но и в зимний. Данные о динамике наледи, а также динамике уровней подземных вод в зоне наледеобразования уникальные и имеют практическую значимость для решения задач противоналедных мероприятий.
7.За период выполнения проекта отобрано более 1000 проб проб воды подземных источников, рек, ручьев, озер, выпадающих жидких осадков, поверхностных емкостей задержания, подземного льда и снега перед снеготаянием для определения содержания стабильных изотопов (дейтерия и кислорода 18) и гидрохимических характеристик. Пробы обрабатывались в лаборатории ААНИИ, получены первые результаты. Анализ данных изотопного состава осадков показал, что ливневые осадки распространяются на всю территорию исследования, а осадки малой интенсивности выпадают несинхронно. Этот вывод подтверждают также данные осадкомерных датчиков и метеорологических станциях, расположенных вблизи ключевых участков. Преобладают воздушные массы, формирующиеся в районах Атлантического и Северного Ледовитого океанов.
8.Проведено картирование нарушенных в результате золотодобывающей деятельности ландшафтов на ключевых объектах Магаданской области с целью выявление индикационных признаков, разработки автоматического метода выявления нарушенных ландшафтов по данным ДЗЗ и создания карты нарушенных ландшафтов Магаданской области. Получены оценки современной площади земель, нарушенных при золотодобыче россыпным способом в долинах рек, по снимкам Sentinel-2 за 2020-2021 гг., определена степень нарушенности участков. Создан картографический слой современных нарушенных земель с атрибутивным описанием, определение ключевые источники негативного воздействия (водоемы – отстойники, хвосты обогащения и др.). Проведена процедура выявления загрязнения рек взвешенными веществами при россыпной золотодобыче, в том числе, оценка распространения загрязнения вниз по течению от источников, идентификация источников загрязнения. Создан картографический слой загрязненных рек для ключевых участков Магаданской области. Установлено, что около 2% площади района исследования нарушены в результате золотодобычи. В Тенькинском муниципальном округе за 20 лет (2001-2021 гг.) за счет увеличения работ в сфере горнодобывающей промышленности, площадь нарушенных земель увеличилась в 7 раз.
9.Проведен анализ динамики формирования наледей подземных вод на основе современных оценок по спутниковым снимкам и данными Кадастра наледей. Результаты показали, что в 1973-1975 гг. и в настоящее время размеры наледей находится в одних пределах. Выявлены несоответствия между границами наледных полян, указанных в Кадастре наледей и по данным анализа спутниковых снимков. Обнаружена миграция максимальной толщины наледи вверх по течению реки, что свидетельствует о стадии регрессии наледных процессов.
10.Проведена оценка многолетней изменчивости характеристик ключевого участка Анмангындинская наледь. На основе исторических и собственных наблюдений выявлена тенденция сокращения максимальных размеров наледи, сокращение периода таяния.
11.Проведено картирование мерзлотных ландшафтов на ключевых участках – бассейне р. Анмангында и Колымской водно-балансовой станции.
12.Проводится сбор исторических сведений о метеорологических, гидрологических и мерзлотных условиях региона для изучения пространственной и временной изменчивости этих характеристик.
13.Проведены геофизические исследования на одном из ключевых участков – Анмангындинской наледи – в целях установления геологического строения, оценки конфигурации таликовых зон, наличия тектонических нарушений, установления взаимосвязи геолого-гидрогеологического строения с гидрологическим режимом подземных и поверхностных вод, выбора участков для бурения гидрогеологических и термометрических скважин. Геофизические работы проводились методом становления поля в ближней зоне (ЗСБ) и георадарным методом. На основе предварительного анализа полученных результатов сделаны выводы о том, что в направлении вверх по течению на границе наледи происходит резкая смена геоэлектрических комплексов с высокоомного на низкоомный. Предполагается, что это тектонический контакт толщи алевропесчаников и глинистых сланцев. Однако не исключено, что под наледью находится интрузия гранитоидов, которая выполняет роль водоупора. Подобные интрузии широко распространены в районе исследований. Места выходов подземных вод на поверхность выше наледной поляны пространственно совпадают с выходом на поверхность крутопадающих зон пониженного УЭС, интерпретируемых как разломы, по которым вероятно происходит разгрузка подземных вод. На основе данных георадарной съемки проведена оценка наледных запасов Анмангындинской наледи, ее величина составила около 3.5 млн м3. Геофизические исследования методами георадиолокации (ГРЛ) и бесконтактным электропрофилированием (БИЭП) позволили установить каналы фильтрации подземных вод из аллювия под лед., а также выделить границу сезонно-мерзлого слоя, верхнюю границу мерзлоты.
14.На примере бассейна р. Индигирки до пос. Юрты (S = 51.5 тыс. км2), проведена оценка динамики таяния наледей подземных вод для последующей увязки полученных данных о площади наледей с данными метеорологических и гидрологических наблюдений. Для этого были получены и обработаны малооблачные снимки Sentinel-2 за 22 различных даты в период с 15.05.2019 по 20.08.2019 (всего 78 снимков). В результате были получены данные об изменении площади наледей в течение теплого периода 2019 г. В дальнейшем аналогичные расчеты динамики таяния наледей по снимкам Sentinel-2 будут выполнены также за 2017-2018 и 2020-2022 гг., что позволит впервые провести верификацию результатов расчета таяния наледей на обширном фактическом материале, а также выявить зависимости скорости стаивания наледей от их геометрических особенностей.
15.Проведена оценка параметров гидрологической модели на основе исторических данных для ключевых объектов. Подготовлена необходимая входная информация в формате ГИС для моделирования процессов формирования стока на ключевых объектах.

Значимость полученных результатов для России и мира заключается в следующем:
1.За три года выполнения проекта построена действующая сеть мониторинга и специальных исследований природных процессов в горной криолитозоне. По охвату, степени разнообразия природных условия, комплексности используемых методов научный стационар Магаданской области не имеет аналогов в России.
2.Впервые на основе данных геокриологического мониторинга получены актуальные данные о характеристиках мерзлоты для горного района верховьев бассейна р. Колымы, в котором такие исследования ранее не проводились.
3.Впервые получена информация о режиме подземных вод и теплообмена в зоне формирования гигантских наледей. Ранее все результаты основывались на расчетах и гипотезах. Продолжительные наблюдения за режимом подземных вод, а также геокриологическими условиями в зоне формирования наледи позволят установить закономерности формирования таких объектов, оценить связь с мерзлотными, метеорологическими, гидрологическими и другими факторами.
4.Впервые по результатам комплексирования геофизических методов исследования была обнаружена линза воды в толще льда. Это один из примеров замкнутой системы, образующейся повсеместно внутри наледного льда. Результаты геофизических методов исследования были заверены бурением скважин в толще льда, что позволило уменьшить ошибки интерпретации данных.
5.Впервые для района исследования собраны данные об изотопном составе природных вод. По данным изотопной геохимии определены траектории движения воздушных масс.
6.Впервые на основе данных дистанционного зондирования проведена оценка площади нарушенных ландшафтов в ходе золотодобычи на территории Магаданской области, получены сведения об антропогенно повышенной мутности рек, которые показали, что повышенные концентрации взвешенных веществ сохраняются на 200 км от источника.
7.Впервые на территории Магаданской области разбита площадка по наблюдению за деятельным слоем CALM.

описание вклада в работу каждого из участников (учётная форма ЦИТиС)

Макарьева Ольга Михайловна – руководство проектом, организация сети мониторинга, выполнение полевых исследований, анализ и обобщение данных мониторинга.
Шихов Андрей Николаевич – анализ данных дистанционного зондирования.
Никитина Полина Андреевна – обработка и создание баз данных; оценка параметров гидрологической модели на основе исторических данных. Подготовка необходимой входной информации в формате ГИС.
Осташов Андрей Алексеевич - проведение полевых работ на ключевых объектах Магаданской области, техническое обслуживание научного оборудования, проведение съемок БПЛА и интерпретация результатов данных дистанционного зондирования.
Землянскова Анастасия Александровна – установка научного оборудования, комплексный мониторинг состояния мерзлоты, подземных и поверхностных вод на объектах исследования; анализ и интерпретация данных мониторинга.
Илюшина Полина Геннадьевна – разработка идентификационных признаков мерзлотных ландшафтов, нарушенных в результате деятельности золотодобывающих компаний Магаданской области.
Султанмагомедов Тимур Султанмагомедович - анализ полевых данных.

передача полной копии отчёта третьим лицам для некоммерческого использования: разрешается/не разрешается (учётная форма ЦИТиС)

не разрешается

проверка отчёта на неправомерные заимствования во внешних источниках: разрешается/не разрешается (учётная форма ЦИТиС)

разрешается

обоснование междисциплинарного подхода

Водообмен в криолитозоне определяется комплексом факторов, включая гидрогеологическое и геокриологическое строение, механизмы связи поверхностных и подземных вод, ландшафтные характеристики. В связи с этим для изучения процессов гидрологического цикла криолитозоны необходимо применение междисциплинарного подхода, включающего методы исследований гидрологии, гидрогеологии, геологии и мерзлотоведения, а также геофизики и дистанционного зонирования.
Краткое названиеGZ-2023
АкронимM1_2021 - 3
СтатусЗавершено
Эффективные даты начала/конца1/01/2331/12/23

    Области исследований

  • Водообменные процессы, мерзлота, деятельный слой, талик, надмерзлотные воды, подземный сток, речной сток, наледи, математическое моделирование, мониторинг, изотопы, изменения климата, антропогенные нарушения, Северо-Восток России

ID: 94034170