Российские ученые смоделировали сценарии возможного появления таликов — участков незамерзшей породы в вечной мерзлоте на холмах Ларсеманн (Земле Принцессы Елизаветы, Восточная Антарктида). Изучение этих участков позволяет более точно прогнозировать возможные изменения в структуре вечной мерзлоты. Результаты исследования, поддержанного грантом РНФ, опубликованы в журнале Polar Science, сообщает пресс-служба Санкт-Петербургского государственного университета.
Талики — это участки незамерзающей породы среди вечной мерзлоты. Над ними располагается сезонно-талый слой, который оттаивает в теплое время года и замерзает в холодное. Именно под этим слоем находится вечная мерзлота — порода, замерзающая в течение нескольких лет и никогда не оттаивающая до конца.
Формирование и экологическая роль таликов на сегодняшний день достаточно хорошо изучены в арктической зоне. Также известно о существовании таликов в Антарктике, но в основном они находятся в нестабильном состоянии.
Возможность их формирования и механизмы развития ранее не были изучены. Поэтому российские исследователи смоделировали процессы тепломассопереноса в вечной мерзлоте Якутии.
«Мы хотели понять, возможно ли в принципе формирование таликов в Антарктиде. Для этого мы смоделировали процессы тепломассопереноса, важные для формирования и эволюции таликов в верхней части геологического разреза холмов Ларсеманн в Восточной Антарктиде. Оказалось, что талики при определенных условиях действительно могут формироваться на этой территории. Результаты моделирования позволили нам составить четыре возможных сценария того, как это может происходить», — рассказал автор исследования, доцент кафедры гидрологии суши Санкт-Петербургского государственного университета Сергей Попов.
Модель, созданная учеными, учитывает основные факторы, которые влияют на процессы тепломассопереноса. Ее основное достоинство заключается в достоверном учете теплообмена поверхности с атмосферой, что обеспечивает точность всего моделирования для рассматриваемых случаев. Разработка была использована для моделирования деградации антарктического внутриледникового озера Долк, которое расположено в том же районе.
Основными данными для модели являются характеристики среды, основанные на геологических данных. В частности, речь идет о таких показателях, как температура окружающего воздуха, влажность, скорость ветра, облачность, наличие снежного покрова и его мощность, а также высота Солнца над горизонтом и прочие данные, оказывающие влияние на формирование таликов. Чтобы модель смогла ограничить талики снизу, в нее были включены условия нижней границы в виде температуры и теплового потока. Для моделирования процессов тепломассопереноса в вечной мерзлоте ученые задают на нижней поверхности известную температуру.
Согласно первому сценарию, который получили ученые, талики в Антарктике не образовываются. Второй и третий сценарии показали, что талики не появляются, если снег растаял сразу после установления положительных температур воздуха и покрыл поверхность за 20 дней до установления отрицательных температур.
Последний разработанный сценарий предполагает, что талик образуется, когда снежный покров сохраняется даже при положительной температуре воздуха, а снег выпадает до того, как температура воздуха станет отрицательной.