XI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Термокарстовое понижение русла реки Таз
Автор работы награжден дипломом победителя I степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Проблема изменения русел сибирских рек.
Геоморфологические процессы на севере Западно-Сибирской равнины всегда представляли интерес для исследований, что обусловлено следующими причинами: труднодоступностью, размерами и, как следствие, слабой изученностью территории, значимостью Севера для хозяйственного комплекса России, возможностью апробации уже известных ранее и новых научных подходов к изучению рельефа.
С 2013 г. в Тазовском районе Ямало-Ненецкого автономного округа геоморфологические исследования стали опираться на идеи профессора А.А. Земцова. Активным и содержательным вдохновителем работ стал научно-исследовательский Центр наукоемкого инновационного обучения МБОУ Тазовской средней общеобразовательной школы. Научным консультантом, предлагающим развитие идей А.А. Земцова, стал профессор Ткачев Б.П. Югорского государственного университета 2,3.
Особенности береговых деформаций рек определяется: предельно равнинным рельефом Западно-Сибирской равнины, происхождением и центростремительным типом гидрографической сети Обь-Иртышского бассейна, а также изменчивостью хозяйственного воздействия на естественно протекающие русловые процессы.
Река Таз в районе п. Тазовский имеет береговую, ступенчатую эрозию. Процесс береговой эрозии протекает постоянно, и скорость его зависит от двух составляющих: общеклиматических параметров атмосферы и гидрологических характеристик реки.
Устье реки Таз расположено в арктической зоне Западной Сибири на территории многолетней мерзлоты. Последние годы на территории Тазовского района наступает стремительное потепление климата, которое не могло не сказаться на изменении рельефа русла реки. Последние годы береговая линия реки Таз претерпевает резкие изменения.
Ф ото 1 и 2. Эрозийная просадка береговой линии в районе речного порта в посёлке Тазовский.
Цель и задачи исследования.
Главная цель исследования: определить причины возникновения понижения береговой линии и изменение русла реки.
Задачи работы:
Определить влияние гидрологических характеристик реки на возникновение понижения береговой линии
Исследовать климатические параметры, повлиявшие на возникновение понижения береговой линии реки Таз.
Сделать выводы по проведенному исследованию.
Исследование влияния гидрологических характеристик реки на возникновение понижения береговой линии.
Данные для анализа гидрологических характеристик реки Таз в районе речного порта поселка нам были предоставлены ФГБУ Обь-Иртышского управления государственной метеослужбы.
Данные о максимальной толщине льда, максимальном уровне паводка, максимальной температуре в летнее время и средней температуре воды летом мы получили начиная с 2000 года.
Таблица 1.
Гидрологические характеристики реки Таз с 2000 по 2019гг.
|
Год |
Толщина льда max |
Max уровень паводка |
Max toводы летом |
Средняя to воды летом |
|
2019 |
103 |
889 |
22,6 |
17,4 |
|
2018 |
103 |
852 |
20 |
16,8 |
|
2017 |
111 |
832 |
21,8 |
17,4 |
|
2016 |
101 |
799 |
24,2 |
19,2 |
|
2015 |
104 |
837 |
21,6 |
17,8 |
|
2014 |
109 |
952 |
18,8 |
15,7 |
|
2013 |
105 |
817 |
25,2 |
18,7 |
|
2012 |
108 |
829 |
21 |
16 |
|
2011 |
113 |
847 |
18 |
14,7 |
|
2010 |
90 |
839 |
19 |
15 |
|
2009 |
96 |
833 |
20,2 |
16,1 |
|
2008 |
109 |
862 |
19,8 |
16, 8 |
|
2007 |
102 |
860 |
19,6 |
16,5 |
|
2006 |
96 |
857 |
19 |
17 |
|
2005 |
90 |
855 |
20,0 |
17,35 |
|
2004 |
106 |
854 |
21 |
16,7 |
|
2003 |
122 |
847 |
20,5 |
19,05 |
|
2002 |
120 |
879 |
20,5 |
16,95 |
|
2001 |
136 |
889 |
19,7 |
17,6 |
|
2000 |
132 |
801 |
19,6 |
16 |
Эти данные позволили нам построить годовые графики гидрологических характеристик реки в период с 2000 года по 2019 год.
График 1. Максимальная толщина льда (в см).
М аксимальная толщина льда за исследуемый период показывает, что она мало влияет на состояние береговой линии. Толщина льда не увеличивается и слабо деформирует береговую линию.
График 2.Уровень воды в половодье в устье реки Таз.
Уровень воды в половодье несколько снижается в последние годы, так как часть воды, которая раньше стекала в реку после зимы, сейчас собирается в размороженных пространствах грунта в виде грунтовой воды. Сток грунтовых вод замедленный, что снижает общий уровень воды в половодье. Часть воды при этом интенсивно испаряется из за потепления атмосферы.
График 3. Максимальная высота снежного покрова (в см).
Анализ выпавших зимних осадков указывает на постоянное их повышение. Снег тает медленно, количество воды в оттаявшем снеге растет. Эти факторы в значительной мере начинают воздействовать на ослабший в температурном режиме термокарст береговой линии. Таким образом, количество зимних осадков на прямую воздействует на таяние мерзлого грунта береговой линии реки Таз.
Средние летние температуры воды в реке по данным ФГБУ Обь-Иртышского управления государственной метеослужбы за последние 20 лет практически не меняется и находятся в пределах 16-20 C⁰ с 2000-ного года.
Таким образом, из всех исследованных гидрологических факторов влияющих на изменение понижения русла реки наибольшее воздействие оказывает количество зимних осадков.
Стабильное снижение уровня воды в половодье обусловлены таянием многолетней мерзлоты по водоразделу реки и увеличением испарения воды в атмосферу из-за потепления климата.
С повышением среднегодовых температур количество выпавших осадков и в летнее и в зимнее время растёт. Увеличенный снежный покров не даёт промораживать реку полностью.
Исследование климатических параметров, повлиявших на возникновение понижения береговой линии реки Таз.
Глобальное изменение климата коснулось северных районов Западной Сибири, этот факт отмечают многие ученые мира. По последним данным Арктического стационара РАН ЯНАО отмечаются существенные изменения рельефа местностей, изменение русел рек, деградация термокарстовых озер.
По данным Тазовской метеостанции имеем следующие показания за последние 24 года:
График 4.Среднегодовые температуры на территории посёлка.
Стабильная динамика увеличения среднегодовых температур непосредственным образом влияет на состояние термокарста береговой линии реки. С увеличением внешних температур повышается отрицательная температура многолетней мерзлоты не только на берегах реки, но и на дне водоема.
Общее потепление привело к интенсивному таянию многолетней мерзлоты повсеместно. Наблюдаются агрессивные проявления эрозий, суффозий, термокарстовых понижений, просадкам и деформации русел рек.
Ярким примером деформации береговой линии русла реки Таз является район нижней нефтебазы. По нашим исследованиям за период с 2016 по 2018 год отмечается мощный вынос песчаного грунта на берег реки из впадающего в нее ручья. Этот вынос сопровождается резким таянием термокарста на береговой линии. Наблюдается термокарстовое понижение, заболачивание устья ручья и береговой линии реки.
Н иже приведены космические снимки местности за 2012 год и 2019 год. На снимках отчетливо наблюдается деформации русла ручья и береговой линии реки Таз со стороны поселка. Возможно, на стремительный процесс деформации влияет антропогенный фактор рядом расположенного поселка Тазовский. В этот ручей стекают сточные и ливневые поселковые воды.
Фото 3.Космическая карта 2012 года. П. Тазовский. Район нижней нефтебазы.
Фото 4. Космическая карта 2019 года. П. Тазовский. Район нижней нефтебазы.
Глубину таяния верхнего слоя термокарста в устье реки ручья ежегодно измеряли с помощью метрового щупа. В таблице 2 представлены полученные результаты:
Таблица 2
Результаты ежегодного измерения щупом в устье реки Таз.
|
№п.п |
года |
Величина оттаявшего слоя термокарста, см |
Среднемесячные летние осадки, мм/см² |
|
1 |
2012 |
40 |
120 |
|
2 |
2013 |
50 |
140 |
|
3 |
2014 |
55 |
210 |
|
4 |
2015 |
75 |
283 |
|
5 |
2016 |
45 |
84 |
|
6 |
2017 |
75 |
208 |
|
7 |
2018 |
70 |
188 |
|
8 |
2019 |
90 |
310 |
По результатам наблюдения за устьем ручья в районе нижней нефтебазы, можно сделать следующие заключение - в 2019 году в результате обильных летних осадков произошло стремительное, ступенчатое понижение береговой линии и устья реки Таз. Это понижение наглядно можно наблюдать за речным портом на окраине поселка.
Фото 5. Береговое термокарстовое понижение.
Это термокарстовое понижение произошло в августе 2019 года. Понижение сопровождается максимальным подходом воды к берегу и резкой просадкой русла реки. В этом месте ширина береговой линии, предыдущие годы достигала 55-60 метров. После произошедшего понижения она составила 37-40 метров.
Фото 6.Береговая линия реки Таз2012 года.
Фото 7. Берег реки Таз 2019 года в момент ступенчатое понижения.
Для инструментального наблюдения за береговой линии реки было принято решение организовать ежегодную геодезическую съемку на контрольном участке. В качестве контрольного участка был выбран берег реки в районе аэропорта, где на находится здание навигации севера Сибири. Это здание можно взять в качестве постоянного репера. Основание здания выполнено на десяти метровых сваях. Оно менее все подвержено береговой деформации.
Геодезическая съёмка береговой линии реки Таз.
В этом году был взят под контроль участок с несколькими явными деформациями и понижениями. Здесь расположены 5 объектов вновь образовавшихся термокарстовых водоемов. Их наличие позволит оценить дальнейшую динамику понижения береговой линии.
Фото 8. Геодезическая съемка береговой линии реки Таз.
Выводы.
Среднегодовая температура окружающей среды неуклонно стремиться в сторону повышения,
Уровень реки Таз ежегодно понижается. Вследствие таяния термокарста часть воды уходит в грунт. С ежегодным повышением среднегодовых температур, а в летнее время температура достигает+35 С°, а часть воды испарятся в атмосферу.
С повышением среднегодовых температур количество выпавших осадков и в летнее и в зимнее время растёт. Увеличенный снежный покров не даёт промораживать реку полностью.
Вследствие всех выше перечисленных факторов мы наблюдаем термокарстовое понижение русла реки по дну и береговой линии.
С повышением уровня мирового океана может привести к затоплению пониженных рельефов местности.
Источники и литература
Семенова О.С., Кунин С.А. Статья ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ ПЕРЕХОДНЫХ ЗОН ПРОИЗРАСТАНИЯ РАСТИТЕЛЬНОСТИ НА СЕВЕРЕ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ. Всероссийская научно-практическая конференция "Геоморфология и физическая география Сибири в XXI веке". Г. Томск. Ссылка: http://geoconf.tsu.ru/geography/
Ткачев Б.П., профессор, доктор географических наук, С. А. Кунин, преподаватель. Статья НАУЧНЫЕ ИДЕИ А.А. ЗЕМЦОВА В ГЕОМОРФОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ НА СЕВЕРЕ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ. Всероссийская научно-практическая конференция "Геоморфология и физическая география Сибири в XXI веке". Г. Томск. Ссылка: http://geoconf.tsu.ru/geography/
Ткачев Б.П., Кунин С.А. РИСКИ ГЕОМОРФОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ НА СЕВЕРЕ (АРКТИКЕ) Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований №3 2020 г. https://applied-research.ru/
Информационный ресурс. CyberPedia. ТЕРМАКАРСТОВОЕ ПОНИЖЕНИЕ НА МАРИ И ЗЕМЛЯНОМ ПОЛОТНЕ. Ссылка: https://cyberpedia.su/4x34eb.html
Реликтовый термокарстовый рельеф и талики восточной части шельфа моря Лаптевых. Касымская М.В. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидат геолого-минералогических наук. Геовикипедия. Всё о геологии. ссылка:http://geo.web.ru/db/msg.html?mid=1184489&uri=part05.html