Вечная мерзлота плюсы и минусы кратко

Обновлено: 02.07.2024

дополнительный материал по многолетней мерзлоте для 8 класса.

Вложение	Размер
mnogoletnyaya_merzlota_i_ee_rol_v_formirovanii_landshaftov._511_shirina_d.n.doc	29 КБ

Предварительный просмотр:

Гр. 511 Ширина Д.Н.

Многолетняя мерзлота и ее роль в формировании ландшафтов.

Многолетняя мерзлота - это промороженные в течение длительного времени(от нескольких до десятков и сотен тысяч лет) горные породы верхней части земной коры. Лёд, цементирующий горные породы, встречается там в самых различных формах: линзы, жилы, пятна, клинья, огромные пласты.

В геологической и геоморфологической литературе издавна утвердилось понятие "вечная мерзлота", или криолитозона (гр. kryos - холод, лед; lithos - камень), в которой получили распространение многолетнемерзлые горные породы. В отличие от сезонной мерзлоты, типичной для умеренных и высоких широт, многолетняя мерзлота имеет большую мощность, которая колеблется от десятков до сотен метров. Она занимает огромные пространства Сибири и Северней Америки и существует десятки тысяч лет на протяжении всего плейстоцена. Общая площадь вечной мерзлоты на земном шаре составляет около 25% суши, на территории СНГ - почти 50%.

Согласно современным представлениям, многолетнемерзлые грунты относятся не только к реликтовым явлениям - они образуются и в современный период при благоприятных условиях климата и рельефа. Это обстоятельство послужило основой возникновения такого понятия, как "современное подземное оледенение".

Природные условия криолитозоны весьма своеобразны, а деятельность человека в ней сопряжена с рядом трудностей. Изучение этих проблем способствовало развитию самостоятельной науки - мерзлотоведения, или геокриологии, основателями которой являются М.И. Сумгин и В.А. Обручев. В Якутске находится крупнейший в мире Институт мерзлотоведения Сибирского отделения АН России (РАН).

Распространение типов и форм многолетней мерзлоты (сплошная, островная, линзовидная; безводная мерзлота, подземные льды и т.д.), а также основные ее характеристики (глубины залегания кровли и подошвы, температурный режим, мощность деятельного слоя и др.) определяются сложным комплексом геологогеографических факторов и в целом не отвечают широтной зональности. Не наблюдается также связи многолетней мерзлоты со стратиграфическими горизонтами определенного возраста и литологическим составом пород.

Южная граница распространения многолетнемерзлых грунтов России начинается на Кольском полуострове на широте северного полярного круга. Примерно на этой же широте ее граница доходит до Урала, отсюда опускается на юг, пересекая Уральские горы и Западную Сибирь в районе 60 - 62° северной широты. Далее она резко поворачивает к югу по правобережью Енисея и, огибая Алтай, уходит на юг до широты Улан-Батора. Снова появляется на территории России на юго-востоке, где проходит по левому берегу Амура. Полуостров Камчатка лишен многолетнемерзлых горных пород только на юге.

Зона вечной мерзлоты разделяется на несколько подзон по мерзлота-температурному признаку: вдоль южной границы тянется полоса островных многолетнемерзлых горных пород мощностью до 25 метров. Севернее протянулась полоса (подзона) не сплошного развития вечной мерзлоты мощностью до 100 метров; ее сменяет полоса почти сплошной мерзлоты мощностью до 200 метров. "Та лики" встречаются лишь под озерами и руслами крупных рек. Северная подзона со сплошной постоянной мерзлотой имеет мощность до 500 метров и более.

В осенне-зимний период происходит передача тепла от литосферы в космос, что вызывает промораживание грунта, криогенную миграцию влаги, растрескивание мерзлых пород, пучение, образование наледей. И, наоборот, в весенне-летний период повышение температуры грунта вызывает вытаивание подземных ледяных включений, обводнение, термокарст, солифлюкцию, термоэрозию, термоабразию. По интенсивности морфологических изменений (преобразования рельефа) на первое место выступают процессы и явления, вызываемые таянием льда. С протаиванием льдистых отложений связано развитие термокарстовых ландшафтов озерного и аласного типов; обширные аласные равнины понижены по сравнению с первичной равниной на 20-30 м.

Важным аспектом возможных ландшафтных изменений областей криолитозоны является состояние растительности – моховых покровов на севере и лесов в более южных районах. Весьма низкая теплопроводность моховой растительности, обусловленная нитевидной структурой его стеблей, максимально оберегает почву от проникновения в нее тепла. Еще одна особенность мохового покрова, повышающая его изоляционные возможности – огромная влагоемкость (на 100 гр сухой массы – до 1500 гр воды). При этом значительное количество солнечной энергии расходуется на испарение впитанной мхом гигроскопической влаги, а не на растепление мерзлых почв. Еще в начале ХХ века (1910 г) на севере Амурской области (п. Бомнак) был проведен эксперимент по оценке температурных 30 изменений в почве под моховым покровом и освобожденной от мха. Разница температур в летние месяцы на глубине 0,2 м составила, соответственно: июнь – 2.3/8.0 Со , июль – 5.8/13.0 Со , август – 7.5/13.2 Со . Отсюда простой вывод – любое уничтожение мохового покрова способствует уходу мерзлоты вглубь.

Аналогичная ситуация наблюдается с травяным покровом и микрорельефом почвы (кочки): за лето на скошенных лугах уровень вечной мерзлоты понижается почти вдвое по сравнению с нескошенным лугом (28/102 см и 20/60 см соответственно); срезание кочек заставляет мерзлоту уйти еще глубже (35/128 см). Адаптация к изменению климата направлена на смягчение и даже предотвращение негативных последствий, а также использованием новых позитивных возможностей, открывающимся в связи с потеплением в Арктике

Хозяйственная деятельность человека в условиях постоянно мерзлых грунтов затруднена рядом объективных факторов. Строительство дорог, промышленных и жилых зданий требует предохранительных мероприятий. Выпучивание, термокарст, образование наледей, растрескивание мерзлых грунтов нередко приурочиваются к населенным районам и городам, где таяние верхнего слоя мерзлоты многократно усиливается за счет добавочного тепла, производимого человеком. Это вызывает осадку зданий, разрушение полотна железных дорог, мостовых, растрескивание асфальтового покрытия и т.д. Однако современная техника дает возможность избегать неблагоприятных природных явлений, строить крупные города и промышленные предприятия на Крайнем Севере. Следует отметить, что вечная мерзлота обладает и положительными качествами. Она содержит и хранит большое количество воды; в мерзлых грунтах хорошо сохраняются многочисленные остатки и целые экземпляры животных и растений ледниковой эпохи.

Расположите перечисленные ниже гор в порядке увеличения абсолютной высоты их высочайших 2) большой водораздельный хребет 3) гималаи вершин начиная с гор наименьшей высоты 1) кордильеры

В школе "Олимпис" Илья выполнял тест. Мальчику нужно установить соответствие между материком и рекой, протекающей по нему.

Посчитайте, какой будет длина шоссе между двумя городами на карте с масштабом 1:20 000 000, если на карте с масштабом 1:5 000 000 она составляет 9 см: А-22,5 см Б-45 см В-4,5 см Г-2,25 см

Плюсы многолетней мерзлоты на территории России:

-расположены большие запасы воды в виде подземных льдов

-в этой зоне расположено 90 % газа и 75 % нефти , много золота, алмазов

-она влияет на подземные воды

-влияет на уровень и режим рек и болот, рельеф местности и растительный и животный мир.

Минусы многолетней мерзлоты на территории России:

-в этих регионах неплодородные почвы с малым количеством питательных веществ

-растительный мир довольно скудный, так как не получает нормального питания из почвы

-она осложняет строительство зданий и сооружений (все сооружения стоят на сваях), дорог и мостов, газо- и нефтепроводов

-со временем здания оседают из-за оттаивания грунта и начинают трескаться

В литературе существует путаница относительно значения многолетней мерзлоты. Проблема состоит в том, что это слово часто по-разному используют геологи и почвоведы. Первые применяют такой термин к набору почв, реголитов и отложений, в то время как специалисты по почвоведению классифицируют первые два метра. Но многолетняя мерзлота — это процесс, который не только выходит за рамки предмета исследования почвоведов, но и влияет на климат всей Земли.

История происхождения

Условием образования многолетней мерзлоты может быть любой климат, где среднегодовая температура воздуха ниже точки замерзания воды. Бо́льшая часть криолитозоны, существующей сегодня, сформировалась во время холодных ледниковых периодов и сохранилась в течение более тёплых межледниковых периодов, включая голоцен.

Голоцен — это геологическая эпоха, которая началась приблизительно 11 700 лет назад. Некоторая относительно неглубокая мерзлота, от 30 до 70 метров, сформировалась во второй части голоцена (последние 6 тыс. лет), а другая часть во время Малого ледникового периода (от 400 до 150 лет назад).

Последнее максимальное промерзание почвы было 18 000−20 000 лет назад во время последнего ледникового периода. В то время вся северная территория Франции была криолитозоной, а уровень моря находился ниже на 120 метров.

Минимальное замерзание датируется 6 тыс. лет назад во время атлантической фазы, известной как климатический оптимум голоцена. С тех пор, кроме потепления, во время средневекового климатического оптимума, до Малого ледникового периода, лето в северном полушарии похолодало, что привело к тенденции территориального расширения криолитозоны.

Криолитозона занимала гораздо большую площадь в четвертичные ледниковые периоды. На не глубоких участках она сформировались относительно быстро, первые 100 метров почвы могли замёрзнуть всего за несколько сотен лет. Например, за 350 лет холодной погоды почва может замёрзнуть на глубину до 80 метров, но для замерзания до глубины около 220 метров требуется в десять раз больше времени. По оценкам учёных, потребовалось более полумиллиона лет, чтобы мерзлота могла сформироваться под поверхностью почвы на Аляске.

Расположение на земном шаре

География криолитозоны очень обширная. Она присутствует в высоких широтах (полярная и субполярная вечная мерзлота), но также бывает и на больших высотах (субвертикальные стены до 3500 метров над уровнем моря). Как видно по геологическим картам, она покрывает одну пятую поверхности Земли.

Распространённость в северных широтах:

90% Гренландия.
80% Аляска.
50% Канада и Россия.

Обычно криолитозона постоянная за пределами 60 градусов широты и более спорадична для альпийской местности. Регионы многолетней мерзлоты низменности традиционно делятся на несколько зон на основе оценки географической непрерывности ландшафта. Наука признаёт следующие виды многолетней мерзлоты:

непрерывная мерзлота (лежащая в основе 90−100% ландшафта);
прерывистая (50−90%);
спорадическая (0−50%).

В северном полушарии районы, мерзлота, занимает приблизительно 25% (23 млн км ²) площади суши. В прерывистых и спорадических зонах распространение является сложным и неоднородным. Её толщина варьируется от менее одного до более 1500 метров. В горах средней и низкой широты её распределение тесно связано с характеристиками поверхности суши:

особенности рельефа;
растительность;
снежный покров.

Подводная криолитозона встречается при температуре около 0 °C на больших площадях арктического континентального шельфа. Континентальный шельф — это расширенный периметр каждого континента и соответствующей прибрежной равнины, который был частью континента во время ледниковых периодов, но находится под водой в межледниковые периоды, такие как текущая эпоха.

Криолитозона является географически непрерывной под свободными ото льда районами антарктического континента, а также под областями, в которых ледяной покров замерзает до своего дна.

Термически она состоит из трёх слоёв:

активный, оттаивает летом и может достигать трёх метров;
подверженный сезонным колебаниям, но постоянно ниже точки замерзания, составляет часть вечной мерзлоты и простирается на глубину от 10 до 15 метров;
может достигать нескольких сотен метров или превышать 1 тыс. метров (в Якутии), не испытывает сезонных колебаний температуры и постоянно находится в замёрзшем состоянии.

Температура повышается под воздействием геотермальных потоков и достигает 0 °C в нижней границе вечной мерзлоты. Здесь лёд может забивать поры почвы или образовывать ледяные тела разных генезисов. Кроме того, субарктические районы обусловлены непроницаемостью льда в бескислородных болотных и заболоченных местах, где развивались метаногенные микроорганизмы. Метан также встречается в термокарстовых озёрах.

Постоянная криолитозона может иметь разные характеристики и формы, быть богатой органическими почвами или песчаными и каменистыми, содержать замороженную воду или быть относительно сухой. Она считается как частью криосферы, так и частью геосферы, так как содержит камни и почвы. Её верхняя поверхность, называемая активным слоем, обычно оттаивает и замерзает в зависимости от времени года.

Учёные различают тёплую и холодную постоянную криолитозону. Тёплая имеет более высокую температуру чем -2 °C и считается нестабильной. Холодная имеет температуру -2 °C или ниже.

Влияние на окружающую среду

Замерзание почвы изменяет её физические свойства. Это явление важно для циркуляции веществ, которые питают поверхностную растительность и почвенные организмы. В холодных наземных экосистемах таёжного типа, тундре, этот особый круговорот воды регулирует жизнь почвы и влияет на поверхностную жизнь (через корневые функции, микоризу, временные водно-болотные угодья и так далее). Циркуляция воды в мёрзлых грунтах также соответствует медленным и тонким теплообменам, которые могут пробудить грибные или симбиотические бактериальные колонии.

Учёные обнаружили, что из-за глобального потепления скорость оттаивания земли возросла. Это негативно влияет на атмосферу, землю, воду и живых существ. Деградация приземной многолетней мерзлоты оказывает влияние на хозяйственную деятельность и может представлять серьёзную угрозу использованию природных ресурсов и устойчивому развитию арктических сообществ. Почти четыре миллиона человек и 70% современной инфраструктуры находятся в районах с высоким потенциалом оттаивания.

Треть панарктической инфраструктуры и 45% месторождений углеводородов в российской Арктике находятся в регионах, где нестабильность грунта, связанная с оттепелями, может нанести серьёзный ущерб искусственной среде. Многие города, расположенные на криолитозоне, подвергаются угрозе разрушения.

Образования, сохранение или исчезновение криолитозоны очень тесно связаны с изменением климата. Вот почему глобальная сеть исследователей изучает толщу мерзлоты как индикатор глобального потепления на основе опросов, измерений температуры и спутникового мониторинга, инициированных глобальной сетью наземного мониторинга. Быстрая оттепель может значительно увеличить количество парниковых газов, выделяемых замороженными древними растениями и животными.

Недавние изменения

Потепление с конца 1960-х годов наблюдалось в профилях температуры криолитозоны во многих местах. За последние несколько десятилетий температура в целом снизилась в низинах и горах. Исключение составляют некоторые недавно обнажённые осушенные бассейны озёр и расширяющиеся береговые линии.

Оттаивание наблюдалось во многих низменных и горных районах в последние десятилетия — бо́льшая часть доказательств является косвенной и основана на изменениях в лесной и тундровой растительности, различном оседании поверхности земли и потере озёр.

Ежегодное оттаивание в западной части Северной Америки привело к оседанию грунта, появлению впадин, увеличению дренажа озера.

В региональном и глобальном масштабах изменения зональных границ мерзлоты трудно идентифицировать из-за трёхмерных неоднородностей. Деградация криолитозоны и изменения в её распределении связаны с повышенным образованием слоя или тела незамерзшего грунта, возникающего из-за локальной аномалии в термических, гидрологических, гидрогеологических или гидрохимических условиях.

Изменения зональных границ криолитозоны, моделируемых с использованием сценариев изменения климата, обычно основаны на прогнозах увеличения толщины активного слоя и изменений температуры на относительно небольших глубинах.

Тёплая мерзлота разлагается как сверху, так и снизу, увеличивая степень образования талика. Южный предел движется на север нерегулярным образом и регулируется локальными факторами, которые включают торфяник.

Торф представляет собой скопление частично разложившегося растительного вещества. Он образуется на водно-болотных угодьях или торфяниках, которые по-разному называются болотами, мускусами, покозинами, и торфяно-болотными лесами.

Быстрая прибрежная эрозия, несмотря на то, что она поддерживается штормами и связанной с ними интенсивностью волн, сильно зависит от количества и типа грунтового льда.

Изменения в распределении, предсказываемые моделями, требуют обширной верификации на основе полевого или дистанционного зондирования в течение длительных периодов времени. Мониторинг термического состояния в глобальном масштабе необходим для понимания гидрологических связей, будущих изменений в распределении и для проверки глобальных и региональных моделей.

Ожидается, что изменение климата окажет значительное влияние на надземный и подземный климат. Хотя широко распространённые изменения криолитозоны обычно занимают века, по оценкам учёных, к середине XXI века её площадь в северном полушарии уменьшится на 20−35%. Кроме того, Экологическая программа ООН предполагает, что к 2080 году глубина оттаивания может увеличиться на 30−50%.

Выбросы парниковых газов

Криолитозона хранит огромное количество углерода и метана (вдвое больше углерода, чем содержится в атмосфере). Ожидается, что в условиях потепления эти газы будут выделяться. Этот процесс уже начался в некоторых частях мира, включая Западную Сибирь, и ожидается, что он серьёзно возрастёт к 2020 году.

Треть почвенного углерода Земли содержится в арктической тундровой почве, хранящейся в замороженном органическом веществе. Если высокие северные широты значительно нагреваются, мерзлота оттаивает, позволяя органическому веществу разлагаться. Разложение выпустит углерод в атмосферу. Это уже происходит в активном слое каждое лето.

В нормальных климатических условиях почва остаётся достаточно холодной, чтобы разложение было очень медленным. Но по мере повышения температуры воздуха и прогрева земли этот процесс ускорится. Некоторые полагают, что арктическая тундра может превратиться из поглотителя углерода в источник углерода к середине 2020-х годов.

Исследователи подсчитали: к 2200 году 60% мерзлоты Северного полушария, вероятно, растает, что может привести к выбросу в атмосферу около 190 миллиардов тонн углерода. Это количество составляет около половины всего углерода, выпущенного в индустриальную эпоху. Влияние этого на скорость атмосферного потепления может быть необратимым.

Во влажных районах бо́льшая часть выбросов будет производиться метаном, парниковым газом, который имеет от 20 до 25 раз большую теплотворную способность, чем углекислый газ. По мере того как земля нагревается, метан либо попадает непосредственно в атмосферу, либо бактерии разлагают его на углекислый газ.

Недавние исследования показали, что количество метана, выделяемого в настоящее время из региона арктического шельфа, примерно равно количеству метана, выделяемого во всех океанах мира. Это особенно опасно из-за малой глубины шельфа. В других регионах, где существуют гидраты метана, они достаточно глубоки, чтобы окислиться до углекислого газа, прежде чем достичь поверхности. В этом регионе метан выделяется прямо в воздух.

Сценарий бедствия

Когда атмосфера прогревается, мерзлота тает, выделяя парниковый газ, который дополнительно нагревает атмосферу. В настоящее время климатические модели не учитывают воздействия метана, выделяющегося при таянии криолитозоны, что означает: даже самые экстремальные сценарии потепления, могут быть недостаточно экстремальными. Скачок концентрации метана в атмосфере может спровоцировать катастрофическое глобальное потепление.

На Земле уже происходило массовое выделение метана: палеоценовый эоценовый тепловой максимум. Исследования, посвящённые этому периоду времени, показывают, что в атмосферу было выброшено большое количество метана. Но потепление, которое происходит из-за антропогенного изменения климата, является беспрецедентным по своей скорости — сегодня мир нагревается в десять раз быстрее, чем тогда. По этой причине трудно исключить любой сценарий глобального потепления.

Читайте также: