Научная статья на тему 'ОЦЕНКА СОВРЕМЕННЫХ КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ РАЗВИТИЯ ВЕТРОВОЙ ЭРОЗИИ НА ТЕРРИТОРИИ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ'

ОЦЕНКА СОВРЕМЕННЫХ КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ РАЗВИТИЯ ВЕТРОВОЙ ЭРОЗИИ НА ТЕРРИТОРИИ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

CC BY
12
4
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
Западная Сибирь / ветровая эрозия / скорость ветра / увлажнение / метеонаблюдения / эоловый перенос / ландшафты / Western Siberia / wind erosion / wind speed / moisture / meteorological observations / aeolian transport / landscapes

Аннотация научной статьи по наукам о Земле и смежным экологическим наукам, автор научной работы — О С. Сизов

Актуальность исследования определяется наличием негативных проявлений ветровой эрозии как в южной, так и в северной частях Западной Сибири. Целью работы является проведение оценки современных климатических условий, способствующих развитию дефляции на всей территории равнины. Основное внимание уделено скорости ветра и уровню увлажнения, кроме того, установлена роль дюнного микрорельефа и лесной растительности в ослаблении дефляционного потенциала ветра. Результаты работ показали, что в настоящее время широкому развитию эоловых процессов препятствует слабая активность ветра и избыток увлажнения на фоне относительно низких среднегодовых температур воздуха. При этом в отдельные годы индекс мобильности дюн М и климатический показатель С могут достигать значений, при которых возможна эоловая активизация, особенно в северных районах. Пороговое значение скорости ветра в теплый период года на территории Западной Сибири составляет около 6 м/с (на высоте 10 м) при условии отсутствия осадков и сниженной относительной влажности воздуха. В ландшафтном отношении на юге наиболее подвержены дефляции засушливые и сухие степи Ишим-Иртышского и Обь-Иртышского междуречий, на севере участки оголенных песков приурочены к лишайниковым редколесьям на подзолистых почвах. На локальном уровне эоловый потенциал снижается за счет ослабления ветра микрорельефом поверхности и устойчивым древостоем. В целом, развитие ветровой эрозии для Западной Сибири является закономерными и ожидаемым даже в условиях глобального потепления климата и гумидных климатических условий.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

ASSESSMENT OF CURRENT CLIMATIC CONDITIONS FOR WIND EROSION DEVELOPMENT IN WESTERN SIBERIA

The relevance of the study is determined by the presence of negative manifestations of wind erosion both in the southern and northern parts of Western Siberia. The aim of the work is to assess the modern climatic conditions that contribute to deflation across the entire plain. The main focus is on the wind speed and moisture levels, in addition the role of dune micro relief and forest vegetation in reducing the deflationary potential of the wind has also been established. The results indicate that at present, the widespread development of aeolian processes is hindered by the weak wind activity and excess of moisture against the backdrop of relatively low average annual air temperatures. However, in certain years, the dune mobility index (M) and the climate indicator (C) can reach values at which aeolian activity is possible, especially in the northern regions. The threshold wind speed during the warm season in Western Siberia is about 6 m/s (at a height of 10 meters), provided there is no precipitation and reduced relative humidity. In terms of landscape, the most susceptible areas to deflation in the south are the arid and dry steppes of the Ishim-Irtysh and Ob-Irtysh interfluves, while in the north, exposed sand areas are associated with lichendominated woodlands on podzolic soils. At the local level, aeolian potential decreases due to the wind attenuation by surface micro relief and stable tree stands. Overall, the development of wind erosion in Western Siberia is considered natural and expected, even under global climate warming and humid climatic conditions.

Текст научной работы на тему «ОЦЕНКА СОВРЕМЕННЫХ КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ РАЗВИТИЯ ВЕТРОВОЙ ЭРОЗИИ НА ТЕРРИТОРИИ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ»

УДК 551.3; 551.581.26

DOI: 10.24412/1728-323X-2024-5-35-43

ОЦЕНКА СОВРЕМЕННЫХ КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ РАЗВИТИЯ ВЕТРОВОЙ ЭРОЗИИ НА ТЕРРИТОРИИ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

О. С. Сизов, кандидат географических наук, доцент, РГУ нефти и газа (НИУ) имени И. М. Губкина, [email protected], г. Москва, Россия

Аннотация. Актуальность исследования определяется наличием негативных проявлений ветровой эрозии как в южной, так и в северной частях Западной Сибири. Целью работы является проведение оценки современных климатических условий, способствующих развитию дефляции на всей территории равнины. Основное внимание уделено скорости ветра и уровню увлажнения, кроме того, установлена роль дюнного микрорельефа и лесной растительности в ослаблении дефляционного потенциала ветра. Результаты работ показали, что в настоящее время широкому развитию эоловых процессов препятствует слабая активность ветра и избыток увлажнения на фоне относительно низких среднегодовых температур воздуха. При этом в отдельные годы индекс мобильности дюн М и климатический показатель С могут достигать значений, при которых возможна эоловая активизация, особенно в северных районах. Пороговое значение скорости ветра в теплый период года на территории Западной Сибири составляет около 6 м/с (на высоте 10 м) при условии отсутствия осадков и сниженной относительной влажности воздуха. В ландшафтном отношении на юге наиболее подвержены дефляции засушливые и сухие степи Ишим-Иртышского и Обь-Иртышского междуречий, на севере участки оголенных песков приурочены к лишайниковым редколесьям на подзолистых почвах. На локальном уровне эоловый потенциал снижается за счет ослабления ветра микрорельефом поверхности и устойчивым древостоем. В целом, развитие ветровой эрозии для Западной Сибири является закономерными и ожидаемым даже в условиях глобального потепления климата и гумидных климатических условий.

Abstract. The relevance of the study is determined by the presence of negative manifestations of wind erosion both in the southern and northern parts of Western Siberia. The aim of the work is to assess the modern climatic conditions that contribute to deflation across the entire plain. The main focus is on the wind speed and moisture levels, in addition the role of dune micro relief and forest vegetation in reducing the deflationary potential of the wind has also been established. The results indicate that at present, the widespread development of aeolian processes is hindered by the weak wind activity and excess of moisture against the backdrop of relatively low average annual air temperatures. However, in certain years, the dune mobility index (M) and the climate indicator (C) can reach values at which aeolian activity is possible, especially in the northern regions. The threshold wind speed during the warm season in Western Siberia is about 6 m/s (at a height of 10 meters), provided there is no precipitation and reduced relative humidity. In terms of landscape, the most susceptible areas to deflation in the south are the arid and dry steppes of the Ishim-Irtysh and Ob-Irtysh interfluves, while in the north, exposed sand areas are associated with lichen-dominated woodlands on podzolic soils. At the local level, aeolian potential decreases due to the wind attenuation by surface micro relief and stable tree stands. Overall, the development of wind erosion in Western Siberia is considered natural and expected, even under global climate warming and humid climatic conditions.

Ключевые слова: Западная Сибирь, ветровая эрозия, скорость ветра, увлажнение, метеонаблюдения, эоловый перенос, ландшафты.

Keywords: Western Siberia, wind erosion, wind speed, moisture, meteorological observations, aeolian transport, landscapes.

Введение

Негативные проявления ветровой эрозии в настоящее время отмечаются как для южной, так и для северной частей Западной Сибири. На юге источником эолового переноса пыли выступают, как правило, засушливые и сухие степи Ишим-Иртышского и Обь-Иртышского междуречий. Осаждение взвешенных частиц происходит в лесных районах юго-восточной и центральной частей Западной Сибири [1]. Многолетние наблюдения в Томской области показали, что ветровая эрозия носит очаговое развитие, при этом ее интенсивность зависит от особенностей микрорельефа, климатических условий и времени появления всходов сельскохозяйственных культур в весенне-летний период [2]. Усилению дефляции способствует также интенсивная распашка — считается, что на юге равнины этому негативному процессу подвержены не менее 25 % площади пахотных угодий, что приводит к заметному снижению плодородия и ухудшению санитарно-эко-логических условий территории [3].

На севере Западной Сибири следствием интенсивного ветрового воздействия являются обширные площади оголенных песков (песчаных обнажений, раздувов, котловин выдувания и параболических дюн), доля которых в отдельных районах может достигать 1—2 % [4]. На современном этапе ситуация осложняется интенсивным антропогенным воздействием в процессе добычи нефти и газа — масштабные механические нарушения почвенно-растительного покрова приводят к образованию многочисленных очагов развивание песчаного материала [5]. Основная ч асть нарушенных территорий образуется вокруг крупных промышленных узлов (ДНС, ЦДНГ, ЦППН и др.), кустовых площадок и сухоройных карьеров [6]. Кроме того, заметной причиной формирования участков разреженной растительности в тундровой зоне является перевыпас домашних оленей [7].

В рамках исследования возможных рисков активизации эоловых процессов в результате хозяйственной деятельности необходимым этапом

является оценка соответствующих климатических условий ( скорость ветра, сумма осадков, уровень испарения, продолжительность теплого периода и т. д.) [8]. До настоящего времени подобные исследования проводились в пределах отдельных регионов Западной Сибири [6, 9]. Однако доступность интегрированных глобальных наборов метеорологических данных, а также результатов климатического моделирования позволяют рассмотреть всю равнину целиком. Подобный подход дает возможность получить единое представление о дифференциации и потенциальном уровне развития эоловых процессов на столь обширной по площади территории.

Таким образом, целью данной работы является проведение оценки современных климатических условий, способствующих развитию ветровой эрозии в пределах Западно-Сибирской равнины.

Методология и материалы исследования

Основным действующим агентом переноса песчаных частиц в воздушной среде является ветер. В идеальном случае применительно к песчинке, которая находится в состоянии покоя на горизонтальной поверхности, поток ветра формирует две основные движущие силы: лобовая (горизонтально в направлении потока) и подъемная (перпендикулярно потоку) [10—13]. Движущим силам препятствует сила инерции, которая зависит от веса песчинки и силы ее сцепления с другими песчинками (определяется размером, формой, минеральным составом, плотностью, содержанием влаги и наличием связующих агентов) [11].

Скорость ветра, при которой начинается движение частиц, называют пороговой или критической (сдвиговой) [13]. Фактическая величина пороговой скорости ветра может кардинально отличаться в различных регионах. В рамках сравнительных исследований используют, как правило, единое значение, полученное для центральной части Северной Америки — 11,6 узлов ( « 6 м/с) на высоте флюгера (10 м) [8, 14].

После достижения скорости ветра порогового значения песчаные частицы начинают движение. Выделяются четыре основных способа транспортировки: взвесь (suspension); волочение (creep, rolling); рептация (reptation) и сальтация (saltation) [15]. В реальных условиях, помимо ветра, на развитие дефляции оказывают влияние такие дополнительные факторы, как уровень увлажнения, микрорельеф, эрозионная устойчивость почв, экспозиция относительно преобладающего направ-

ления ветров, густота и проективное покрытие растительности [16].

В данной работе основное внимание уделено скорости ветра и уровню увлажнения (включая производные индексы), поскольку именно соотношение этих параметров, оказывающих площадное воздействие, играет ключевую роль для эоловой активизации [8]. Кроме того, на примере локального участка подвижных песков, расположенного в нижнем течении р. Надым (модельная котловина выдувания), показана роль дюнного микрорельефа и лесной растительности в ослаблении дефляционного потенциала ветра.

В качестве источника данных о средних скоростях ветра используются результаты климатического реанализа ERA5 за 2008—2017 гг., дополнительно обработанные с помощью алгоритма WAsP (площадь участка 250 х 250 м, высота 10 м) [17].

Значения индекса аридизации AI (или коэффициента увлажнения, рассчитывается как отношение суммы осадков к среднему значению эвапотранспирации) получены участниками Консорциума по пространственной информации CGIAR-CSI на основе методики UNEP (период наблюдений 1970—2000 гг., детальное описание базы д анных и методики расчета доступно в [18]). При интерпретации индекса AI используется общепринятая классификация, где значения <0,03 соответствуют гипераридным климатическим условиям, 0,03—0,2 — аридным; 0,2—0,5 — полуаридным; 0,5—0,65 — сухим полугумидным и >0,65 — гумидным.

Кроме этого, на основе данных с 11 метеостанций выполнен расчет индекса мобильности дюн M и климатического показателя C.

Индекс мобильности дюн M, предложенный Н. Ланкастером [19, 20], рассчитывается по формуле:

M = W/(P/PE), (1)

где W — доля времени (%), когда ветер превышает пороговое значение (используется, как правило, значение 4,5 м/с на поверхности или около 6 м/с на высоте 10 м); P — сумма осадков (мм) за рассматриваемый период; PE — потенциальная эвапотранспирация (мм), рассчитываемая по методу, описанному в [21]. Значения индекса менее 50 характеризуют полностью стабильные пески; от 50 до 100 — активны только вершины дюн; от 100 до 200 — дюны активны при частичном зарастании междюнных понижений; более 200 — дюнные пески полностью активны [14]. Индекс М рассчитывается только для периода, когда средняя температура воздуха больше 0 °С, это является условием активной эвапотранспирации.

Климатический показатель ветровой эрозии C, предложенный В. Чепилом и др. [19, 20, 22], рассчитывается по формуле:

С = 10073/(Р - Е)2/2,9, (2)

где и — средняя скорость ветра на высоте 10 м (м/с) за рассматриваемый период; Р — сумма осадков (мм) за рассматриваемый период; РЕ — потенциальная эвапотранспирация (мм), рассчитываемая по м етоду, описанному в [21]; 2,9 — поправка стандартизации, равная среднегодовому значению климатического показателя С для Гарден-Сити (Канзас, США). Климатический показатель С может быть рассчитан только для периода с положительными средними температурами воздуха. Значения климатического показателя С менее 10 характеризуют низкий риск развития ветровой эрозии [22, 23].

Метеоданные за период 1966—2023 гг. получены с помощью системы АИСОРИ-М. В исследовании использовались данные со следующих метеостанций: Марресале, Антипаюта, Салехард, Надым, Тарко-Сале, Ханты-Мансийск, Александровское, Тобольск, Тара, Курган и Омск.

На локальном уровне климатические параметры развития ветровой эрозии оценивались в пре-

делах м о дельного песчаного раздува, расположенного в 25 км к юго-востоку от г. Надым. Сезонные измерения температуры воздуха и скорости ветра проводились в л етний период 2017—2021 гг. с помощью метеостанции Davis Vantage Pro и портативного прибора «Метеоскоп-М».

Результаты исследования

Проведенные расчеты и полученные карты (рис. 1) наглядно демонстрируют следующие значимые особенности пространственной дифференциации климатических условий активизации ветровой эрозии:

— наибольшими среднегодовыми скоростями ветра (около 4,9 м/с) характеризуются самые северные районы равнины в пределах полуостровов Ямал и Гыдан, при этом средние значения здесь не превышают пороговую скорость 6 м/с;

— относительно высокими на общем фоне значениями (около 4,4 м/с) характеризуются бассейны рр. Надым и Пур, а также Сургутское полесье (в последнем случае это является весьма примечательным на фоне максимальной заозе-ренности, которая по ранее проведенным оценкам [24] составляет 18,1 %);

— южные районы характеризуются сопоставимыми или даже меньшими средними значени-

Рис. 1. Распределение значений среднегодовых скоростей ветра (слева) и индекса аридизации А1 (справа) по территории

Западно-Сибирской равнины

50,0 45,0 40,0 35,0 30,0 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 0,0

Т

£

10,00 9,00 8,00 7,00 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0,00

□ Марресале □ Антипаюта □ Салехард

□ Надым □ Тарко-Сале □ Ханты-Мансийск

□ Александровское □ Тобольск □ Тара

□ Курган □ Омск

1

— V у

II т

1 т

0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0,00

□ Марресале □ Антипаюта □ Салехард

□ Надым □ Тарко-Сале □ Ханты-Мансийск

□ Александровское □ Тобольск □ Тара

□ Курган □ Омск

Рис. 2. Статистическое распределение значений индекса мобильности дюн М и климатического показателя С

за 1966—2023 гг. по данным метеонаблюдений

ями — в среднем 4,3 м/с для Барабинской низменности и для междуречья Тобола и Иртыша;

— значения индекса аридизации А1 в пределах равнины ожидаемо уменьшается с юга (юго-запада) на север (север—северо-восток);

— в пределах равнины отсутствуют участки с аридными условиями (А1 < 0,2); южные районы до ш ироты устья Тобола характеризуются как полуаридные (А1 в пределах 0,2—0,5);

— вся территория равнины к северу от широтного участка Средней Оби характеризуется в целом гумидными условиями (А1 > 0,65), включая самые северные районы, где ранее была выделена повышенная доля оголенных песков [4].

Таблица 1

Медианные значения индекса мобильности дюн М и климатического показателя С за 1966—2023 гг.

Результаты расчетов индекса мобильности дюн М и климатического показателя С показали следующее (рис. 2, табл. 1):

— медианные значения индекса М (0,4—33,8) и показателя С (0,01—3,19), полученные по всем рассмотренным метеостанциям, свидетельствуют о том, что в пределах Западной Сибири на современном этапе отсутствуют климатические условия для устойчивого развития ветровой эрозии;

— в отдельные годы на метеостанциях Марресале (1978, 2000) и Антипаюта (1994—1997, 2005) значение индекса М превышало 100, в эти годы в тундровой зоне могла наблюдаться локальная эоловая активизация;

— с 1995 г. в целом наблюдается устойчивое снижение индекса М по всем метеостанциям, наименьшие значения отмечаются в 2017—2019 гг.;

— значение показателя С по всем метеостанциям (за исключением Салехарда, Антипаюты и Марресале) за все рассмотренные годы наблюдений не превышает 1,72;

— значения показателя С больше 10 отмечены для метеостанции Марресале только в 1972, 1977,

1980, 1985, 1988, 1991, 1993, 1996—1998 гг. (10 из 52 лет наблюдений); для Антипаюты — в 1978,

1981, 1984, 1989, 1991, 1993, 2018 гг. (чемь из 52 лет наблюдений); для Тарко-Сале — в 1970, 1974 гг. (т. е. только в два из 52 лет наблюдений).

Влияние дюнного микрорельефа на климатические условия развития ветровой эрозии оценивалось в ходе л етних наблюдений 2018—2020 гг. в пределах модельного песчаного раздува. Измерения скоростей ветра 13 августа 2018 г. на вершине и подветренном склоне дюны показали, что максимальная скорость (до 6,73 м/с) формиру-

Индекс мо- Климати- Коэффи-

Метеостанция бильности ческий по- циент кор-

дюн М казатель С реляции

Марреале 33,8 3,19 0,19

Антипаюта 29,4 1,10 -0,05

Салехард 5,6 0,06 0,40

Надым 7,3 0,06 0,63

Тарко-Сале 2,7 0,03 0,58

Ханты-Мансийск 0,4 0,01 0,66

Александровское 2,5 0,02 0,53

Тобольск 2,3 0,01 0,86

Тара 1,2 0,01 0,72

Курган 6,1 0,04 0,55

Омск 1,3 0,02 0,54

а 8 о

0

11.08.17 0:00 13.08.17 0:00 15.08.17 0:00 17.08.17 0:00 19.08.17 0:00 21.08.17 0:00 23.08.17 0:00 25.08.17 0:00 Рис. 3. Результаты режимных измерений скорости ветра и температуры воздуха с 11 по 24 августа 2017 г.

ется на высоте 1,5 м от поверхности вершины дюны (юго-западный ветер). В свою очередь, измерения с 18 по 20 июля 2019 г. показали, что максимальных значений скорость ветра д остига-ет в дневные часы на наветренном склоне дюны (до 6,5 м/с), на вершине дюны в то же время наблюдений скорость составила 5,9 м/с, на подветренном склоне — 4,6 м/с. На вершине и на подветренной стороне дюнной гряды отмечается достоверное снижение значений относительной влажности воздуха с высотой измерений (Я2 = 0,92 и Я2 = 0,74 соответственно). Для вершины дюны отмечается также достоверная отрицательная зависимость значений относительной влажности воздуха от скорости ветра и температуры воздуха.

Оценка влияния растительности на скорость ветра выполнена в ходе полевых измерений 2017 и 2020 гг. В частности, результаты режимных измерений с 11 по 24 августа 2017 г. показали (рис. 3), что при одинаковой средней скорости ветра за весь период (1,7 м/с) вариативность оказалась выше в пределах открытого участка песчаного раздува — стандартное отклонение здесь составило 1,4 м/с против 0,9 м/с на метеостанции Надым.

Относительная влажность на раздуве, наоборот, оказалась в среднем на 3,7 % ниже, чем на метеостанции (80,9 и 84,6 % соответственно при стандартном отклонении 12,6 и 14,5 %). Измерения с 4 по 6 августа 2020 г., в свою очередь, показали, что наибольшие различия в скоростях ветра (до 2,14 м/с) между участком растительного анклава в западной части раздува и участком древнего эолового рельефа, закрепленного сосно-во-лишайниковым редколесьем, наблюдаются в дневные часы, когда как средние, так и максимальные значения в пределах анклава могут значительно превышать значения в пределах леса.

Механизм эолового переноса в пределах модельного песчаного раздува наблюдался 15 ав-

густа 2021 г. Во второй половине дня средняя скорость ветра на высоте 10 м во время срочных измерений на м етеостанции Надым (измерения проводились после переноса метеостанции на участок оголенных песков) в 15 и 18 ч составляла 6 и 7 м/с соответственно, при порывах до 14—15 м/с. Температура воздуха фиксировалась в пределах 17,1—18,4 °С, относительная влажность — 62 %. В данных условиях происходил практически непрерывный перенос песчаного материала следующими способами:

— взвесь — в виде своеобразных клубов и языков песка высотой до 10—12 м, которые переносились непосредственно с поверхности раздува на заболоченные участки первой надпойменной террасы р. Надым (рис. 4);

— волочение — в виде своеобразных песчаных потоков и плащей, которые волнами проходили по подветренным склонам дюнного микрорельефа под различными углами.

Переносу подвергался сухой песок, который имел более светлый оттенок по сравнению с поверхностью раздува. Наблюдений сальтации и рептации не проводилось из-за отсутствия необходимого оборудования, однако участие данных способов в переносе не вызывает сомнений.

Натурные наблюдения позволяют выделить ограничивающие условия, при которых возможен эоловый перенос в нижнем течении р. Надым:

— пороговая скорость ветра на высоте 10 м — не менее 6 м/с;

— температура воздуха — не менее 15 °С;

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

— относительная влажность воздуха — не более 80 %;

— суммарное количество осадков — не более 1 мм.

Суммарное за каждый год количество сроков наблюдений на метеостанции, при которых выполняются указанные выше условия, можно определить как относительный климатический потенциал эолового переноса (Эп). Ниже, на рис. 5,

4

Рис. 5. Динамика относительного климатического потенциала эолового переноса (Эп) по данным метеостанции Надым

за 1966-2023 гг.

показана динамика Эп по данным метеостанции Надым за 1966—2023 гг. На графике хорошо видно, что повышенные значения Эп наблюдались в 2000—2016 гг., а сниженные — в 2017—2019 гг. В течение года ограничивающие условия наиболее часто формируются в июне и июле (31,4 и 38,5 % срочных наблюдений соответственно).

Обсуждение результатов

Результаты климатического моделирования и проведенные расчеты на основе данных метеонаблюдений прямо показывают, что в настоящее время развитию дефляции в Западной Сибири препятствует слабая активность ветра и избыток увлажнения в теплый период на фоне относительно низких среднегодовых температур воздуха. Тем не менее в отдельные годы климатические параметры М и С могут достигать значений, при которых формируются необходимые условия для эоловой активизации, особенно в северных районах, где отмечаются максимальные для данной территории скорости ветра и фиксируются значительные удельные площади оголенных песков [4].

Исследование показало, что величина пороговой скорости ветра, при которой начинается эоловый перенос, фактически не отличается для южных и северных районов равнины. На юге (на примере Томской области) многолетние наблюдения показали, что дефляция почвы начинается при скорости ветра более 6 м/с (на высоте флюгера 10 м) [25]. Аналогичное значение получено в рамках данной работы для модельного раздува в нижнем течении р. Надым. В целом, это вполне соотносится с рекомендованным пороговым значением для центральной части Северной Америки — «6 м/с на высоте 10 м [8, 14]. Следовательно, пороговое значение 6 м/с может быть распространено на всю территорию Западной Сибири. Но при этом важно сделать два уточнения:

— указанная величина пороговой скорости ветра применима только для теплого периода года при условии отсутствия осадков и сниженной относительной влажности воздуха в момент наблюдения;

— фактическая величина пороговой скорости может отличаться в зависимости от локального сочетания природных условий.

Также стоит отметить, что в холодных условиях, как показывают исследования в Антарктиде [26], пороговые скорости снижаются как минимум на 0,5 м/с. В отношении Западной Сибири подобную тенденцию можно ожидать на Ямале и Гыдане.

На локальном уровне достоверно установлено, что на вершине и на наветренном склоне дюны при длительном нагревании воздуха в летний период формируются дополнительные микроклиматические условия повышения скорости ветра и снижения влажности в приземном слое, что также может приводить к снижению порогового значения и усилению дефляции оголенных песчаных участков. Повышенная ветровая нагрузка сохраняется и в растительных анклавах, которые занимают западную часть модельной котловины выдувания. Снижение скорости ветра происходит лишь при долговременном и полном закреплении древесной растительностью подвижных песков (детально результаты исследования данного аспекта представлены в [27]).

Динамика значений предложенного относительного климатического потенциала эолового переноса Эп хорошо коррелируют с динамикой значений эоловой аккумуляции в пределах модельного раздува, полученной по итогам наземного мониторинга с 2013 по 2023 гг. [28]. В частности, снижение в 2017—2019 гг. значений Эп полностью соотносится с минимальными величинами эоловых наносов, установленными в 2017 и 2018 гг. В то же время в 2020 г., когда суммарная продолжительность сильных ветров возрастает, происходит и заметное увеличение значений аккумуляции на установленных реперах в пределах раздува.

В ландшафтном отношении на юге равнины наиболее подвержены дефляции засушливые и сухие степи Ишим-Иртышского и Обь-Иртышского междуречий [1]. На севере прослеживается устойчивая и закономерная ландшафтная взаимосвязь эоловых отложений и участков оголен-

ных песков с лишайниковыми редколесьями на автоморфных подзолистых почвах [29]. Подобные участки в основном приурочены к террасам рек и возвышенным сухим водоразделам.

Палеогеографические исследования показывают, что в периоды глобальных похолоданий интенсивность эоловых процессов в пределах Западной Сибири могла значительно возрастать [30, 31]. Об этом свидетельствуют следы эоловой обработки кварцевых зерен [31] и сохранившиеся древние эоловые формы рельефа [6, 32]. По результатам данной работы можно сделать вывод, что даже во время теплого периода на отдельных участках равнины сохраняется существенный климатический потенциал для развития ветровой эрозии.

Заключение

По итогам проведенного исследования можно сделать следующие выводы:

— в настоящее время широкому развитию ветровой эрозии в Западной Сибири препятствует слабая активность ветра и избыток увлажнения на фоне относительно низких среднегодовых температур воздуха;

— в отдельные годы индекс мобильности дюн М и климатический показатель С могут достигать значений, при которых возможна эоловая активизация, особенно в северных районах;

— пороговое значение скорости ветра в теплый период года на территории Западной Сибири составляет около 6 м/с (на высоте 10 м) при отсутствии осадков и сниженной относительной влажности воздуха;

— на локальном уровне интенсивность ветровой эрозии зависит от особенностей микрорельефа поверхности (шероховатости) и доли проективного покрытия растительности.

В целом, развитие ветровой эрозии для Западной Сибири является закономерным и ожидаемым, даже в условиях глобального потепления климата и гумидных климатических условий.

Библиографический список

1. Евсеева Н. С., Язиков Е. Г., Квасникова З. Н., Батманова А. С., Бучельников В. С. Современный эоловый морфо-литогенез: изученность, региональные проявления // Известия Томского политехнического университета. — 2020. — Т. 331. — № 11. — С. 96—107.

2. Евсеева Н. С., Квасникова З. Н., Гальченко А. С. Ветровая эрозия почв в агроландшафтах на юго-востоке Томской области // Известия Иркутского государственного университета. Серия Науки о Земле. — 2023. — Т. 45. — С. 55—67.

3. Романовская А. О., Савин И. Ю. Современные методы мониторинга ветровой эрозии почв // Бюллетень Почвенного института им. В. В. Докучаева. — 2020. — № 104. — С. 110—157.

4. Сизов О. С., Лобжанидзе Н. Е. Пространственное распределение естественного и антропогенного эолового рельефа на севере Западной Сибири // Геодезия и картография. — 2022. — № 8. — С. 22—32.

5. Соромотин А. В., Сизов О. С. Активизация эоловых процессов на севере Западной Сибири в связи с возросшим антропогенным воздействием // Проблемы Региональной Экологии. — 2007. — № 4. — С. 12—15.

6. Сизов О. С. Геоэкологические аспекты современных эоловых процессов северотаежной подзоны Западной Сибири. — Новосибирск: Академическое издательство «Гео», 2015. — 124 с.

7. Горбунова А. М. Изменение кормовых запасов оленьих пастбищ в южных субарктических тундрах Ямала // Аграрный вестник Урала. — 2021. — Т. 205. — № 2. — C. 26—32.

8. McKee E. D. A Study of Global Sand Seas. US Government Printing Office, 1979. Vol. 1052. 429 p.

9. Евсеева Н. С. Современный морфолитогенез юго-востока Западно-Сибирской равнины. — Томск: Издательство научно-технической литературы, 2009. — 484 с.

10. Кузнецов М. С., Глазунов Г. П. Эрозия и охрана почв: Учебник. — Москва: Изд-во Московского государственного университета, 1996. — 335 с.

11. Lancaster N. Geomorphology of Desert Dunes. Cambridge University Press, 2023. 361 p.

12. Pye K., Tsoar H. Aeolian Sand and Sand Dunes. Berlin Heidelberg: Springer-Verlag, 2009. 464 р.

13. Bagnold R. A. The physics of blown sand and desert dunes. London: Methuen, 1941. 265 p.

14. Muhs D. R., Maat P. B. The potential response of eolian sands to greenhouse warming and precipitation reduction on the Great Plains of the United States // Journal of Arid Environments. 1993. Vol. 25. P. 351—61.

15. Livingstone I., Warren A. Aeolian Geomorphology. A new introduction. Oxford: John Wiley & Sons, 2019.

16. Woodruff N. P., Siddoway F. H. A wind erosion equation // Soil Science Society of America Journal. 1965. Vol. 29. P. 602—608.

17. Global Wind Atlas. [Электронный ресурс] URL: https://globalwindatlas.info/ru (дата обращения: 19.10.2024).

18. Zomer R. J., Trabucco A. Version 3 of the "Global Aridity Index and Potential Evapotranspiration (ET0) Database": Estimation of Penman-Monteith Reference Evapotranspiration [Электронный ресурс] https://cgiarcsi.community/2019/01/24/ global-aridity-index-and-potential-evapotranspiration-climate-database-v3/ (дата обращения: 19.10.2023).

19. Lancaster N. On desert sand seas // Episodes. 1988. Vol. 11. P. 12—17.

20. Talbot M. R. Late Pleistocene rainfall and dune building in the Sahel // Palaeoecology of Africa, v. 16. Rotterdam: Balkema, 1984. P. 203—214.

21. Thornthwaite C. W. An Approach toward a Rational Classification of Climate // Geographical Review. 1948. Vol. 38. No. 1. P. 55.

22. Chepil W. S., Siddoway F. H., Armbrust D. V. Climatic index of wind erosion conditions in the Great Plains // Soil Science Society of America Proceedings. 1963. Vol. 27. No. 4. P. 449—451.

23. Pye K. Aeolian dust and dust deposits. London: Acad. Press, 1987. 334 p.

24. Сизов О. С., Зубкова К. И. Оценка заозеренности Западно-Сибирской равнины на основе глобального массива данных о водной поверхности Global Surface Water // Геодезия и картография. — 2018. — Т. 79. — № 12. — C. 8—21.

25. Евсеева Н. С., Квасникова З. Н., Каширо М. А., Волкова М. А., Носырева О. В. Ветровой режим юго-востока Западно-Сибирской равнины как фактор риска развития дефляции почв в агроландшафтах (на примере юга Томской области) // Известия РАН. Серия географическая. — 2021. — Т. 85. — № 4. — C. 528—538.

26. Ayling B. F., McGowan H. A. Niveo-eolian sediment deposits in Coastal South Victoria Land, Antarctica: Indicators of regional variability in weather and climate // Arctic, Antarctic, and Alpine Research. 2006. Vol. 38. No. 3. P. 313—324.

27. Соромотин А. В., Эзау И. Н., Сизов О. С., Лоботросова С. А., Франк К. А. Микроклиматические особенности песчаных дюн северной тайги Западной Сибири // Метеорология и гидрология. — 2021. — № 8. — C. 88—100.

28. Сизов О. С., Соромотин А. В., Костомаров В. М. Динамика эоловой деятельности на примере модельной котловины выдувания в нижнем течении р. Надым // Геоморфология и физическая география Сибири в XXI веке: Матер. Всерос. науч.-практ. конф. (Томск, 18—19 февраля 2020 г.). — Томск: Изд-во НИУ ТГУ, 2020. — C. 56—60.

29. Сизов О. С., Лоботросова С. А., Соромотин А. В. Лишайниковые сосняки северной тайги Западной Сибири как индикатор ледниковых условий рельефообразования // Проблемы региональной экологии. — 2017. — № 2. — C. 60—68.

30. Волков И. А. Позднечетвертичная субаэральная формация // Труды института геологии и геофизики. Выпуск 107. М.: Наука, 1971. — C. 255.

31. Величко А. А., Тимирева С. Н. Западная Сибирь — великая позднеледниковая пустыня // Природа. — 2005. — Т. 5. — № 1077. — C. 54—63.

32. Земцов А. А. Геоморфология Западно-Сибирской равнины: Северная и Центральная части. — Томск: Изд-во Томского университета, 1976. 343 с.

ASSESSMENT OF CURRENT CLIMATIC CONDITIONS FOR WIND EROSION DEVELOPMENT IN WESTERN SIBERIA

O. S. Sizov, Ph. D. (Geography), Associate Professor, Gubkin Russian State University of Oil and Gas (National Research University), [email protected], Moscow, Russia

References

1. Evseeva N. S., Yazikov E. G., Kvasnikova Z. N., Batmanova A. S., Buchel'nikov V. S. Sovremennyi eolovyi morfolitogenez: izuchennost', regional'nye proyavleniya. [Modern aeolian morpholithogenesis: state of study, regional manifestations]. Izvesti-ya Tomskogo Politekhnicheskogo Universiteta, 2020. Vol. 331. No. 11. P. 96—107 [in Russian].

2. Evseeva N. S., Kvasnikova Z. N., Gal'chenko A. S. Vetrovaya erozia pochv v agrolandshakhtakh na iugo-vostoke Tomskoy oblasti. [Wind erosion of soils in agricultural landscapes in the south-east of Tomsk region]. Izvestiya Irkutskogo gosudarst-vennogo universiteta. Seriya nauk o Zemle. 2023. Vol. 45. P. 55—67 [in Russian].

3. Romanovskaya A. O., Savin I. Yu. Sovremennye metody monitoringa vetrovoy erozHH pochv. [Modern methods of monitoring wind erosion of soils]. Biul'ten' Pochvennogo instituta im. V. V. Dokuchaeva. 2020. No. 104. P. 110—157 [in Russian].

4. Sizov O. S., Lobzhanidze N. E. Prostranstvennoe raspredelenie estestvennogo i antropogennogo eolovogo rel'efa na severe Zapadnoy Sibiri. [Spatial distribution of natural and anthropogenic aeolian relief in the north of Western Siberia/. Geodeziya i kartografiya. 2022. No. 8. P. 22—32 [in Russian].

5. Soromotin A. V., Sizov O. S. Aktivizatsiya eolovykh protsessov na severe Zapadnoy Sibiri v svyazi s vozroshim antropogennym vozdeystviyem. [Activation of aeolian processes in the north of Western Siberia due to increased anthropogenic impact]. Prob-lemy Regional'noy Ekologii. 2007. No. 4. P. 12—15 [in Russian].

6. Sizov O. S. Geoekologicheskie aspekty sovremennykh eolovykh protsessov severotaezhnoy podzony Zapadnoy Sibiri. [Ge-oecological aspects of modern aeolian processes of the northern taiga subzone of Western Siberia]. Novosibirsk, Akadem-icheskoe izdatel'stvo Geo. 2015. 124 p. [in Russian].

7. Gorbunova A. M. Izmenenie kormovykh zapasov olen'ikh pastbishch v iuzhnykh subarkticheskikh tundrakh Yamala. [Changes in forage reserves of reindeer pastures in the Southern Subarctic tundra of Yamal]. Agrarnyi vestnik Urala, 2021. Vol. 205. No. 2. P. 26—32. [in Russian].

8. Mckee E. D. A Study of Global Sand Seas. US Government Printing Office, 1979. Vol. 1052. 429 p.

9. Evseeva N. S. Sovremennyi morfolitogenez iugo-vostoka Zapadno-Sibirskoy ravniny. [Modern morpholithogenesis of the south-east of the West Siberian Plain]. Tomsk, Izdatel'stvo nauchno-tekhnicheskoy literatury. 2009. 484 p. [in Russian].

10. Kuznetsov M. S., Glazunov G. P. Eroziya i okhrana pochv: uchebnik. [Soil Erosion and Conservation: Textbook.]. Moscow, Iz-vo Moskovskogo gosudarstvennogo universiteta. 1996. 335 p. [in Russian].

11. Lancaster N. Geomorphology of Desert Dunes. Cambridge University Press, 2023. 361 p.

12. Pye K., Tsoar H. Aeolian Sand and Sand Dunes. Berlin Heidelberg, Springer-Verlag, 2009. 464 p.

13. Bagnold R. A. The physics of blown sand and desert dunes. London, Methuen, 1941. 265 p.

14. Muhs D. R., Maat P. B. The potential response of eolian sands to greenhouse warming and precipitation reduction on the Great Plains of the United States. Journal of Arid Environments, 1993. Vol. 25. P. 351—61.

15. Livingstone I., Warren A. Aeolian geomorphology. A new introduction. Oxford, John Wiley & Sons, 2019. 464 p.

16. Woodruff N. P., Siddoway F. H. A wind erosion equation. Soil Science Society of America Journal. 1965. Vol. 29. P. 602—608.

17. Global Wind Atlas, available at: https://globalwindatlas.info/ru, date of access 19.10.2024).

18. Zomer R. J., Trabucco A. Version 3 of the "Global Aridity Index and Potential Evapotranspiration (ET0) Database": Estimation of Penman-Monteith Reference Evapotranspiration, available at: https://cgiarcsi.community/2019/01/24/global-arid-ity-index-and-potential-evapotranspiration-climate-database-v3/, date of access 19.10.2023.

19. Lancaster N. On desert sand seas. Episodes, 1988. Vol. 11. P. 12—17.

20. Talbot M. R. Late Pleistocene rainfall and dune building in the Sahel Palaeoecology of Africa. Vol. 16. Rotterdam, Balkema. 1984. P. 203—214.

21. Thornthwaite C. W. An approach toward a rational classification of climate. Geographical Review, 1948. Vol. 38. No. 1. P. 55.

22. Chepil W. S., Siddoway F. H., Armbrust D. V. Climatic index of wind erosion conditions in the Great Plains. Soil Science Society of America Proceedings, 1963. Vol. 27. No. 4. P. 449—451.

23. Pye K. Aeolian dust and dust deposits. London: Acad. Pr., 1987. 334 p.

24. Sizov O. S., Zubkova K. I. Otsenka zaozerenosti Zapadno-Sibirskoy ravniny na osnove global'nogo massiva dannykh o vodnoy poverkhnosti Global Surface Water. [Estimation of lake coverage of the West Siberian Plain based on the global water surface dataset Global Surface Water]. Geodeziya i kartografiya. 2018. Vol. 79. No. 12. P. 8—21 [in Russian].

25. Evseeva N. S., Kvasnikova Z. N., Kashiro M. A., Volkova M. A., Nosyreva O. V. Vetrovoy rezhim iugo-vostoka Zapadno-Sibirskoy ravniny kak faktor riska razvitiya deflyatsii pochv v agrolandshakhtakh (na primere yuga Tomskoy oblasti). [Wind regime of the south-east of the West Siberian Plain as a risk factor for the development of soil deflation in agricultural landscapes (using the south of Tomsk Oblast case study)]. Izvestiya RAN. Seriya geograficheskaya. 2021. Vol. 85. No. 4. P. 528—538 [in Russian].

26. Ayling B. F., Mcgowan H. A. Niveo-eolian sediment deposits in Coastal South Victoria Land, Antarctica: Indicators of regional variability in weather and climate. Arctic, Antarctic, and Alpine Research, 2006. Vol. 38. No. 3. P. 313—324.

27. Soromotin A. V., Ezau I. N., Sizov O. S., Lobotrosova S. A., Frank K. A. Mikroklimaticheskie osobennosti peschanikh dyun severnoy taygi Zapadnoy Sibiri. [Microclimatic features of sand dunes of the northern taiga of Western Siberia]. Meteorologiya i gidrologiya. 2021. No. 8. P. 88—100 [in Russian].

28. Sizov O. S., Soromotin A. V., Kostomarov V. M. Dinamika eolovoy deyatel'nosti na primere model'noy kotloviny vydutiy v nizhnem techenii r. Nadyim. [Dynamics of aeolian activity using the example of a model deflation basin in the lower reaches of the Nadym River]. Tomsk, Izdatel'stvo NIU TGU, 2020. P. 56—60 [in Russian].

29. Sizov O. S., Lobotrosova S. A., Soromotin A. V. Lishaynikovye sosnyaki severnoy taygi Zapadnoy Sibiri kak indikator led-nikovykh usloviy re'l'efoobrazovaniya. [Lichen pine forests of the northern taiga of Western Siberia as an indicator of glacial conditions of relief formation]. Problemy regional'noy ekologie. 2017. No. 2. P. 60—68 [in Russian].

30. Volkov I. A. Pozdnechetvertichnaya subaeral'naya formatsiya Trudy instituta geologii i geofiziki. Vypusk 107. [Late Quaternary subaerial formation. Proceedings of the Institute of Geology and Geophysics. Issue 107]. Moscow, Nauka. 1971. P. 255 [in Russian].

31. Velichko A. A., Timireva S. N. Zapadnaya Sibir' — velikaya pozdnelednikovaya pustynya. [Western Siberia — the great late glacial desert]. Priroda. 2005. Vol. 5. No. 1077. P. 54—63 [in Russian].

32. Zemtsov A. A. Geomorfologiya Zapadno-Sibirskoy ravniny: Severnaya i tsentral'naya chasti. [Geomorphology of the West Siberian Plain (the northern and central parts)]. Tomsk, Izdatel'stvo Tomskogo universiteta. 1976. 343 p. [in Russian].

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.