Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Ландшафтная индикация и картографирование мерзлотных условий бассейна р. Лены

ВАК РФ 25.00.08, Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение

Автореферат диссертации по теме "Ландшафтная индикация и картографирование мерзлотных условий бассейна р. Лены"

На правах рукописи

Торговкин Ярослав Ильич

ЛАНДШАФТНАЯ ИНДИКАЦИЯ И КАРТОГРАФИРОВАНИЕ МЕРЗЛОТНЫХ УСЛОВИЙ БАССЕЙНА р. ЛЕНЫ

Специальность 25.00.08 - инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Якутск 2005

Работа выполнена в Институте мерзлотоведения имени П.И. Мельникова СО РАН.

Научный руководитель: кандидат географических наук

Официальные оппоненты: доктор географических наук,

Ведущая организация - Институт прикладной экологии Севера АН PC (Я).

Защита диссертации состоится 26 октября 2005 г. в 14 ч. на заседании диссертационного совета Д 003.025.01 при Институте мерзлотоведения СО РАН по адресу: 677010, Якутск 10, ул. Мерзлотная 36, Институт мерзлотоведения СО РАН.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института мерзлотоведения СО РАН.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения, просьба направлять по вышеуказанному адресу или по факсу (411 2) 334-476 и электронной почте shatz@mpi.ysn.ru ученому секретарю совета.

Автореферат разослан 2 3 сентября 2005 г.

А.Н. Федоров

профессор В.Р. Алексеев кандидат географических наук, профессор O.A. Лазебник

Ученый секретарь диссертационного coi

Hoot -ч

^БЩАЯ характеристика работы

Актуальность работы. Ландшафтно-криоиндикационные исследования являются составной частью мерзлотного картографирования. В теоретическом и методическом отношении многие проблемы в данном направлении были решены предыдущими исследователями (Тумель В.Ф., Кудрявцев В.А., Кондратьева К.А., Мельников Е.С. и многие другие). Вовлечение новых территорий в сферу мерзлотных исследований при их хозяйственном освоении, а также совершенствование методов картографирования требует новых, более эффективных разработок в ландшафтно-криоиндикационных исследованиях. С методической точки зрения сопряженное исследование криоиндикационных свойств ландшафтов в крупном (1:25 ООО), среднем (1:200 ООО) и мелком (1:5 ООО ООО) масштабах имеет научную актуальность. В настоящее время применение ГИС в географических науках открывает новые возможности не только в пространственно-временном анализе современных процессов и явлений, но и в традиционных методах исследований, каковым является ландшафтная индикация мерзлотных условий. Результаты ландшафтно-криоиндикационных исследований имеют большое значение для развития геоинформационных технологий в мерзлотоведении. В первую очередь это заключается в картографировании с применением атрибутивных таблиц ГИС, при помощи которой наглядно и оперативно достигается отражение содержания ландшафтных карт.

Цель работы - оценить возможности ландшафтной индикации мерзлотных условий в разных масштабах для применения в мерзлотном картографировании.

Задачи исследований состоят в следующем:

1. Усовершенствовать методику выделения современных природ-но-территориальных комплексов - типов урочищ, типов местности и ландшафтов для определения криоиндикационных свойств ландшафтов.

2. Определить криоивдикационные свойства ландшафтов бассейна р. Лены на уровне типов урочищ, типов местности и ландшафтов.

3. Составить разномасштабные мерзлотные карты с применением ГИС и провести пространственно-временной анализ мерзлотных ландшафтов.

Исходные материалы и методика исследований. В основу диссертации положен материал, полученный автором при мерзлотно-ландшафтных исследованиях в Якутии с 1990 по 2004 гг. Использованы

также фондовые материалы Института мерзлотоведения СО РАН, литературные источники, аэрокосмические снимки и картографические обобщения. Проводились аэровизуальные и наземные наблюдения за ландшафтами, с использованием метода ключевых участков. При камеральных работах применялись методы ГИС-технологий с использованием специализированного программного обеспечения (PC ARC/INFO, ArcView GIS, Geodraw/Geograph). По всем перечисленным программам автор прошел курсы обучения и имеет соответствующие сертификаты.

Научная новизна работы заключается в усовершенствовании методики картографирования ландшафтов с применением ГИС-технологий, в составлении современных ландшафтно-криоиндикационных схем и созданий новых цифровых мерзлотных карт бассейна р. Лены различного уровня и масштаба с базой данных о структуре и содержании компонентов ПТК, в проведении пространственного анализа по различным компонентам природных комплексов.

Практическое значение работы. Результаты проведенных крио-индикационных исследований позволяют более эффективно решать вопросы картографирования мерзлотных условий и систематизации природной обстановки в области распространения многолетнемерзлых пород. Результаты исследований могут быть использованы для разработки природоохранных мероприятий.

Выполненная работа являются частью НИР Института мерзлотоведения СО РАН, и использовалась при выполнении ряда хоздоговорных работ и научных проектов. Результаты исследований апробировались в учебном процессе в Якутском госуниверситете им. М.К. Аммосова.

Личный вклад автора. В диссертации изложены результаты исследований, в которых автор с 1990 г. в качестве исполнителя, а с 1996 г. в качестве ответственного исполнителя, принимал участие в сборе, систематизации и анализе данных, разработке методики ГИС-картографирования в мерзлотно-ландшафтных исследованиях и в создании ряда ГИС-проектов. Совершенствование методики мерзлотно-ландшафтного картографирования, анализ криоиндикационных свойств ландшафтов, разработка предлагаемых приемов ГИС-картографирования, составление цифровых мерзлотно-ландшафтных и мерзлотных карт, пространственно-временной анализ, обработка и обобщение материалов выполнены непосредственно автором.

Апробация и практическая реализация. Содержание работы и ее отдельные положения были опубликованы и обсуждены на международ-

ных конференциях «Интеркарто-5 ГИС для устойчивого развития территорий» (Якутск, 1999) и «The Fifth International Study Conference on GE-WEX in Asia and GAME» (Нагоя, Япония, 2001), международной конференции «Криосфера нефтегазоносных провинций» (Тюмень, 2004), на VII научной конференции «Картографическое и геоинформационное обеспечение управления региональным развитием» (Иркутск, 2003), на научной конференции, посвященной 70-летию академика АН PC (Я), РАЕН М.К.' Гавриловой (Якутск, 1998), на конференции посвященной 80-летию картографо-геодезической службы России (1999).

Результаты работы были представлены в 10 публикациях (7 из них в соавторстве).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложений. Содержит 163 страницы машинописного текста, 22 карты, 17 рисунков, 30 таблиц. Список литературы включает 79 наименований.

Автор выражает глубокую признательность и искреннюю благодарность научному руководителю - к.г.н. А.Н. Федорову за систематическую помощь и содействие, к.г.н. И.С. Васильеву, к.г.н. П.Я. Константинову, к.г.-м.н. С.П. Готовцеву, к.т.н. О.И. Алексеевой, д.г.н. П.П. Гавриль-еву, д.б.н. С.И. Мироновой, Т.А. Ботулу за поддержку и помощь на разных этапах исследований, Р.Н. Аргунову, П.В. Ефремову и другим сотрудникам Института мерзлотоведения СО РАН за участие и помощь в полевых исследованиях.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ И ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ, ПРЕДСТАВЛЯЮЩИЕ ПРЕДМЕТ ЗАЩИТЫ

1. Применение ГИС-технологнй позволяет упростить современные классификации природных комплексов криолитозоны и использовать их для создания новых картографических моделей (слоев цифровых карт) разных масштабов, с помощью которых облегчается познание структуры и физиономических свойств криогенных ландшафтов.

Для создания картографических моделей разных масштабов были выбраны соответствующие районы исследований в пределах бассейна р. Лены.

1. Для крупномасштабного картографирования был выбран полигон Спасская Падь в Центральной Якутии. Территория является наиболее характерным участком Центральной Якутии. Для такого масштаба требуется большой объем работ, поэтому близость объекта исследования играла немаловажную роль.

2. Для среднемасштабного картографирования выбор междуречья Мархи-Хання-Накына основывался на том, что территория находится в относительном центре бассейна р. Лены, где встречаются характерные мерзлотные процессы и явления.

3. Для мелкомасштабного картографирования обоснованием явилось обширность объекта исследований и контрастность природы бассейна р. Лены, где имеется полный набор типов криолитозоны - сплошной, прерывистой, островной и сезонной.

Спасская Падь (Центральная Якутия)

Мерзлотно-ландшафтная карта территории полигона «Спасская Падь», находящемся в районе г. Якутска на Кенкеме-Ленском водоразделе, на уровне типов урочищ была обновлена с применением программ РС А11С\ШГО, АгсУ1е\у и ЕаэуТгасе на основе созданной ранее бумажной карты.

В традиционном картографировании типов урочищ, одного из основных единиц полевого крупномасштабного картографирования, учитывается принцип «оверлея», или наложения ряда факторов (Федоров, 1991). Такое наложение факторов используется в свою очередь в технологиях ГИС. При наложении отдельных слоев получаются другие контуры и

классификационные единицы. Количество слоев при этом можно регулировать.

При картографировании типов урочищ в условиях сплошного распространения многолетнемерзлых пород в Центральной Якутии достаточно хороший результат получается при наложении двух слоев - рельефа и растительных сообществ. Наложение этих слоев позволило получить 45 новых единиц - названных нами «типами урочищ». Эти типы урочищ очень близки по принципу выделения с таковыми единицами Е.С.Мельникова (1983) и А.Н.Федорова (1991). Содержание карты типов урочищ было скорреяировано с материалами полевых мерзлотно-ландшафтных исследований на данной территории, фондовых материалов Института мерзлотоведения СО РАН, литературных источников и аэрокосмических материалов.

Преобладающую по площади территорию (34,5%) занимает тип урочищ, представляющий сочетание песчано-грядового типа местности с лиственничными лесами лимнасово-брусничными с примесью березы, возраст которых более 100 лет. Второе место по площади занимают урочища на песчаных грядах с березовыми и лиственнично-березовыми лесами разнотравно-брусничными, возраст которых 30-40 лет. Остальные типы урочищ занимают незначительные площади.

Междуречье Марха-Хання-Накын (бассейн р. Вилюй)

Технология составления среднемасштабной ландшафтной карты почти та же, как при крупномасштабном картографировании.

При наложении слоев «Типы местности» и «Растительность» было получено 647 контуров, которым были присвоены пользовательские идентификаторы, где первая цифра обозначает тип местности, вторая - растительное сообщество. Всего выделено 19 типов ПТК. Наиболее распространены следующие ПТК: плакорный на старых гарях с березово-лиственничными лесами багульниково-зеленомошными (15%), ложбинные участки с ерниками осоково-вейниковыми (12,4%), пойменные участки с ерниками осоково-вейниковыми с ивняками и елово-лиственничными лесами (10,2%), плакорный на лиственничниках бруснично-голубично-зеленомошно-лишайниковых (8,3%), плакорный на молодых гарях с бере-зово-лиственничными лесами травянистыми (8,1%), древнетеррасовый на старых гарях с березово-лиственничными лесами багульниково-зеленомошными (7,3%). Остальные ПТК занимают менее 6% от общей площади.

Бассейн р. Лены

Ландшафтная карта бассейна р. Лены нами представлена как сочетание типов местности и типов (подтипов и родов) ландшафтов (Рис. 1).

Условные обозначения

В-16 Г, .1 8-12 ГП 3-7 I ]3-3 Г" 13-16 I " "¡2-17 Г 12-2 [""""! 11-10

I* и |'| ■ I 411 01, 1*1 I«» I | 1*1 *! I I I ' ■ • I 1 I |>|| .1 J

О СИЗ 7-11 123 « 1.1.1 3-21 {"□ 3-1 [ТТ) 2-16 11-20

П™3 ЕЗ З-8 ПМШМ7ПМ ГП 13-22 [7111-19

Рис. 1. Фрагмент карты типов ПТК бассейна р. Лены. Цифрами на карте обозначены сочетания типов ландшафтов и типов местности: 2-6 - Северотаежный - Древнетеррасовый; 2-16 - Северотаежный - Моренный; 2-17 - Северотаежный - Зандровый; 3-1 - Сред-нетаеоюный сплогиного распространения ММП — Плакорный; 3-3 - Сред-нетаежный сплошного распространения ММП - Склоновый коллювиаль-ный; 3-4 - Среднетаеокный сплошного распространения ММП - Склоновый делювиально-коллювиалъный; 3-5 - Среднетаежный сплошного рас-

пространения ММП - Склоновый делювиально-солифлюкционный; 3-7 -Среднетаежный сплошного распространения ММП - Межаласный (опасный) средневысотных террас; 3-8 - Среднетаежный сплошного распространения ММП - Песчано-грядовый средневысотных террас; 316 - Среднетаежный сплошного распространения ММП — Моренный; 317 - Среднетаежный сплошного распространения ММП - Зандровый; 321 - Среднетаежный сплошного распространения ММП-Эоловый; 7-11 -Горнотундровый и горнопустынный - Горно-привершинный; 9-12 - Горно-редколесный - Плоскогорно-привершинный; 9-13 - Горноредколесный -Горно-склоновый коллювиапьный; 9-14 - Горноредколесный - Горносклоновый делювиально-коллювиальный; 9-16 - Горноредколесный - Моренный; 11-10 - Интразональный долинный - Долинный (равнинный); 1119 - Интразональный долинный - Ледниково-долинный; 11-20 - Интразональный долинный - Мелкодолинный (равнинный); 12-2 - Интразональный приводораздельный - Приводораздельный слабодренированный; 13-22 -Водоемы

На карте природно-территориальных комплексов бассейна р. Лены, составленной по наложению типов местности и типов (подтипов, родов) ландшафта, всего выделено 3822 объектов (отдельных полигонов), которые были классифицированы в 81 тип ПТК. Наиболее распространены следующие ПТК: из равнинных - плакорный среднетаежный на сплошных ММП (7,4%), склоновый делювиально-солифлюкционный среднетаежный на сплошных ММП (9,7%), склоновый делювиально-солифлюкционный северотаежный (3,9%), межаласный среднетаежный на сплошных ММП (3%); из горных - горно-склоновый коллювиапьный горнотундровый (3%), плоскогорно-привершинный горноредколесный (4%), из горно-склоновых: коллювиапьный (6,6%), делювиально-коллювиальный (6,6%) и делювиально-солифлюкционный (3,9%) горноредколесные.

Таким образом, традиционные ландшафтные таксономические единицы - типы урочищ и типы местности представлены как системы разномасштабных геоморфологических и геоботанических единиц, которые определяют взаимосвязи с другими компонентами среды. Такое упрощение позволяет широко использовать ландшафтные построения в прикладных целях, в том числе и в индикации мерзлотных условий.

2. Криогенные ландшафты разных уровней генерации обладают хорошо выраженными индикационными свойствами (признака-

ми), позволяющими оперативно устанавливать комплекс характеристик геокриологических условий - температуру и мощность много-летнемерзлых горных пород, льдистость (влажность) и криогенное строение мерзлых грунтов, глубину сезонного промерзания-протаиваиия и др. Выявленные ландшафтные индикаторы устойчивы во времени и пространстве.

Типы урочищ при крупномасштабных исследованиях являются хорошими индикаторами мощности и влажности сезонно-талого слоя. Типы местности при среднемасштабных исследованиях хорошо отражают дифференциацию среды по криогенному строению и льдистости отложений, температуре горных пород и мощности сезонно-талого слоя. Сочетания типов местности и ландшафтов, используемые при мелкомасштабных исследованиях, позволяют определить закономерности распределения мерзлых и талых пород.

Корреляционные свойства между компонентами природы в выделенных ландшафтах позволяют составить многофакторные схемы взаимосвязей в природных комплексах, что является необходимой основой для индикации мерзлотных условий.

Спасская Падь

Корреляционные связи между компонентами природной среды на уровне типов урочищ были отражены в каталоге основных физико-географических характеристик полигона Спасская Падь. Общая схема представлена в следующем виде:

Тип местности Стратиграфо-генетический комплекс —> Рельеф ~> Состав грунтов деятельного слоя —> Состав леса, возраст, высота и диаметр древостоя основного яруса, сомкнутость крон —* Кустарниковый и напочвенный покровы.

Для составления каталога были использованы литературные, фондовые, картографические, аэрокосмические материалы и данные полевых исследований на полигоне с 1996 по 2004 гг.

Мерзлотные характеристики ландшафтов - льдистость многолетне-мерзлых пород, температура грунтов на подошве слоя годовых колебаний, мощность и влажность сезонно-талого слоя, криогенные процессы были получены при проведении исследований по российско-японским грантам на стационарах Спасская Падь и Нелегер (1996-2004 гг.).

Льдистость отложений коррелируется с генезисом и составом отложений. Поэтому, даже в крупномасштабной съемке 1:25 ООО на полиго-

не Спасская Падь, установлены связи, в первую очередь между страти-графо-генетическим типом и составом отложений, криогенным строением, объемной льдистостью отложений.

Локальной особенностью криоиндикации льдистости литогенной основы ландшафтов можно считать относительно небольшую объемную льдистость межаласного типа местности - менее 0,5, что обусловлено маломощными повторно-жильными льдами (до 5-6 м).

Температура горных пород. В связи с недостаточным количеством данных мы не смогли провести полную индикацию температуры горных пород по выделенным ландшафтам. Однако, данные, полученные на стационарах Спасская Падь и Нелегер, позволяют выделить наиболее характерные температурные условия для основных ландшафтных типов.

Для межаласных участков с лиственничниками брусничными наиболее характерна температура около -3°С, что является четким индикатором по району Средней Лены. Температурные условия безлесных межа-ласий менее суровы (-2...-2,5°С). Примерно такие же температурные условия наблюдаются под сосновыми лесами. Вырубки лиственничной тайги приводят к повышению температуры ММП в среднем на 1°С.

Мощность сезонно-талого слоя. Связи мощности сезонно-талого слоя (СТС) с ландшафтными особенностями подчеркивались многими исследователями. На коренных фациях значения СТС относительно стабильны в течение нескольких сухих и влажных лет. Например, на межала-сье с лиственничником лимнасово-брусничным, который занимает около 40 % от всей площади межаласного типа местности на Спасской Пади, СТС составляет 1,1-1,2 м.

На песчаных грядах с лиственничником лимнасово-брусничным (58 % площади песчано-грядового типа местности) СТС в среднем изменяется от 1,3 до 1,5 м. В наиболее характерных урочищах с сосновым лесом с лимнасово-толокнянковым покровом СТС изменяется от 1,7 до 2,1 м.

Влажность грунтов сезонно-талого слоя. Нами был собран материал, который позволяет определить как пространственные, так и временные закономерности распределения весовой влажности сезонно-талого слоя.

Наибольшая влажность грунтов деятельного слоя характерна для нарушенных участков межаласий - сплошных вырубок лиственничных лесов (20-25 %). Вырубки, достигшие в своем развитии стадии вторичных березовых лесов приближаются по значениям влажности к ненарушенным межаласным участкам (15-20%). Заметно меньше влажность

СТС в южной части исследуемого района (5-10%), где наибольшее распространение имеют песчаные и супесчаные почвы (песчано-грядовый тип местности). Здесь повышенные значения влажности СТС наблюдаются только в межгрядовых низинах (15-20%).

В целом можно сказать, что типы урочищ являются достаточно хорошими индикаторами влажности грунтов сезонно-талого слоя.

Междуречье Мархи-Хання-Накына

Среднемасштабные исследования на междуречье Мархи-Хання-Накына предусматривали исследования на уровне типов (подтипов) местности. В качестве объектов криоиндикации нами были взяты льдистость отложений (криогенное строение и объемная льдистость), температура грунтов на подошве слоя годовых колебаний и мощность сезонно-талого слоя.

Общая схема построения криоиндикационной таблицы представлена в следующем виде: Тип местности —> Генетический (стратиграфо-генетический) комплекс —> Коренные породы —> Рельеф —* Состав поверхностных отложений —* Льдистость отложений —> Мерзлотно-геологические процессы —► Почвенный покров —> Растительность —> Температура грунтов —»■ Мощность сезонно-талого слоя.

Для составления таблицы были использованы имеющиеся материалы (литературные, фондовые, картографические, аэрокосмические) и данные полевых исследований на междуречье Мархи-Хання-Накына 1997 г., а также материалы ОВОС Накынского месторождения коренных алмазов.

Криогенные текстуры. Многолетнемерзлые породы с сочетанием линзовидных, массивных и корковых криотекстур распространены наиболее широко - 35,2% от общей площади в плакорном и склоновом типах местности. Отложения со слоистыми, линзовидными, массивными крио-текстурами с системой маломощных ПЖЛ занимают второе место -23,4% (надпойменно-террасовый, пойменный и ложбинный типы местности). Остальные сочетания криогенных текстур встречаются реже в других типах местности (древнетеррасовый, приводораздельный слабодрени-рованный).

Объемная льдистость отложений. Около половины рассматриваемой территории занимают ландшафты со слабольдистыми отложениями (менее 0,2) - плакорный, склоновый средней крутизны, древнетеррасовый типы местности - 50,5 %. Ландшафты с льдистыми горными породами (более 0,4) характерны для 38,6 % рассматриваемой территории и пред-

ставлены в приводораздельном слабодренированном, ложбинном и пойменном типах местности.

Мерзлотно-геологические процессы тесно взаимосвязаны с льди-стостыо отложений, так же как и с особенностями поверхностных отложений. Для плакорного и древнетеррасового типов местности с объемной льдистостыо грунтов до 0,2 характерно в основном только морозное выветривание. Наиболее опасные процессы идут в приводораздельном слабодренированном и пойменном типах местности, в этих ландшафтах характерны термокарст и пучение наряду с морозобойным растрескиванием. Достаточно опасны с этой точки зрения также склоновый пологий и надпойменно-террасовый типы местности, где получили развитие солифлюк-ция, термокарст и морозобойное растрескивание.

Температура горных пород. Ландшафты с низкими температурами горных пород (-5..-б°С) характерны для приводораздельных слабодрени-рованных участков с болотами и занимают 3% территории. Для большинства же зональных ландшафтов - плакорного, верхней части склонового и древнетеррасового типов местности характерна температура горных пород-2,5...-3°С. В нижних частях пологих склонов температура несколько понижается - до -3...-3,5 °С, что связано в первую очередь с температурными инверсиями (Климовский, Готовцев, 1994). Отмечается, что на молодых гарях температура горных пород повышается на 1°С по сравнению с коренными ландшафтными фациями. Достаточно холодные грунты с температурой -3,5...-4°С характерны для пойменного типа местности с преобладанием ерниковой растительности.

Мощность сезонно-талого слоя. Наиболее широким диапазоном значений отличается Марха - Накынский район, где встречаются участки с мощностью СТС от 0,6-0,7 на пушицево-зеленомошных болотах и до 1,8-1,9 м на поверхности древних террас со старыми гарями. Отметим, что в большинстве рассматриваемых ландшафтов преобладают значения мощности СТС от 1 до 1,2 м. Эти значения характерны на стыке двух подзон таежных ландшафтов - северного и среднего, где в ландшафтах преобладают леса лишайниковой и зеленомошной групп. Для молодых гарей отмечается некоторое увеличение мощности СТС.

Среднемасштабные исследования (1:100 000 и 1:200 000) на уровне типов (подтипов) местности достаточно четко позволяют отразить мерзлотные условия - криогенное строение поверхностных отложений, температуру и льдистость грунтов, мощность СТС.

Бассейн р. Лены

В качестве основного источника для изучения криоиндикационных свойств ландшафтов нами были использованы работы Мерзлотно-ландшафтная карта Якутской АССР (1991) и Мерзлотные ландшафты Якутии (1989), так как территория Якутии занимает основную часть бассейна р. Лены.

В этих работах были использованы ранее опубликованные труды, которые имели отношения, как к ландшафтам, так и мерзлотным условиям. Также были привлечены дополнительные материалы, появившиеся после выхода этих работ (Геокриология СССР, 1989; Геокриологическая карта СССР, 1996; Геологическая среда..., 1985; Кпимовский, Готовцев, 1994 и другие). Особое внимание уделялось по сбору фактических данных по смежным с Якутией территорий (Луговой, 1970; Лещиков, Шац, 1985 и другие).

Криогенные текстуры и объемная льдистость. Наиболее льдистые ландшафты представлены в межаласном типе местности. Вмещающие су-песчано-суглинистые отложения имеют в основном линзовидные, слоистые и сетчатые криогенные структуры. Для них характерна полигональная сеть мощных повторно-жильных льдов. Объемная льдистость отложений 0,6-0,8. Такую же льдистость имеют интразональные ландшафты приводораздельного слабодренированного типа местности. Преобладающие криогенные текстуры отложений этого типа местности - атакситовая, сетчатая, слоистая. Современные полигонально-жильные льды имеют мощность до 5 м.

Мерзлотно-геологические процессы тесно взаимосвязаны с льди-стостыо отложений, так же как и с особенностями поверхностных отложений. Для плакорного и плоскогорно-привершинного типов местности с объемной льдистостыо грунтов до 0,2 характерно в основном морозное выветривание. Наиболее опасные процессы идут в межаласном и приво-дораздельном слабодренированном типах местности, в этих ландшафтах характерен термокарст. В долинном и межгрядово-низинном развивается пучение наряду с морозобойным растрескиванием. Достаточно опасны с этой точки зрения также склоновый делювиально-солифлюкционный и горносклоновый делювиально-солифлюкционный типы местности, где получили развитие солифлюкция, отчасти термокарст и морозобойное растрескивание. Рост современных полигонально-жильных льдов характерен в долинном в пределах тундрового и северотаежного типов местно-

сти, приводораздельного слабодренированного, межгрядово-низинного, мелкодолинного типов местности.

Температура горных пород. OipoMHoe пространство, которое занимает бассейн р. Лены, предопределяет достаточное разнообразие в дифференциации температуры горных пород и мощности сезонно-талого и сезонно-мерзлого слоев.

Наиболее низкие температуры горных пород характерны для равнинных тундровых и высокогорных горнотундровых ландшафтов - до -14°С. В южнотаежных ландшафтах характерны положительные температуры.

В построении криоиндикационной таблицы нами использовалось сочетание тип местности - тип ландшафта. Так например, в межаласном типе местности в тундровых ландшафтах характерны температуры горных пород в пределах -8...-10, в северотаежных - -5...-6, в среднетаежных со сплошным ММП - -2...-4, а в среднетаежных с прерывистыми ММП -0...-1°С. В плакорном типе местности температура горных пород составляет -4...-5 в северотаежных ландшафтах и до 2...3 °С, в южнотаежных ландшафтах без ММП.

Мощность сезонно-талого и сезонно-мерзлого слоев. Мощность СТО, как известно, изменяется, прежде всего, под влиянием радиационно-климатических факторов в соответствии с законами широтной зональности, высотной поясности и меридиональной секторности. Поэтому, минимальные значения СТС - 0,4-0,6 м характерны для ландшафтов тундровой зоны и интразональных приводораздельных участков. В южнотаежной зоне мощность CMC составляет 1,5-2 м. В зоне сплошного распространения ММП, низкие значения мощности СТС - 0,6-0,8 м также встречаются в тундровых, северотаежных и, горнотундровых и горнопустынных типах ландшафта.

В пределах среднетаежного типа ландшафтов в зоне сплошного распространения ММП характерны значения мощности СТС от 1 до 2,5 м. Максимальные мощности СТС - 3-4 м встречаются здесь на эоловых комплексах, а минимальные на межаласном, моренном и зандровом типах местности-1-1,2 м.

Для среднетаежного типа ландшафтов, в зоне прерывистого и островного распространения ММП СТС встречается только склоновом делю-виапьно-солифлюкционном типах местности и характеризуется значениями 1,4-1,6 м. Для остальных типов местности мощность CMC составляет 2,5-3,5 м.

Сезонномерзлые слои в зоне южной тайги характеризуются значениями их мощности 2,5-3,5 м.

3. Использование криоивдикационных свойств ландшафтов и ГИС-технологий позволяет создавать цифровые геокриологические карты разного масштаба, отражающие особенности криолитозоны внутриконтинентальных районов Северной Азии. Составленные на основе криоиндикации тематические карты дают возможность определять направленность развития криогенных процессов и давать прогнозные экологические оценки.

На основе проведенных разномасштабных криоиндикационных исследований на Спасской Пади (масштаб 1:25 ООО), на междуречье рр. Марха-Хання-Накын (1:200 ООО) и всего бассейна р. Лены (1:5 ООО ООО) были составлены цифровые тематические мерзлотные карты.

Спасская Падь

На уровне ландшафтных единиц тип урочища наиболее подходит для картографирования сезонно-талого слоя. Данные, полученные в ходе натурных наблюдений за ряд лет (мощность СТС, весовая влажность), были отредактированы и занесены в таблицу согласно типам урочищ. С помощью атрибутивных таблиц ГИС была получена серия карт - мощности СТС и влажности грунтов сезонно-талого слоя за 1997-2001 гг., которые отражают закономерности пространственного и временного распределения по различным выделам ландшафтов. Так, в 1997 г. на исследуемой территории преобладающие территории занимали урочища со значениями мощности СТС 1,3-1,4 и 1,2-1,3 м (37,4 и 13,3% от общей территории соответственно). В 1998 г. распределение значений температуры изменилось в сторону увеличения показателей мощности - урочища со значениями 1,4-1,5 м - занимало 34,8%, а 1,3-1,4 м - 30,9% от общей площади.

Показатели пространственного распределения мощности СТС 1999 г. характерны почти одинаковыми показателями с предыдущим, 1998 годом. Здесь показатели мощности СТС 1,4-1,5 м и 1,3-1,4 м вновь преобладают (52,3 и 17,5% соответственно). Следующий, 2000 год характерен широким распределением показателей с меньшими значениями мощности СТС - показатели 1,3-1,4 м занимают 47,4%, а показатели 1,1-1,2 м -12,4%. В 2001 г. больше всего по площади распределены урочища со значениями 1,1-1,2 м (41,3%) и 1,0-1,1 -12,3%.

Показатели пространственного распределения влажности' грунтов СТС в 1997 г. выражены следующими параметрами: наиболее распространены урочища с влажностью фунтов 10% (52% от общей площади), 30% (28,45 от общей площади).

Наиболее увлажненным был 1999 год (до 40%), а наименьшие характеристики влажности грунтов характерны для 2001 г. (не более 20%). В 1997, 1998 и 2000 гг. значения весовой влажности грунтов одинаковые, с той только разницей, что в 1998 г. количество занимаемой площади с параметрами 30% были чуть выше.

Лъдистость отложений. Цифровая карта льдистости отложений была составлена аналогично картографированию мощности и влажности деятельного слоя. Наиболее льдистые отложения (объемная льдистость более 0,4), представленные межаласным типом местности, Занимают на рассматриваемой территории 16 % от общей площади. Для мелкодолинного типа местности характерны значения льдистости 0,2-0,4%. Песчано-грядовый тип местности, занимающий 52,6 % от общей площади рассматриваемого района, характеризуется объемной льдистостыо отложений до 0,2. В склоновом типе местности, в зависимости от ландшафтных особенностей, объемная льдистость варьирует от 0-0,2 (склоны средней крутизны занятые сосновыми лесами) до 0,2-0,4.

Температура горных пород. Картирование данного параметра из-за недостаточности фактического материала проводилось на основе карт типов местности. Чуть больше половины территории полигона - (56,6% от общей площади) распространены температуры горных пород -1...-2°С. Низкие температуры характерны для участков межаласий - -2',8...-3,5°С и занимают 22,4% от общей площади. Для мелкодолинных участков, которые занимают 1,6% территории, характерен диапазон температур от -2 до -4°С.

Применение атрибутивных таблиц ГИС, основанных на выявлении криоиндикационных свойств природно-территориальных комплексов, позволило в автоматическом режиме создать ландшафтные карты и провести детальный мерзлотно-ландшафтный пространственно-временной анализ. Детальность ландшафтной дифференциации на уровне типов фаций и урочищ дает возможность достаточно четко картографировать параметры СТС (мощность и влажность) и анализировать 1« изменения, как в пространственном отношении, так и во времени.

Междуречье Мархи-Хання-Накына

Криогенные текстуры. Отложения с сочетанием лигоовидных, массивных и корковых криотекстур распространены наиболее широко -35,2% от общей площади. Отложения со слоистыми, линзовидными, массивными криотекстурами с системой маломощных ПЖЛ занимают второе место-23,4%.

Лъдистость отложений. На карте льдистости отражены льдистые (объемной льдистостью более 0,4), среднельдистые (0,2-0,4) и слабольдистые отложения. Около половины картируемой территории занимают слабольдистые отложения - 50,5%, льдистые -38,6 и среднельдистые 10,9% от общей площади.

Мерзлотно-геологические процессы. На изучаемой территории из мерзлотно-геологических (криогенных) процессов наибольшее распространение - 49,6% получили морозное выветривание, 26,3% - термокарст и пучение, солифлюкция и термокарст 12,3%, солифлюкция и эрозия 10,9%, эрозия и плоскостной смыв распространены незначительно - около 0,9%.

Температура горных пород. На этой карте нами всего выделено 7 единиц. Ландшафты с пределами температур -2...-2,5°С и -3,5...-4°С занимают наибольшую площадь - 25,5 и 22,5% соответственно от всей территории. Ландшафты с диапазоном температуры горных пород от -1,5...-2°С и -2,5...-3°С занимают почти одинаковые площади - 19,6 и 19,5% соответственно. Ландшафты с низкими температурами горных пород (-5..-6) характерны для приводораздельных слабодренированных участков с болотами и занимают 3% территории.

Мощность сезонно-талого слоя. Наиболее широким диапазоном значений отличается Марха - Накынский район, где встречаются участки с мощностью СТС от 0,6-0,7 на пушицево-зеленомошных болотах и до 1,8-1,9 м на поверхности древних террас со старыми гарями. СТС до 1 м характерна для 31,6% рассмотренной площади. Около четверти территории (25,2%) характеризуются значениями мощности СТС 1,1-1,2 м.

Среднемасштабное картографирование (1:100 000 и 1:200 000) на уровне типов местности с применением ГИС достаточно четко позволяет отражать мерзлотные условия - криогенное строение поверхностных отложений, температуру и льдистость грунтов, мощность СТС.

Бассейн р. Лены

Температура горных пород. На карте температуры горных пород бассейна р. Лены, составленной по атрибутивным таблицам, было получено 20 единиц. Ландшафты с положительными температурами грунтов на талых породах занимают всего 11,7% территории._

132'

126'

О 100 200 км

Условные обозначения Мощность СТС (м)

ШШ «м-о* Ш 0.8-1 ш ^ Y/Á 1.8-2 Ш «

ШШ °'6-0'8 ^^ 1-1.2 iiUMl 1.4-1,5 2-2.5 Г"'] Большой диапазон Рис. 2. Фрагмент карты мощности СТС-СМС бассейна р. Лены.

Высокотемпературные мерзлотные ландшафты (температуры от 0 до -2°С) занимают 5,7%, низкотемпературные (от -4 до -6°С) - 35,4% и ландшафты с очень низкими температурами (-6°С и ниже) - 7,6%. Ланд-

шафты же с большим спектром значений температуры грунтов характерны для долинных ПТК, они занимают 12,8% территории.

Мощность сезонно-талого и сезонно-мерзлого слоев. Обработка значений мощности СТС - CMC с помощью атрибутивной таблицы позволила получить 19 единиц. Выявлено, что 11,7% территории находится в области сезонной криолитозоны, т.е. вне распространения многолетне-мерзлых пород. Диапазон значений мощности СТС довольно широкий. Ландшафты, где они менее 1 м. занимают 20,3% территории. Это в первую очередь, тундровые, часть северотаежных и горно-тундровые ПТК. Территории с глубинами СТС от 1 до 1,4 м занимают 43,5%, от 1,4 до 2 м - 9,4%, от 2 до 4 м -1,7% территории бассейна р. Лены (рис. 2).

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Усовершенствованы имеющиеся классификационные ландшафтные схемы при помощи ГИС-технологий. Использование наложения отдельных картографических образов приводит к созданию новых объектов с комплексными характеристиками. Это упростило ландшафтные классификации и дало возможность более оперативно и доступно использовать лавдшафтные построения в прикладных целях, в том числе и в индикации мерзлотных условий.

2. Установлены индикационные свойства мерзлотных условий на уровне типов урочищ (Спасская Падь), типов местности (междуречье Мархи-Хання-Накына) и типов местности в сочетании с типами ландшафтов (бассейн р. Лены). Типы урочищ при крупномасштабных исследованиях являются хорошими индикаторами мощности и влажности сезонно-талого слоя. Типы местности при среднемасштабных исследованиях хорошо отражают дифференциацию среды по криогенному строению и льдистости отложений, температуре горных пород и мощности сезонно-талого слоя. Сочетания типов местности и ландшафтов, используемые при мелкомасштабных исследованиях, позволили выявить характерные закономерности распределения мерзлых и талых пород.

3. Впервые на территорию бассейна р. Лены с помощью ГИС-технологий и ландшафтной индикации созданы разномасштабные цифровые мерзлотные карты - криогенного строения, льдистости, криогенных процессов, температуры горных пород, мощности и влажности сезонно-талого слоя.

4. Определены пространственные закономерности развития мерзлотных ландшафтов и многолетнемерзлых пород в масштабах 1:25 ООО

(Спасская Падь), 1:200 ООО (междуречье Мархи-Хання-Накына) и 1:5 ООО ООО (бассейн р. Лены). Получены определенные пространственные соотношения площадного распространения, как мерзлотных ландшафтов, так и многолетнемерзлых пород. В районе стационара Спасская Падь близ г. Якутска выполнен пространственно-временной анализ межгодового изменения мощности и влажности грунтов сезонно-талого слоя.

5. Предложенная методика мерзлотно-ландшафтного картографирования позволила определить направленность криогенных процессов и дать прогнозные оценки, необходимые для проведения экологических экспертиз.

Основные выводы и положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Алексеева О.И., Торговкин Я.И. Геокриологическая база данных Якутии // ГИС для устойчивого развития территорий. Материалы между-нар. конф. Часть 4: «ГИС в региональных исследованиях». - Якутск: Изд-воЯГУ, 1999.-С. 116-120.

2. Алексеева О.И., Балобаев В.Т., Григорьев М.Н., Торговкин Я.И. Разработка ГИС-проекта «Криолитозона Якутии» // Матер. Междунар. конф. «Криосфера нефтегазоносных провинций». - Тюмень: Изд-во ТИС-СО, 2004. - С. 124.

3. Васильев И.С., Торговкин Я.И. Пространственное распределение осадков в Якутии // Метеорология и гидрология. - 2002. - №6. - С. 23-32.

4. Васильев И.С., Торговкин Я.И. Высота снежного покрова в Якутии и его картографирование. - Якутск: Наука и образование, 2003. - №3.

- С.74-81.

5. Торговкин Я.И., Федоров А.Н. Опыт применения ГИС-технологий в изучении мерзлотных ландшафтов Центральной Якутии (на примере полигона Спасская Падь) // ГИС для устойчивого развития территорий. Материалы междунар. конф. Часть 4: «ГИС в региональных исследованиях».-Якутск, 1999.- С. 68-77.

6. Торговкин Я.И. Использование геоинформационных технологий в мерзлотно-ландшафтных исследованиях Якутии // Наука и образование.

- Якутск: АН РС (Я), 2000. - С. 54-59.

7. Торговкин Я.И. Геоинформационные исследования в научных исследованиях // Наука и техника в Якутии, 2002а. - № 1(2). - С. 30-31.

8. Торговкин Я.И. Результаты картографирования некоторых параметров деятельного слоя с применением ГИС-технологий // Дистанционные исследования и картографирование структуры и динамики геосистем. - Иркутск: Издательство Института географии СО РАН, 20026. - С. 128130.

9. Федоров А.Н., Торговкин Я.И. ГИС-технологии и вопросы современного мерзлотно-ландшафтного картографирования // Картографическое и геоинформационное обеспечение управления региональным развитием: Материалы VII научной конференции по тематической картографии (Иркутск, 20-22 ноября 2002 г.). - Иркутск: Изд-во Института географии СО РАН, 2002. - С. 238-241.

10. Fedorov A.N., Argunov R.N., Torgovkin Ya.I., Gavriliev P.P., Va-siliev I.S., Ugarov I.S, Efremov P.V., Mapping of active layer moisture contents for the GAME study area, central Yakutia. Proceedings the Fifth International Study Conference on GEWEX in Asia and GAME (volume 2) GAME Publication №31 (2). Nagoya, 2001. - P. 426-429.

Ярослав Ильич Торговкин

ЛАНДШАФТНАЯ ИНДИКАЦИЯ И КАРТОГРАФИРОВАНИЕ МЕРЗЛОТНЫХ УСЛОВИЙ БАССЕЙНА р. ЛЕНЫ

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Лицензия ИД 05324 от 09 июля 2001 г. Подписано в печать 19.09.2005 . Формат 60x84 1/16. Бумага писчая №1. Усл. п. л. 1,0. Уч. изд. л. 1,1. Тираж 100 экз. Заказ №40 Подготовлено к печати Издательством Института мерзлотоведения СО РАН. Типография Института мерзлотоведения СО РАН. 67710, Якутск, Ин-т мерзлотоведения СО РАН.

РНБ Русский фонд

2007-4 12524

S1 ЯНВ 2003

Содержание диссертации, кандидата географических наук, Торговкин, Ярослав Ильич

Введение.

1. Методические основы лапдшафтио-крпоипдпкацпоппых иссле-довппн.

2. Природные условия п основные ландшафтные ппдпкаторы мерзлотных условии бассейна р. Лены.

2.1. Полигон Спасская Падь (Центральная Якутия)

2.2. Междуречье Мархи-Хання-Накына (бассейн р. Вилюй).

2.3. Бассейн р. Лены

3. Составление ландшафтной основы для криопидпкацпопных исследовании.

3.1. Спасская Падь (Центральная Якутия).

3.2. Междуречье Мархи-Хання-Накына.

3.3. Бассейн р. Лены

4. Ландшафтная индикация [мерзлотных условии.

4.1. Спасская Падь

4.2. Междуречье Мархи-Хання-Накына

4.3. Бассейн р. Лены.

5. Лапдшафтпо-крпоппдикацпоппыс исследования и составление тематических мерзлотных карт. Пространственный анализ с применением ГИС.

5.1. Спасская Падь.

5.2. Междуречье Мархи-Хання-Накына.

5.3. Бассейн р. Лены.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Ландшафтная индикация и картографирование мерзлотных условий бассейна р. Лены"

Актуальность работы. Ландшафтно-криоиидикационпые исследования являются составной частью мерзлотного картографирования. В теоретическом и методическом отношении многие проблемы в данном направлении были решены предыдущими исследователями (Тумель В.Ф., Кудрявцев В.А., Кондратьева К.А., Мельников Е.С. и многие другие). Вовлечение новых территорий в сферу мерзлотных исследований при их хозяйственном освоении, а также совершенствование методов картографирования требует новых разработок в ландшафтно-криоиндикационных исследованиях. С методической точки зрения сопряженное исследование криоиндикационных свойств ландшафтов в крупном (1:25 ООО), среднем (1:200 ООО) и мелком (1:5 ООО ООО) масштабах имеет научную актуальность. Применение ГИС в географических науках открывает новые возможности не только в пространственно-временном анализе современных процессов и явлений, но и в традиционных методах исследований, каковым является ландшафтная индикация мерзлотных условий. Результаты ландшафтно-криоиндикационных исследований имеют большое значение для развития геоинформационных технологий в мерзлотоведении, в первую очередь в автоматическом картографировании с применением атрибутивных таблиц ГИС.

Цель работы — выявление основных закономерностей ландшафтной индикации мерзлотных условий в разных масштабах для применения в мерзлотном картографировании.

Задачи исследовании состоят в следующем:

1. Усовершенствовать методику выделения современных природно-территориальных комплексов — типов урочищ, типов местности и ландшафтов для определения криоиндикационных свойств ландшафтов.

2. Определить криоиндикационные свойства ландшафтов бассейна р. Лены на уровне типов урочищ, типов местности и ландшафтов.

3. Составить разномасштабные мерзлотные карты с применением ГИС и провести пространственно-временной анализ мерзлотных ландшафтов.

Исходные материалы п методика исследований. В основу диссертации положен материал, полученный автором при мерзлотно-ландшафтных исследованиях в Якутии с 1990 по 2004 гг.

Использованы также фондовые материалы Института мерзлотоведения СО РАН, литературные источники, аэрокосмические снимки и картографические обобщения. Проводились аэровизуальные и наземные наблюдения за ландшафтами, с использованием метода ключевых участков. При камеральных работах применялись методы ГИС-технологий с использованием специализированного программного обеспечения (PC ARC/INFO, ArcVievv GIS, Geodravv/Geograph). По всем перечисленным программам автор прошел курсы обучения и имеет соответствующие сертификаты.

Научная новизна работы заключается в усовершенствовании методики картографирования ландшафтов с применением ГИС-технологий, в составлении современных ландшафтно-криоиндикационных схем и создании новых цифровых мерзлотных карт бассейна р.Лены различного уровня и масштаба с базой данных о структуре и содержании компонентов ПТК, в проведении пространственного анализа но различным компонентам природных комплексов.

Основные защищаемые положении:

1. Применение ГИС-технологий позволяет упростить современные классификации природных комплексов криолитозоны и использовать их для создания новых картографических моделей (слоев цифровых карт) разных масштабов, с помощью которых облегчается познание структуры и физиономических свойств криогенных ландшафтов.

2. Криогенные ландшафты разных уровней генерации обладают хорошо выраженными индикационными свойствами (признаками), позволяющими оперативно устанавливать комплекс характеристик геокриологических уеловий - температуру и мощность многолетнемерзлых горных пород, льди-стость (влажность) и криогенное строение мерзлых грунтов, глубину сезонного промерзания-протаивания и др. Выявленные ландшафтные индикаторы устойчивы во времени и пространстве.

3. Использование криоиндикационных свойств ландшафтов и ГИС-технологий позволяет создавать цифровые геокриологические карты разного масштаба, отражающие особенности криолитозоны внутриконтинентальных районов Северной Азии. Составленные на основе крноиндикапии тематические карты дают возможность определять направленность развития криогенных процессов и давать прогнозные экологические оценки.

Практическое значение работы. Результаты проведенных криоиндикационных исследований позволяют более эффективно решать вопросы картографирования мерзлотных условий и систематизации природной обстановки в области распространения многолетнемерзлых пород. Результаты исследований могут быть использованы для разработки природоохранных мероприятий.

Выполненная работа являются частью ПИР Института мерзлотоведения СО РАН и использовалась при выполнении ряда хоздоговорных работ и научных проектов. Результаты работ апробировались в учебном процессе по специальности "Поиски и разведка подземных вод и инженерно-геологические изыскания" в Якутском госуниверситете им. М.К. Аммосова.

Личный вклад автора. В диссертации изложены результаты исследований, в которых автор с 1990 г. в качестве исполнителя, а с 1996 г. в качестве ответственного исполнителя, принимал участие в сборе, систематизации и анализе данных, разработке методики ГИС-картографирования в мерзлотно-лаидшафтных исследованиях и в создании ряда ГИС-ироектов. Совершенствование методики мерзлотно-ландшафтного картографирования, анализ криоиндикационных свойств ландшафтов, разработка предлагаемых приемов ГИС-картографирования, составление цифровых мерзлотно-ландшафтных и мерзлотных карт, пространственно-временной анализ, обработка и обобщение материалов выполнены непосредственно автором.

Аиробации и практическая реализации. Содержание работы и ее отдельные положения были опубликованы и обсуждены на международных конференциях «Иитеркарто-5 ГИС для устойчивого развития территорий» (Якутск, 1999) и «The Fifth International Study Conference on GEWEX in Asia and GAME» (Нагоя, Япония, 2001), международной конференции «Криосфе-ра нефтегазоносных провинций» (Тюмень, 2004), на VII научной конференции «Картографическое и геоинформационное обеспечение управления региональным развитием» (Иркутск, 2003), на научной конференции, посвященной 70-летию академика АН PC (Я), РАЕН М.К. Гавриловой (Якутск, 1998), на конференции посвященной 80-летию картографо-геодезической службы России (1999).

Результаты работы были представлены в 10 публикациях (7 из них в соавторстве).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложений. Содержит 176 страниц машинописного текста, 24 карты, 18 рисунков, 34 таблицы. Список литературы включает 80 наименований.

Заключение Диссертация по теме "Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение", Торговкин, Ярослав Ильич

Заключение

1. Усовершенствованы имеющиеся классификационные ландшафтные схемы при помощи ГИС-технологий. Использование наложения отдельных картографических образов позволило создать новые информационные объекты с комплексными характеристиками. Это упростило ландшафтные классификации и дало возможность более оперативно и доступно использовать ландшафтные построения в прикладных целях, в том числе и в индикации мерзлотных условий.

2. Установлены индикационные свойства мерзлотных условий на уровне типов урочищ (Спасская Падь), типов местности (междуречье Мархи-Хання-Накына) и типов местности в сочетании с типами ландшафтов (бассейн р. Лены). Типы урочищ при крупномасштабных исследованиях являются хорошими индикаторами мощности и влажности сезонно-талого слоя. Типы местности при среднемасштабных исследованиях хорошо отражают дифференциацию среды по криогенному строению и льдистости отложений, температуре горных пород и мощности сезонно-талого слоя. Сочетания типов местности и ландшафтов, используемые при мелкомасштабных исследованиях, позволили выявить характерные закономерности распределения мерзлых и талых горных пород.

3. Впервые на территорию бассейна р. Лены с помощью ГИС-технологий и ландшафтной индикации созданы разномасштабные цифровые мерзлотные карты - криогенного строения, льдистости, криогенных процессов, температуры горных пород, мощности и влажности сезонно-талого слоя.

4. Определены пространственные закономерности развития мерзлотных ландшафтов и многолетнемерзлых пород в масштабах 1:25 ООО (Спасская Падь), 1:200 ООО (междуречье Мархи-Хання-Иакына) и 1:5 000 000 (бассейн р. Лены). Получены определенные пространственные соотношения площадного распространения, как мерзлотных ландшафтов, так и многолетнемерзлых пород. В районе стационара Спасская Падь близ г. Якутска выполнен пространственно-временной анализ межгодового изменения мощности и влажности грунтов сезонно-талого слоя.

5. Предложенная методика мерзлотно-ландшафтного картографирования позволила определить направленность криогенных процессов и дать прогнозные оценки, необходимые для проведения экологических экспертиз.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата географических наук, Торговкин, Ярослав Ильич, Якутск

1. Атлас Иркутской области. Москва-Иркутск: ГУГК, 1962. - 182 с.

2. Атлас Забайкалья (Бурятская АССР и Читинская область) / Гл. ред. В.Б.Сочава. Москва-Иркутск: ГУГК, 1967. - 176 с.

3. Босиков Н.П., Васильев И.С., Федоров А.Н. Мерзлотные ландшафты зоны освоения Лено-Алданского междуречья. Якутск: Издательство Института мерзлотоведения СО АН СССР, 1985. - 124 с.

4. Варламов С.П. Ландшафтно-типологическое картирование как основа экстраполяции стационарных исследований // Региональные и инженерные геокриологические исследования. Якутск: Издательство Института мерзлотоведения СО АН СССР, 1985.-С. 132-137.

5. Варламов С.П., Скрябин П.Н., Скачков Ю.Б. Температурный режим грунтов мерзлотных ландшафтов Центральной Якутии. Якутск: Издательство Института мерзлотоведения СО РАН, 2002. - 218 с.

6. Васильев И.С. Закономерности сезонного протаивания грунтов в Восточной Якутии. Новосибирск: Наука, 1982. — 133 с.

7. Викторов С.В. Использование геоботанического метода при геологических и гидрогеологических исследованиях. М.: 1955. - 200 с.

8. Викторов С.В. Использование индикационных географических исследований в инженерной геологии. — М.: Недра, 1966. — 120 с.

9. Викторов С.В., Востокова Е.А. Основы индикационной геоботаники. -М.: Госгеолтехиздат, 1961. — 87 с. '<дv

10. Винокуров Ю.И. Ландшафтные индикаторы инженерно-гидрогеологических условий предалтайских равнин. Новосибирск: Наука, 1980.- 192 с.

11. Гаврилов А.В. О геокриологической информативности спектрозональ-ных аэрофотоматериалов ( на примере Чульманского района) // Мерзлотные исследования. -М.: Изд-во Моск. ун-та, 1979. Вып. XIII. - С. 141-153.

12. Гаврилов А.В. Методы использования аэрокосмических снимков при изучении и картографировании экзогенных геологических процессов и явлений // Экзогенные геологические процессы и явления (Южная Якутия). — М.: Изд-во Моск. ун-та, 1980. С. 49-61.

13. Гаврилов А.В., Кондратьева К.А. Методика использования космических фотоснимков при мерзлотной съемке // Мерзлотные исследования. — М.: Изд-во Моск. ун-та, 1982. Вып. 20. - С. 50-58.

14. Гаврилов А.В. Методика использования материалов аэро- и космической съемки при изучении распространения и температурного режима се-зонно- и многолетнемерзлых пород // Геокриологические исследования. — М.: Изд-во Моск. ун-та, 1986. С 58-76.

15. Гвоздецкий Н.А. О типологическом понимании ландшафта // Вестник МГУ. Сер. Биол., почв., геол., географии. -№4. 1958-С.165-173.

16. Геокриологическая карта СССР масштаба 1:2 500 000 / Гл. ред. Э.Д. Ершов. Винница, 1996. - 17 л.

17. Геокриология СССР: Восточная Сибирь и Дальний Восток / Под ред. Э.Д. Ершова. М.: Недра, 1989. - 515 с.

18. Геокриология СССР: Средняя Сибирь / Под ред. Э.Д. Ершова. М.: Недра, 1989.-414 с.

19. Геологическая среда центрального участка зоны БАМ как объект хозяйственного освоения / Под ред. Н.Н. Романовского. — М. Изд-во Моск. ун-та, 1985.-206 с.

20. Граве Н.А. Чувствительность поверхности к техногенному воздействию в области вечной мерзлоты, приемы и методы отражения ее на карте // Методика инженерно-геологических исследований и картирования в области вечной мерзлоты. Якутск, 1978. - С. 16-33.

21. Гриненко Д.С., Камалетдинов В.Л., Сластснов Ю.Л., Щербаков О.И. Геологическое строение Большого Якутска // Региональная геология Якутии. -Якутск: Изд-во ЯГУ, 1995. -С.3-20.

22. Гудилин И.С. Дешифрирование рельефа как индикатора элементов геологического строения // Индикационные географические исследования. М., 1970.-С. 105-118.

23. Делеур М.С., Некрасов И.А. Комплексное геокриологическое дешифрирование спутникового снимка // Мерзлотные исследования в осваиваемых районах СССР. Новосибирск, 1980. - С. 98-1 Об.

24. Иванов М.С. Криогенное строение четвертичных отложений Ленно-Алданской впадины. Новосибирск: Наука, 1984. — 125 с.

25. Карта четвертичных отложений Евразии. Масштаб 1:5 ООО ООО / Ред. Г.С. Ганешин, И.И. Краснов, Н.А. Маринов, В.Э. Мурзаева. М.: ВСЕГЕИ, 1982.- 12 л.

26. Климовский И.В., Готовцев С.П. Криолитозона Якутской алмазоносной провинции. Новосибирск: Наука, 1994. - 168 с.

27. Кондратьева К.А., Курнишкова Т.В. О роли геоботанической съемки при мелкомасштабных мерзлотных исследованиях (на примере Алданского района) // Мерзлотные исследования. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1964. - Вып. IV. -С. 255-272.

28. Королев Ю.К. Общая геоинформатика. М.:Изд-во ООО Дата+, 1998.84 с.

29. Кудрявцев В.А. Мерзлотная съемка как основной вид мерзлотных исследований // Мерзлотные исследования. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1961. -Вып. 1.-С.З-10.

30. Лазукова Г.Г. Использование растительности в качестве индикатора мерзлотных условий // Вестник МГУ. 1967. - №4. - С. 54-58.

31. Ландшафтная карта СССР. Масштаб 1:2 500 000 / Отв.ред. И.С. Гудилин. Л.: ВСЕГЕИ, 1985. - 16 л.

32. Ландшафтная карта СССР. Масштаб 1:4 ООО ООО / Ред. Л.Г. Исаченко. -М.: ГУГК, 1988.-4 л.

33. Ландшафты юга Восточной Сибири. Масштаб 1:1 500 ООО / Михеев B.C., Ряшин В.А. М.: ГУГК, 1977. - 4 л.

34. Лещиков Ф.Я., Шац М.М. Мерзлые породы юга Средней Сибири. Новосибирск : Наука, 1983. - 169 с.

35. Луговой П.Н. Особенности геокриологических условий горных стран. — М.: Наука, 1970.- 135 с.

36. Лукичева А.Н. Растительность северо-запада Якутии и ее связь с геологическим строением местности. М-Л.: Изд-во АН СССР, 1963. - 168 с.

37. Мельников Е.С. Систематизация природно-территориальных комплексов // Ландшафты криолитозоны Западно-Сибирской газоносной провинции. -Новосибирск: Наука, 1983.-С. 36-57.

38. Мельников Е.С. Научные основы и методы региональных инженерно-геокриологических исследований равнин криолитозоны (на примере Западной Сибири): Автореф. дисс. д-ра геол.-минерал, наук. -М., 1985. -44 с.

39. Мельников Е.С. Методологические основы эколого-геологического картографирования // Методы инженерно-геокриологической съемки. М., 1990.-С.6-11.

40. Мельников Е.С., Тагунова Л.Н., Вейсман Л.И. Ландшафтные индикаторы инженерно-геологических условий и вопросы их использования при картировании в криолитозоне. Бюлл. ОНТИ ВИЭМС, 1966. - Вып. 1. - С. 5257.

41. Мельников Е.С., Вейсман Л.И., Крицук Л.Н. и др. Ландшафтные индикаторы инженерно-геологических условий севера Западной Сибири и их де-шифровочные признаки. М.: Недра, 1974. - 132 с.

42. Мельников Е.С., Крицук Л.II., Москаленко Н.Г. и др. Ландшафтно-индикациоиный метод при инженерно-геокриологических исследованиях в

43. Западной Сибири // Ландшафтная индикация природных процессов. М.: Наука, 1976.-С. 88-95.

44. Мельников Е.С. Вейсман Л.И., Москаленко Н.Г. и др. Ландшафты крио-литозоны Западно-Сибирской газоносной провинции. Новосибирск: Наука, 1983.- 165 с.

45. Мерзлотно-ландшафтная карта Якутской АССР. Масштаб 1: 2 500 ООО. / Гл. ред. П.И. Мельников. М.: ГУГК, 1991. - 2 л.

46. Мерзлотные ландшафты Якутии (Пояснительная записка к Мерзлотно-ландшафтной карте Якутской АССР масштаба 1:2 500 ООО) / Федоров А.Н., Ботулу Т.А., Варламов С.П. и др. Новосибирск: ГУГК, 1989. - 170 с.

47. Методика мерзлотной съехмки / Под ред. В.А. Кудрявцева. М.: Изд-во МГУ, 1979.-358 с.

48. Мильков Ф.Н. Физико-географический район и его содержание. М.: Географгиз, 1956.-221 с.

49. Мильков Ф.Н. Ландшафтная сфера Земли. М.: Мысль, 1970. - 207 с.

50. Москаленко Н.Г. Микроценозы некоторых ландшафтов Севера Сибири и их индикационное значение // Индикационные географические исследования.-М.: Наука, 1970.-С. 137-145.

51. Москаленко Н.Г. Применение ландшафтно-индикационного метода при исследовании озерно-аллювиальных равнин северной тайги Западной Сибири // Труды ВСЕГИНГЕО. М., 1973. - Вып. 62. - С. 97-107.

52. Некрасов И.А. Криолитозона Северо-Востока и юга Сибири и закономерности ее развития. Якутск, 1976. - 246 с.

53. Некрасов И.А., Климовский И.В. Вечная мерзлота зоны БАМ / Отв. Ред. П.И. Мельников Новосибирск: Наука, Сиб. отд. 1978. - 120 с.

54. Петропавловская М.С. Дистанционные методы изучения криолитозоны (на примере Якутии). Л.: Гидрометеоиздат, 1988. - 69 с.

55. Полевые геокриологические (мерзлотные) исследования. Методическое руководство. М.: Изд-во АН СССР, 1961.-423 с.

56. Протасьева И.В. Ландшафтно-геокриологическое дешифрирование в низовьях р. Яны // Уч. Зап. Якутского ун-та. Якутск, 1965. - Вып. XVI. - С. 91-101.

57. Протасьева И.В. Аэрометоды в геокриологии. М.: Наука, 1967. - 196 с.

58. Протасьева И.В. Применение аэрометодов в геокриологических исследованиях // Геокриологические (мерзлотные) и гидрогеологические исследования при инженерных изысканиях (Труды ПНИИС). -М., 1971. -Т.8 С. 592.

59. Соловьев П.А. Криолитозона северной части Лено-Амгинского междуречья. М.: Изд-во АН СССР, 1959. - 144 с.

60. Солнцев Н.А. О морфологии природного географического ландшафта // Вопросы географии. 1949. - Сб. 16. - С.61-96.

61. Сочава В.Б. Введение в учение о геосистемах. Новосибирск: Наука, 1978.-319 с.

62. Сташенко А.И. Устойчивость природных комплексов котловин Станового нагорья к техногенным нарушениям // Изд-во ВГО. 1983. - Т.115. -Вып. 4.-С. 294-300.

63. Сташенко А.И. Применение ландшафтных методов для прогнозной оценки развития криогенных процессов в осваиваемых котловинах Северного Забайкалья // Изучение и прогноз криогенных физико-геологических про-оцессов. М.: ВСЕГИНГЕО, 1984. - С.62-65.

64. Сташенко А.И. Оценка индикационной значимости природно-территориальных комплексов при инженерно-геокриологическом картографировании // Ландшафтная индикация для рационального использования природных ресурсов. -М., 1988.-С. 164-176.

65. Сташенко А.И. Особенности использования материалов аэрофотосъемки для инженерно-геокриологического картографирования Лено-Вилюйской газоносной провинции // Методы инженерно-геокриологической съемки. — М.: ВСЕГИНГЕО, 1990. С. 40-48.

66. Торговкин Я.И О создании климатических данных на основе ГИС для оценки динамики мерзлотных ландшафтов // Климат и мерзлота: комплексные исследования в Якутии. Якутск, 1999. - С. 76-86.

67. Торговкин Я.И. Использование геоинформационных технологий в мерз-лотно-ландшафтных исследованиях Якутии // Наука и образование. — Якутск: АН PC (Я), 2000. № 2. - С. 54-59.

68. Торговкин Я.И. Геоинформационные исследования в научных исследованиях // Наука и техника в Якутии. №1(2). — 2002. - С. 30-31.

69. Тыртиков А.П. Развитие растительности как фактор формирования и динамики многолетнемерзлых пород // Проблемы Севера. М.: Изд-во АН СССР, 1963. - Вып.7. - С. 224-234.

70. Тыртиков А.П. Влияние растительного покрова на промерзание и про-таивание грунтов. -М.: Изд-во Моск. ун-та, 1969. 192 с.

71. Тыртиков А.П. Динамика растительного покрова и развитие вечной мерзлоты в Западной Сибири. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1974. - 198 с.

72. Тыртиков А.П. Динамика растительного покрова и развитие мерзлотных форм рельефа. М.: Наука, 1979. - 116 с.

73. Тумель В.Ф. О мерзлотной съемке // Изв. АН СССР. — Сер.геогр. и гео-физ. 1945. - Т.9. - №2. - С. 135-144.

74. Федоров А.Н. Роль вырубок в развитии мерзлотных ландшафтов Центральной Якутии // Региональные и инженерные геокриологические исследования. -Якутск: Ин-т мерзлотоведения СО РАН СССР, 1985. С. 111-117.

75. Федоров А.Н. Мерзлотные ландшафты Якутии: методика выделения и вопросы картографирования. Якутск: Ин-т мерзлотоведения СО РАН СССР, 1991.- 140 с.

76. Физико-географическое районирование СССР / Под ред. Н.А. Гвоздец-кого. М.: Изд-во МГУ, 1968. - 576 с.

77. Фотиев С.М. Гидрогеотермические особенности криогенной области СССР. М. Наука, 1978. - 236 с.

78. Шац М.М. Основы комплексной (гидрогеологической, инженерно-геологической, геокриологической и геоэкологической) съемки северных территорий. Учебное пособие. Якутск: Издательство Института мерзлотоведения СО РАН, 2003. - 90 с.

79. Южная Якутии / Под. ред. В.А. Кудрявцева. М.: Изд-во Моск. Ун-та, 1975.-444 с.