Моделирование влияния климатических изменений на фазовое состояние воды в грунте

• Автор: Аржанов, Максим Михайлович
• Шифр специальности: 25.00.29
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 120 с. : ил.

1 Методы диагностики приповерхностных многолетнемерзлых грунтов

2 Моделирование процессов тепло- и влагопереноса в почве с учетом фазовых переходов при заданном атмосферном воздействии
2.1 Схема параметризации процессов тепло- и влагопереноса в почве и на подстилающей поверхности

2.2 Моделирование глубин сезонного протаивания с использованием данных реанализа

2.3 Моделирование гидрологических процессов в почве в условиях вечной мерзлоты

3 Изменения характеристик вечной мерзлоты при антропогенном изменении климата в неинтерактивных численных экспериментах с моделью общей циркуляции атмосферы и океана

3.1 Изменения глубин сезонного протаивания при потеплении

климата

3.2 Моделирование динамики деградации приповерхностных многолетнемерзлых пород при антропогенном изменении климата

3.3 Расчет осадки оттаивания многолетнемерзлых пород в XXI веке

4 Расчет характеристик температурного и гидрологического
режимов в почве в интерактивных численных эспериментах с климатической моделью ИФА РАН
4.1 Описание проведенных численных экспериментов
4.2 Расчет характеристик сезонного промерзания/протаивания грунта с климатической моделью ИФА РАН
4.3 Результаты численных эксперименты с пространственным изменением структуры почв
4.4 Оценки стока для водосборов крупнейших мировых рек с климатической моделью ИФА РАН
Заключение
Объект исследования и актуальность темы.
Современный подход к исследованию наблюдавшихся изменений климата, а также возможных изменений климата в будущем предполагает использование физико-математических моделей, описывающих процессы взаимодействия в системе “атмосфера-почва-океан”. При этом одной из основных задач является адекватное описание процессов тепло- и влагообмена, происходящих в приземном слое атмосферы, на поверхности почвы и в ее деятельном слое (Мельников и Павлов, 2006; Израэль и др., 1999; Анисимов и Нельсон, 1990). Климатические характеристики почвы важны как для взаимодействия суши и атмосферы (Монии, 1982), так и для определения состояния биосферы (Тарко, 2005).
Ожидается, что наиболее значительные изменения климата, которые будут происходить в арктических и субарктических широтах (Анисимов и Белолуцкая, 2004; Covey et al., 2003; Jones et al., 1999) приведут к изменениям температурного и гидрологического режимов криолитозоны, вызывающих деградацию многолетнемерзлых пород (Anisimov and Nelson, 1996; Анисимов и Нельсон, 1997; Израэль и др., 2002). Наблюдения указывают на общее повышение температур ММГ в течение последних нескольких десятилетий в Субарктических регионах России (Израэль и др., 1999; Павлов, 2003), на северо-западе Канады (Smith et al., 2005) и на Аляске (Osterkamp and Romanovsky, 1999). На некоторых участках около южной границы криолитозоны в Западной Сибири и на Аляске потепление

3. Изменения характеристик вечной мерзлоты при антропогенном изменении климата в неинтерактивных численных экспериментах с моделью общей циркуляции атмосферы и океана
Изучению изменений характеристик криолитозоны под влиянием изменений климата посвящены многочисленные исследования последнего времени (Anisimov and Nelson, 1996; Анисимов и Нельсон, 1997; Anisimov et al., 1997; Nelson et al., 2002; Израэль и др., 2002; 'Павлова и др., 2007; Малевский-Малевич и др., 2003, 2005; Malevsky-Malevich et al., 2001; Ме-лешко и др., 2004а; Павлов, 2003; Мохов и др., 2006; Демченко и др., 2002, 2006; Nicolsky et al., 2007; Stendel and Christensen, 2002; Saito et al., 2007; Величко и Нечаев, 1992). Основное внимание при этом уделяется анализу воздействий изменений климата па пространственные распределения характеристик многолетнемерзлых грунтов (). Традиционным считается расчет эволюции криолитозоны при заданных на границе подстилающей поверхности условиях атмосферного климата (Anisimov and Nelson, 1996; Malevsky-Malevich et al., 2001; Павлова и др., 2007; Демченко и др., 2002). В зависимости от выбранного метода расчета характеристик многолетнемерзлых пород в качестве входных параметров могут использоваться рассчитанные в моделях общей циркуляции атмосферы значения приповерхностной температуры воздуха или температуры поверхности почвы, количество осадков, а также заданные характеристики типов почвы и рас-