История гидрологического исследования Ямала

курсовая работа

1. Геолого-геоморфологические особенности

Территория Ямало-Ненецкого АО расположена на Западно-Сибирской низменности, в основе которой лежит Западно-Сибирская плита. В пределах плиты докембрийский цоколь покрывает мощный осадочный чехол (4-8км) - югорско-кайнозиский. [2] Осадки накапливались, благодаря постепенному прогибанию территории к северу. По подошве плитного комплекса выделяют такие тектонические структуры, как: Ямало-Гыданская синеклиза, Гыданское поднятие, Месояхский мегавал и другие. [2]

Почти вся Западно-Сибирская низменность покрыта примерно 200-метровым слоем рыхлых отложений четвертичного периода. Наиболее распространены на данной территории морские отложения позднего мела и палеогена. Запасы нефти данной местности как раз и содержатся в раннемеловых песчанно-алевритных отложениях. Особенностью является двухъярусное строение разреза. Нижний слой занимают мощные слои глин, которые являются морскими отложениями и, как следствие, обычно засоленными. Сверху их перекрывают в основном маломощные слои песков и супесей, имеющих континентальное происхождение. Также для всей низменности характерны мощные слои торфа - до 5-6 м. [2]

Большая часть территории - низменные террасируемые равнины морского, лагунно-морского и озерно-аллювиального происхождения с большим количеством термокарстовых озер. На полуострове Ямал большую площадь занимают пластовые подземные воды, которые доходят до 40м по мощности. Низменные острова Белый, Шокальского, Олений, Вилькицкого, Сибирякова сложены, в основном, мел-четвертичными отложениями и заняты зоной арктических тундр. Южнее идут ландшафты типичных и южных тундр.[2]

Во время передвижения береговой линии полуострова Ямал к северу ( примерно 30-40 тыс. млн лет назад) морские отложения начали замерзать в интенсивных темпах. Тогда на полуострове сформировалась поверхность третьей морской террасы (равнины). По данным комплексных научных и экспедиционных исследований 1991-1998 гг., проведенных совместно ведущими специалистами ГГИ и МГУ, третья морская терраса охватывает около 40% площади полуострова. [9] В северной части Ямала она распространена больше и имеет максимальные абсолютные отметки высот: 90-95м. [9] При этом крупные останцы террасы служат водоразделами для рек Се-Яха, Морды-Яха, Надуй-Яха и др. Третья морская терраса изобилует разными по строению озерами и озерными котловинами. Рельеф равнины связан с термоденудационными процессами: вытаиванием обширных залежей льда и мерзлых горизонтов пород. Рельеф водоразделов представлен относительно плоской поверхностью с мохово-лишайниково-кустарничковым микроландшафтом, местами заторфованной, что в сумме способствует аккумуляции талых и дождевых вод и растягивает время действия поверхностного стока и эрозии. [9]

Водоразделы и поймы рек соединяют пологие задернованные склоны, протяженностью до нескольких километров и уклонами в 1-3?. Большая часть полуострова представлена поймами рек. Также встречаются и участки с крутыми и обрывистыми берегами, высота уступа которых достигает 18 м. Такие участки наблюдались, например, на реке Се-Яха и связаны в основном с подмывом реками и озерами останцов третьей морской террасы. Для суглинистых склонов характерны разномасштабные явления оползней-сплывов - участков крупных подвижек оттаявшего слоя грунта, которые образуют обширные зоны понижения рельефа, переходящие в валы, вздутия и натеки вниз по склону. Этот процесс формирует специфический моренный и холмисто-западинный рельеф на полуострове. [9]

Толща верхнеплейстоценовых морских отложений характеризуется присутствием мощного слоя подземных льдов, который залегает на глубине 2-10 м и имеют мощность до 50 м. [9]

Подводя итог по геолого-геоморфологическим особенностям полуострова Ямал, можно сказать, что рельеф и геологическое строение территории сформировались в условиях морской аккумуляции осадков в эпоху плейстоцена и перестройки рельефа под влиянием флювиальной и термодунудационной обработке поверхности в голоцене. В результате сформировался современный рельеф полуострова, характеризующийся ярусностью и большим разнообразием покровных отложений:

o больше 60% площади полуострова занято аллювиальными отложениями голоцена

o 40% составляют отложения, имеющие фрагментарное распространение:

§ Морские отложения верхнего плейстоцена

§ Аллювиальные отложения верхнего плейстоцена

§ Озерные отложения голоцена

§ Делювиально-солифлюкционные отложения

§ Современные эоловые отложения [9]

Сложность геолого-геоморфологической обстановки на полуострове вместе с особенностями климата и гидрологическими условиями определяют развитие эрозионных процессов на Ямале.

· Криолитологическое строение

На полуострове Ямал многолетнемерзлые породы имеют сплошное распространение, кроме зон под озерами с глубиной больше 2 м (некоторые озера месторождения Бованенково). Под малыми водотоками и водоемами Ямала верхняя поверхность мерзлых пород находится на глубине нескольких десятков метров.

В северной части полуострова температура мерзлых пород может достигать -7, -10?C. [10] Наиболее низкие температуры характерны для торфяников, наиболее высокие - в песчаных отложениях. Разница температур торфа и песков в одном районе может достигать 3-4?C. На полуострове глубина сезонного протаивания не превышает 1м [10], при чем в торфяниках она минимальна, а максимальные значения наблюдаются в песчаных отложениях.

На севере Ямала широко распространены синкриогенные четвертичные отложения (Рис.2), мощность которых может достигать 15-20 м. Они отличаются высокой льдистостью: объемная льдистость торфа может достигать значений 80-90%, а супесчано-глинистых отложений от 30 до 80%. [2] В разрезах береговых уступов большую часть занимают эпикриогенные породы, представленные в основном глинами и суглинками. [2]

Поскольку для Ямала характерно, в основном, монолитное строение мерзлых пород, широкое распространение получили повторно-жильные льды, многолетние бугры пучения и другие образования. В пределах тундровых равнин и торфяников существуют благоприятные условия для морозобойного растрескивания грунтов с формированием повторно-жильных льдов. В связи с изменениями условий теплообмена на поверхности почвы, характерными для полуострова, термокарстовые явления получили большое распространение на Ямале и значительно влияют на облик современного рельефа полуострова. [2,10]

· Отступание берегов и другие криогенные процессы

Геоморфологические процессы на морских арктических побережьях России чрезвычайно опасны для жилых поселков, а также всех технических и линейных сооружений. Необоснованная застройка береговой зоны вызывает угрозу эксплуатации береговых объектов и сооружений вплоть до опасных техногенных катастроф. Примером этому случат многолетние наблюдения на научных станциях береговой полосы. Также печальным примером является необоснованное строительство посёлка и промышленных баз для месторождения Харасавэй на северо-западе полуострова Ямал. Обустройство жилой и промышленной зоны проводилось без предварительных исследований и планирования природоохранных мероприятий. Вся инфраструктура расположена в береговой зоне непосредственно на первой и третьей морских террасах. После создания жилых и промышленных объектов естественная поверхность была почти полностью нарушена, что привело к резкой активизации криогенных процессов таких, как термоабразия и оврагообразование (скорость до 10-30 м/год). [5] В результате под строительство пришлось выделять все новые и новые площадки, что еще больше активировало криогенные процессы. Сейчас вся территория месторождения им подвержена, и попытки поддержания работоспособности инфраструктуры приводит к большим затратам на противостояние деформации поверхности и обеспечение устойчивости сооружений. Попытки добычи песчаных отложений с береговой зоны для использования в качестве строительного материала также дало толчок новой волне термоабразии, так как нарушило взаимодействие море-суша. Интенсивное отступание берега явилось причиной переноса некоторых важных сооружений (гидрометеостанция, мачта радиорелейной связи и т.д.) [6]

С 1978 г. Институт криосферы Земли СО РАН проводит комплексные исследования динамики морских побережий на северном Ямале в районе метеостанции Марре-Сале. Наблюдения за разрушением берегов Западного Ямала проводились в разное время в районе мысов Бурунный, Харасавей, Марре-Сале и на участке строящегося перехода газопровода через Байдарацкую губу [5].Результатом наблюдений стали следующие выводы:

· По данным метеостанции Марре-Сале, дата разрушения ледового покрова мало меняется со временем, а дата образования ледового покрова смещается к более поздним срокам. Соответственно увеличивается продолжительность безледного, динамически активного периода. Следует отметить, что увеличение продолжительности безледного периода приходится на осень - время осенних штормов, когда происходит наиболее сильное разрушение берегов. Длительность безледного периода с 1970 по 2010 г. возросла в среднем на 20 дней. [7]

· Влияние климата на разрушение морских берегов сказывается опосредованно, через изменение синоптической обстановки в регионе, полей атмосферного давления и ветров и соответствующих параметров ветрового волнения на море. Также была выявлена тесная связь скорости разрушения морских берегов Карского моря с суммарной энергией ветровых волн. [7]

· Приведены результаты многолетнего мониторинга динамики морских берегов Западного Ямала:

ь средняя многолетняя скорость отступания берега в районе Марре-Сале составляет около 1,7 м/год, максимальная - 3,3 м/год, а минимальная - 0,5 м/год. Отмечена многолетняя цикличность в изменении скорости отступания берегов во времени.

ь Установлено, что величина деформаций пляжа и подводного берегового склона на участках развития термоэрозионных берегов достигает 0,7 м и может иметь разный знак.

ь Получены первые количественные оценки максимальных деформаций морских аккумулятивных поверхностей, которые достигают 0,3 м.[7]

Помимо береговых процессов существует проблема ледового выпахивания на шельфе Карского моря. Морское дно Байдарацкой губы страдает от экзарационной деятельности морских льдов. По результатам исследований дна губы гидролокаторами с боковым обзором было выявлено, что на дне наблюдаются глубокие борозды и валы шириной до 50 м и глубиной до 2 м. Ледовое выпахивание чрезвычайно опасно для эксплуатации подводных газопроводов, а в частности для перехода газовых магистралей, планируемого через Байдарацкую губу. [6]

Основными криогенными склоновыми процессами, характерными для полуострова Ямал, являются солифлюкция и криогенные сплывы. Наименее изученными являются криогенные сплывы, хотя они представляют максимальную угрозу при хозяйственном освоении полуострова. По данным обобщения и анализа материалов полевых наблюдений ВНИИГАЗа в рамках программы «Ямал», были изучены механизм, основные элементы морфологии и динамика сплывов, была выявлена их качественная неоднородность. [9] Помимо этого были изучены оползни-сплывы (посткриогенные) и термокары. Огромное влияние на рельеф полуострова также оказывают овражная эрозия и термоэрозионные процессы, изучение которых также проводилось в рамках программы «Ямал». Результатом комплексных исследований видов и факторов эрозии явилась монография «Эрозионные процессы центрального Ямала» под редакцией А.Ю.Сидорчука и А.В. Баранова.

2. Климат

Суровый климат Ямала обусловлен его широтой, влиянием близости морей и южнее расположенного материка. Б.П. Алисов на схеме климатического районирования определил климат полуострова, как холодный и влажный, причем северная часть Ямала относится к атлантической части арктического пояса, а южная - субарктического. [9]

Фактором, определяющим характерные особенности климата, Ямала являются продолжительные периоды полярного дня и полярной ночи, которые формируют своеобразие природопользования в регионе, а также влияют на радиационный баланс и его составляющие. Длительность световых дней повышает приток суммарной годовой солнечной радиации. На арктическом побережье он составляет 2500-3000 МДж/м?. Отраженная радиация также увеличивается за счет ледового и снежного покровов. Радиационный баланс положителен до 6 месяцев в году (с апреля по сентябрь), отрицательная часть приходится на октябрь-март. [2]

Циркуляция атмосферы в холодный период года обеспечивает поступление на полуостров западных и юго-западных воздушных масс. Для центрального района Арктического побережья, в котором находится Ямал, характерен континентальный климат с очень холодными зимами и прохладным коротким летом. Адвекцию тепла в зимнее время обеспечивают воздушные массы, находящиеся к западу и юго-западу от Ямала, которые могут вызывать значительный рост температуры и относительной влажности воздуха при сильных вторжениях. Центры таких циклонов находятся над районом северной части Баренцева моря, и их образуется около 10 за зиму. Затем, в их тылу образуется адвекция холода, приходящая из центра Арктики. Зимой большое влияние оказывают холодные воздушные массы, приходящие с устойчивого Сибирского антициклона, который способствует выхолаживанию воздуха над полуостровом и формирует температурные инверсии. В среднем, температура января колеблется между -22 -- -25?С. Суровость климата обуславливают низкие температуры и относительно высокая скорость ветра (5-6 м/с в среднем и часто выше 15 м/с). Зимнее время года занимает примерно 8-9 месяцев. В прибрежных районах температура воздуха оказывается под влиянием отепляющего воздействия моря и рек, в результате чего зимняя температура этих районов оказывается на 6-8? выше, чем в центральной части полуострова.[9,2].

Весной происходит очень медленное нарастание тепла, поскольку альбедо поверхности остается высоким и часто повторяется пасмурная погода. Переход через нуль радиационного баланса наблюдается только в мае. Средняя температура июля составляет +3 -- +9?С. К осени приход солнечной радиации быстро уменьшается, и радиационный баланс оказывается ниже нуля уже в сентябре. В итоге, вегетационный период на Ямале длится всего 45-46 дней. [9]

Для атмосферной циркуляции теплых месяцев года на Ямале характерна также высокая циклоническая активность, которая вызывает частую смену воздушных масс. Самым теплым для полуострова является воздух, приходящий со Средней Сибири, а холодным - формирующийся над центральной Арктикой, способный понижать температуру на территории Ямала до отрицательных значений даже в самый разгар лета. Преобладающими в летнее время являются ветра северных направлений, имеющие 50% повторяемость.[9]

Анализируя данные метеорологических станций полуострова Ямал (мыс Харасавэй, Марре-Сале, Тамбей, Се-Яха), представленные в монографии «Эрозионные процессы центрального Ямала» под редакцией А.Ю. Сидорчука и А.В. Баранова, можно сделать вывод, что сезонный ход температуры на полуострове выражен достаточно четко: зимой температура воздуха убывает к северо-востоку, а в летнее время температура на восточном берегу на десятые доли градуса выше, чем на западном, за счет большей континентальности климата восточного побережья. Суточный ход, напротив, выражен достаточно слабо, а зимой он практически отсутствует. [9]

Парциальное давление водяного пара, характеризующее влажность воздуха, зимой не одинаково распределено по полуострову: на западном побережье наблюдается более высокое, чем на восточном. Летом наблюдается похожая картина.

Высокая повторяемость циклонической погоды создает условия значительной облачности в теплое время года, а зимой она, как и циклоны, несколько ниже.

Полуостров Ямал находится в зоне избыточного увлажнения. Среднее количество осадков за год колеблется около 300 мм. [9] Осадки на западном берегу полуострова преобладают в течение всех месяцев года, а в центральной части максимальные различия характерны для осеннего периода.

Снежный покров на полуострове наблюдается в среднем в течение 8,5 месяцев. Период со второй половины ноября по январь характеризуется большей повторяемостью циклонов, за счет чего по сравнению с другими месяцами для него характерна наибольшая интенсивность роста высоты снега. В феврале наблюдается ослабевание роста снежного покрова, а максимальную высоту он набирает к середине апреля - первой декаде мая. Плотность снега, как и высота, увеличивается в течение зимы, и максимальна перед началом таяния снега. Запас воды в снегу, вследствие зависимости от этих факторов, имеет наибольшее значение в этот же период. [9]

Для полуострова характерны явления тумана и метели. Туманы наблюдаются в основном летом, чаще всего в июле. Они появляются за счет адвекции тепла при вторжении холодных воздушных масс, приходящих с Арктики. Метель может наблюдаться в любой месяц года, кроме июля. Максимум дней с метелью (13-15) приходится на декабрь и январь. (Данные со станции Марре-Сале)[9]

Делись добром ;)