Температура почв

Большинство сценариев изменения климата основано на анализе температур воздуха. Однако для теоретических и прикладных задач, связанных с оценкой отклика земной поверхности на изменения климата, первостепенное значение имеет температура почв — важнейшая характеристика климатических, почвообразовательных, мерзлотных и инженерно-геологических условий. Она определяет функционирование наземных биогеоценозов, позволяя судить о чувствительности ландшафтов к антропогенному воздействию, изменению природной среды и климатическим флуктуациям. Особый интерес к последнему аспекту диктуется растущим вниманием научной общественности к проблеме глобального потепления.

Гидрометеорологической службой России за более чем столетний период наблюдений собран огромный массив данных о температуре почв на сети метеорологических станций страны. Массовые наблюдения за температурой почв на глубинах начались в СССР в 1930–1950-х гг. В 70–80-х гг. XX в. сеть наблюдений достигла максимального охвата — более 1000 станций с использованием вытяжных термометров, установленных на стандартных глубинах 20, 40, 80, 120, 160, 240 и 320 см.

С конца XIX в. основной вариант измерения температуры почв — участок с ненарушенной структурой почвы, сохранением растительного покрова и снежным покровом зимой. Данные наблюдений в обобщенном виде опубликованы в изданиях «Справочник по климату СССР» и «Метеорологический ежемесячник». С использованием этих справочников и машинных носителей Гидрометеорологических архивов, в лаборатории криологии почв Института физикохимических и биологических проблем почвоведения РАН совместно с Всероссийским научно-исследовательским институтом гидрометеорологической информации была создана база данных по температуре почв России и совместно с факультетом почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова составлена серия карт, отражающих основные характеристики температурного режима почв и являющихся продолжением работ В.Н. Димо. При их составлении использованы данные наблюдений по 667 метеостанциям России за период 1961–1990 гг., принимаемый Всемирной метеорологической организацией в качестве климатической нормы теплообеспеченности почв в годовом и сезонном циклах. В дополнение к данным Гидрометеорологической службы для Колымской низменности использовали данные, полученные с площадок для наблюдения по международной программе Циркумполярного мониторинга деятельного слоя (CALM). На Севере России и в горных районах наблюдательная сеть Росгидромета имеет слабую степень покрытия территории, а на полярных станциях из-за их труднодоступности и сложных условий функционирования ряды наблюдений значительно короче: всего несколько лет, в ряде случаев выходящих за период 1961–1990 гг. Параметры карт (среднемноголетние значения) получены расчётным методом на основе данных среднемесячных и среднегодовых температур почвы за отдельные годы. Данные карты представляют собой простые картографические модели, построенные по данным метеостанций. Ввиду мелкого масштаба карт при их составлении не учитывались рельеф местности и ландшафты, влияние морей и других природных факторов на температуру почвы. При анализе карт следует учитывать, что в Сибири и ряде других районов большинство метеостанций расположено вокруг крупных водоемов (озер и водохранилищ) или в долинах крупных рек с их отепляющим эффектом, а также отсутствие метеостанций, ведущих наблюдения за температурой почв в лесных массивах, и их крайне малое число в горных районах.

Одним из показателей, характеризующих температурный режим почв, является среднегодовая температура почвы. При разных амплитудах сезонных температур среднегодовая температура почвы может быть одинаковой, однако она будет тем выше, чем больше в годичном цикле преобладает процесс нагревания почвы, и тем ниже, чем большую роль играет процесс охлаждения.

В пределах территории России среднегодовая температура почвы на глубине 20 см изменяется от –14,5°C на о-ве Голомянный в Карском море до +15,2°C в Дербенте. Из-за отепляющего влияния снежного покрова среднегодовые температуры почвы выше среднегодовых температур воздуха и возрастают с севера на юг и с востока на запад. Выделяются две области — положительных и отрицательных среднегодовых температур на глубине 20 см. Изотерма 0°C проходит по диагонали с северо-запада на юго-восток. Область отрицательных среднегодовых температур на глубине 20 см совпадает с областью сплошного распространения многолетнемерзлых пород. Наиболее низкие значения среднегодовой температуры почвы отмечаются на островах Северного Ледовитого океана, на п-ове Таймыр и северовостоке Якутии, наиболее высокие характерны для Черноморского побережья Кавказа и Прикаспийской низменности.

Суммы температур выше 10°C в почве на глубине 20 см являются основным показателем её тепловых ресурсов. Они увеличиваются с севера на юг и изменяются на территории России в пределах от 0 до 4800°C.

Продолжительность периода с температурой выше 10°C на глубине 20 см нарастает в направлении с севера на юг. Минимальные значения продолжительности периода с температурой выше 10°C отмечаются в почвах области распространения многолетнемерзлых пород: в почвах арктических пустынь и тундровых почвах продолжительность периода с температурой выше 10°C на глубине 20 см ограничивается 0–2 месяцами, а в мерзлотно-таежных почвах биологически активный период с температурой выше 10°C увеличивается до 2–3 месяцев. В сезоннопромерзающих почвах продолжительность периода с температурой выше 10°C увеличивается до 3–4 месяцев. В почвах степного типа почвообразования продолжительность периода с температурой выше 10°C достигает 4–6 месяцев, а в Предкавказье и на Черноморском побережье Кавказа 6–8 месяцев.

Суммы температур ниже 0°C в почве на глубине 20 см характеризуют накопление холода в почве в период промерзания и нахождения почвы в мерзлом состоянии и принимаются за критерий оценки степени суровости зимних почвенных условий. Наибольшие суммы отрицательных температур отмечаются в почвах области распространения многолетнемерзлых пород на территориях, подверженных охлаждающему влиянию Северного Ледовитого океана. На островах и побережье Северного Ледовитого океана, северовостоке и в центре Якутии суммы температур ниже 0°C в почве составляют от –3000 до –5000°C и ниже. В направлении от побережья океана в глубь азиатского континента суммы отрицательных температур в почве снижаются до –1000 — –1500°C. На европейской территории, в сезоннопромерзающих почвах суммы отрицательных температур составляют –100 — –500°C. На северо-западе страны, в Предкавказье, на Курильских о-вах, юге п-ова Камчатка и о-ва Сахалин, подверженных отепляющему влиянию морей, суммы отрицательных температур в почве на глубине 20 см не превышают –50°C.

Определение глубины проникновения температуры выше 10°C в почву проводили по ежемесячным показаниям термометров путем интерполяции между температурами двух соседних глубин, на одной из которых среднемесячная температура выше, а на другой ниже 10°C. Глубина проникновения температуры выше 10°C в почвах России изменяется от 0 до ниже 320 см. Она увеличивается в направлении с севера на юг и с востока на запад. На территории Восточно-Европейской равнины к югу от Москвы и части территории Приморского края температура выше 10°C проникает в почву на глубину 320 см и ниже. В тундровой зоне глубина проникновения в почву температуры выше 10°C не превышает 20 см, а в зоне арктических пустынь такие температуры не наблюдаются.

Почвы России вне области распространения многолетнемерзлых пород характеризуются сезонным промерзанием. Оно вызвано тем, что в холодное время года почва теряет тепла больше, чем получает. Глубина промерзания почвы зависит от многих факторов: температуры воздуха, снежного и растительного покрова, типа почвы и её гранулометрического состава, влажности почвы, рельефа местности, хозяйственной деятельности человека. Глубина проникновения температуры 0°C в почву больше глубины промерзания почвы. Это различие обусловлено тем, что почвенный раствор в большинстве случаев замерзает при температурах ниже 0°C в зависимости от концентрации солей в почвенном растворе и размеров почвенных капилляров. Определение глубины проникновения температуры 0°C в почву проводили по ежемесячным показаниям термометров путем интерполяции между температурами двух соседних глубин, на одной из которых среднемесячная температура положительна, а на другой отрицательна.

На территории России глубина проникновения температуры 0°C в почву изменяется в пределах от менее 20 до более 320 см. На европейской территории России глубина проникновения температуры 0°C в почву значительно меньше, чем на азиатской территории. Только на юге п-ова Камчатка и о-ва Сахалин и на Курильских о-вах, где к отепляющему влиянию моря добавляется еще и влияние мощного снежного покрова, глубина проникновения температуры 0°C в почву не превышает 80 см.

Для почв в области распространения многолетнемерзлых пород важнейшим параметром является глубина проникновения в них изотермы 0°C при оттаивании летом. Эта величина на карте не показана ввиду недостаточности данных.

Д.А. Гиличинский, О.В. Решоткин, О.И. Худяков, И.О. Алябина, С.С. Быховец, В.А. Сороковиков

---

Иллюстрации:

• Средняя годовая температура почвы на глубине 20 см, масштаб 1:60 000 000
• Суммы температур выше 10°C в почве на глубине 20 см, масштаб 1:60 000 000
• Продолжительность периода с температурой выше 10°C в почве на глубине 20 см, масштаб 1:60 000 000
• Суммы температур ниже 0°C в почве на глубине 20 см, масштаб 1:60 000 000

---

Тепло Земли доступно всем

Тепло Земли доступно всем

«Сколько нужно снежков, чтобы натопить печь?» — иронизировал двести лет назад знаменитый философ и естествоиспытатель Дидро. В компании ЭВАН, которая уже свыше 5 лет занимается продвижением на российский рынок тепловых насосов, знают, что в этом вопросе есть рациональное зерно.

Несмотря на существенный рост продаж тепловых насосов, произошедший за последние несколько лет, лишь 15 % наших партнеров ввели в свой ассортимент эту продукцию. Причины разные: и недоверие к возможностям использования тепловых насосов в российских климатических условиях, и высокая стоимость оборудования и инсталляции, а иногда и просто «руки не дошли» разобраться в теме. Поэтому мы ещё раз хотим вернуться к азам — как работает, зачем нужен, где используется. Сегодня в центре внимания геотермальные тепловые насосы.

Азы геотермального нагрева

Принцип работы теплового насоса базируется на «эксплуатации» естественных низкопотенциальных источников тепла из окружающей среды. Один из них — тепло грунта, грунтовых вод (термальных и артезианских).

Система отопления с использованием грунтового теплового насоса состоит из трех контуров.

Первый — обычный и привычный внутренний контур, по которому циркулирует вода или незамерзающий теплоноситель.

Второй — внешний контур, погруженный в грунт, по которому циркулирует так называемый рассол, в качестве которого используется пропиленгликоль. Ключевым свойством рассола является его способность не замерзать при отрицательных температурах.

Третий — контур самого теплового насоса, по которому циркулирует хладагент, важнейшим свойством которого является способность переходить в парообразное состояние при очень низких температурах.

Наиболее часто встречающееся предубеждение, связанное с использованием геотермальных тепловых насосов, касается температуры грунта. Кажется чем‑то невероятным возможность нагрева отрицательной температурой.

Однако теоретически тепловую энергию, которую можно использовать, имеет всё, чья температура выше абсолютного нуля, то есть минус 273 градуса. Практически ограничения, конечно, гораздо более жесткие. Например, тепловые насосы NIBE работают при температуре рассола на входе до минус 8 градусов. Получается, что использование грунтового насоса возможно даже в очень холодном климате и отрицательных температурах грунта.

Возможно? Да! Но целесообразно ли? Необходимо отметить очень важный момент: чем ниже температура грунта, тем меньшую мощность выдает тепловой насос и, соответственно, тем ниже коэффициент теплопроизводительности. Паспортная мощность насосов NIBE указывается при температуре теплоносителя, поступающего из грунта — 0°С, каждый градус понижения температуры приводит к снижению мощности.

Точно также изменяется и ключевой показатель работы теплового насоса — коэффициент теплопроизводительности (COP). Как известно, тепловому насосу для обеспечения работы компрессора нужна дополнительная энергия. COP — это отношение мощности, вырабатываемой тепловым насосом к мощности, которую он потребляет для приведение в действие компрессора. Соответственно, если при нулевой температуре рассола тепловая мощность составляет 30,7, а потребляемая — 7кВт, то коэффициент теплопроизводительности составит 4,39. С понижением температуры рассола понижается вырабатываемая мощность, в то время как мощность потребляемая остается без изменений. То есть, при температуре рассола –5°С вырабатываемая мощность — 27кВт, СОР — 3,86.

С другой стороны, справедлива и обратная зависимость — если температура грунта выше нуля выше и тепловая мощность насоса, и коэффициент теплопроизводительности.

Весь цикл переноса тепла из грунта в систему отопления выглядит следующим образом. Рассол, проходя по коллектору, расположенному в грунте, нагревается. Температура нагрева может быть совершенно незначительной. Для работы теплового насоса NIBE достаточно, чтобы перепад температур между рассолом, поступающим в коллектор и выходящим из него, составлял от 2 до 5 градусов.

Нагретый рассол попадает в контур теплового насоса, где передает полученное тепло хладагенту, от чего тот начинает испаряться. Компрессор, который установлен в тепловом насосе, под давлением сжимает хладагент, многократно увеличивая его температуру. Полученное тепло передается во внутренний контур отопительной системы, а остывший хладагент конденсируется в жидкость и готов снова повторить цикл нагрева.

В 2014 году в Исландии запущена первая в мире работающая в промышленных масштабах геотермальная электростанция, которая получает энергию из магмы Земли. Она располагается на вулканическом кратере, в том месте, где магма подходит к земной коре максимально близко. Глубина скважин достигает 2100 метров. Электростанция имеет два типа генерации. Один обеспечивают турбины, находящиеся внизу скважин и работающие за счет огромного давления и температуры магмы. Для генерации второго типа электростанция оборудована специальными трубами с водой, погруженными до земной магмы. На поверхности раскаленной магмы температура достигает порядка 450 градусов, что делает из воды пар, который под давлением поднимается на поверхность и вращает паровые турбины, генерирующие электричество. Как говорят в компании-операторе, два типа генерации нужны для того, чтобы сделать станцию максимально отказоустойчивой.

Мощность отопления и кондиционирования NIBE F1345-30 в зависимости от температуры рассола

Бурить или копать?

В зависимости от рельефа, тепловых свойств и состояния грунта устанавливаются земляные контуры разных типов — горизонтальные или вертикальные, открытые или закрытые.

Выбор того или иного контура обуславливается множеством факторов.

Первый вариант — горизонтальный коллектор. Для укладки горизонтального коллектора копается котлован или траншеи, обеспечивающие укладку коллектора ниже глубины промерзания грунта. Длина коллекторов должна соответствовать мощности теплового насоса и зависит от типа грунта, в который происходит укладка. Ориентировочно теплоотдача с 1 метра длины коллектора составляет от 15 Вт / м при песчаной сухой почве до 35 Вт / м — глина, насыщённая водой.

Очевидно, что чем выше влажность почвы, тем лучше происходит отбор тепла и больше полученная энергия.

Недостатком горизонтального коллектора является потребность в большом земельном участке — ориентировочная площадь которого в зависимости от расчетной длины коллектора в 2‑3 раза больше, чем отапливаемая площадь. Причем, участок этот нельзя ни застраивать, ни использовать под многолетние посадки.

Ещё одно ограничение — глубина промерзания. Очевидно, что чем больше глубина закладки коллектора, тем выше будет стоимость работ. В целом же, горизонтальные коллекторы выгоднее с точки зрения расходов на их реализацию.

Если в распоряжении нет достаточно большого земельного участка для укладки горизонтального коллектора, применяются скважины. Глубина скважины также зависит от потребности в отопительной мощности и свойств грунта. В зависимости от типа почвы на 1 м глубины скважины достигаемая мощность составляет от 20 Вт / м (песок) до 70 Вт / м (водонасыщенная глина).

В случаях, когда нужно большое количество энергии, можно соединить несколько скважин. Таким способом укладка вертикальных коллекторов занимает меньше места, компактна и имеет более высокий потенциал по мощности.

Такая разная вода

Как уже говорилось, наличие воды в грунте существенно повышает его теплоотдачу. Но эффективным источником тепловой энергии может быть не только влагонасыщенный грунт, но и сама грунтовая вода из скважины, которая имеет постоянную температуру, не снижающуюся даже во время пиковых низких температур, +7°C. Такая система является энергетически одной из самых выгодных, но имеет свои недостатки. Во-первых, нельзя брать и возвращать воду в ту же скважину — это приведет к замерзанию системы. Поэтому необходимо построить две скважины и воду перекачивать из одной в другую с учетом направления движения грунтовой воды, чтобы не происходило тепловое взаимодействие.

Второй, и часто критической, проблемой является объем протока, который должен поддерживаться на требуемом уровне, а зимой, когда наблюдается падение давления, требуемый поток может понижаться.

И ещё один момент — невозможно гарантировать, что дебит воды обнаруженного источника будет сохраняться 5–10 и больше лет.

Хорошей альтернативой грунтовой воды служит вода открытых источников — озер, ручьёв и рек.

В этом случае на дно укладывается горизонтальный коллектор с отягощением, удерживающим его на дне. Ключевое условие использования водяного источника энергии — его достаточный проток или размер, гарантирующий его непромерзание.

Большая и практически невероятная удача — геотермальные воды, температура которых колеблется от 10 до 250 градусов. Однако чаще всего расположение таких источников удалено от мест проживания людей.

Если наличие геотермальных вод определяется географией и с этим не поспоришь, то наличие стоков как раз характерно для населенных местностей. А сточные воды — это отличный источник тепловой энергии, всегда имеющий положительную температуру.

Исландия — вулканический остров площадью всего в 103 тысячи кв. км. и населением примерно 320 тысяч человек. На острове нет запасов углеводородов, однако энергии в избытке. Раскаленная лава подогревает гигантские подземные озера. Геотермальное тепло подается по трубам в города и запасается в огромных резервуарах, обогревая дома, предприятия и даже плаватель- ные бассейны. Если вернуться в историю, геотермальные источники традиционно использовались в стране исключительно для гигиенических целей— купания, стирки и приготовления пищи. Первые попытки бурения и использования геотермальной энергии были предприняты в середине XVIII века, но только 1907 году фермеру из западной части Исландии удалось направить пар из геотермального источника, пролегавшего под его фермой, в цементную трубу, подведенную к его дому, находящемуся в нескольких метрах от источника. Однако до 40-х годов прошлого века 75% энергии на острове вырабатывалось за счет угля и нефти. Так продолжалось до нефтяного кризиса 70-х, который заставил правительство переключиться на освоение альтернативных источников тепла. Сегодня 90% домов в Исландии обогреваются за счет горячих вод, поступающих из геотермальных источников. Горячая вода подается из скважин, глубина которых может варьироваться от 200 до 2000 м, прямо в трубы. Протекая по этим трубам, вода отапливает дома исландцев. Любопытный факт: в Рекьявике дороги и тротуары всегда свободны от снега и льда, поскольку они подогреваются от проложенных под ними труб с горячей водой.

Продажа тепловых насосов в финляндии1996-2013 гг.

Везде и всюду

Возможно, повсеместность использования тепловых насосов уже не требует подтверждения. Тем не менее немного фактов.

Лидирующее место по установке тепловых насосов занимают США, где этот процесс начался ещё в 40‑х годах прошлого века, а в начале нынешнего тысячелетия число установленных тепловых насосов достигло 25 млн единиц.

По предварительным статистическим данным, представленным в 2014 году Генеральным секретарем ассоциации ЕНРА Томасом Новаком, об использовании тепловых насосов на территории Европы в течение 2005‑2013 гг. на территории 21 европейской страны было установлено около 6,8 миллиона тепловых насосов.

«Королева Англии бурит скважину, чтобы обогреть свой дворец». Под таким заголовком лондонский «Таймс» опубликовал статью о реконструкции системы отопления Букингемского дворца в 2013 году. Тепловые насосы уже были внедрены в одной из частей дворца. К празднованию 50‑летнего юбилея правления королевы была построена новая картинная галерея, оборудованная тепловыми насосами. И видимо, результаты оказались столь впечатляющими, что королева решила сделать серьезный шаг, отказавшись от традиционной системы отопления, существовавшей во дворце на протяжении многих десятилетий.

Но что нам до тех стран, где мягкие зимы. Поэтому остановимся более подробно на стране, близкой нам не только географически, но и климатически — Финляндии.

В начале текущего года финская ассоциация тепловых насосов SULPU сообщила в своём пресс-релизе, что в настоящее время в Финляндии работает около 540 000 тепловых насосов. В 2013 году было установлено 60 800 тепловых насосов, из них 12 341 — геотермальных. Из общего объема продаж геотермальных насосов около 40 % принадлежит концерну NIBE, который представлен на финском рынке двумя брендами: NIBE — бренд концерна и JAMA — бренд финской компании «Каукора», также входящей в концерн.

Для сравнения, в России в 2013 году продажи тепловых насосов всех типов, по данным агентства BRG, составили… 440 единиц! Даже абсолютные цифры демонстрируют колоссальный разрыв в развитии энергосберегающих технологий, что уж говорить о приведенных показателях в пересчете на численность населения.

Однако есть и сходство российского и финского рынка тепловых насосов: в обеих странах наибольшую долю рынка занимает NIBE. Опыт, накопленный специалистами концерна, позволяет сравнивать эти страны и проводить параллели. В первую очередь — параллели климатические.

Территориально Финляндия разделена на 6 губерний. Самая теплая из них — Южная Финляндия. Расчетная температура воздуха составляет минус 26°C. Это примерно соответствует климатическим условиям центрального федерального округа России (Брянск: –26°C, Москва: –28°C). Расчетные температуры Центральной Финляндии (–32°C) близки к температурам ПФО (Нижний Новгород: – 31°C). Северная Финляндия с её расчетной температурой –38°C может иллюстрировать условия Уральского (Тюмень: –38°C) и Сибирского (Новосибирск: –39°C) федеральных округов.

Несомненно, наибольший интерес для скептиков представляют проекты, реализованные на территории Северной Финляндии.

Вот несколько примеров: на территории Финской Лапландии в 170 км от полярного круга в местечке Киттиля расположен крупнейший горнолыжный центр страны LEVI. Центр, который называют официальным горнолыжным курортом Санта-Клауса, отапливается четырьмя тепловыми насосами NIBE F1345 мощностью 60 кВт каждый.

Ещё один лыжный курорт Северной Финляндии, Пикку- Сюёте, расположенный рядом с городом Пудасъярви, оборудовал свой отель с одноименным названием геотермальными тепловыми NIBE. В отеле установлено 5 насосов NIBE F1345–60.

Известная финская марка пива и безалкогольных напитков Olvi производится на пивоваренном заводе Олви Ой, расположенном в Северной Савонии, — городе Иисалми. Здесь также используются тепловые насосы NIBE — 5 приборов F1345 мощностью по 60 кВт.

Сказочная страна Лапландия, родина Санта-Клауса, царство вечной зимы. Где, как не здесь, могла возникнуть уникальная постройка — отель, целиком сделанный изо льда.

В Юккасъярви, маленьком шведском городке в 200 км к северу от полярного круга, расположен Ледяной отель ICEHOTEL. Этому ставшему знаковым арт-проекту уже более двух десятков лет. Каждую зиму из замерзшей реки Турне в Юккасъярви вырезают лед. Строители и художники приступают к работе с ледяными глыбами огромного размера и спустя месяц неистовой работы — вырезания, выпиливания, высекания — получаются Ледяной отель и Ледяной бар.

Владельцы отеля поддерживают концепцию снижения выбросов СО2. Поэтому для отопления, а помимо ледяных сооружений отель имеет 30 зданий с нормальной комнатной температурой, были выбраны геотермальные тепловые насосы NIBE. Первый тепловой насос установлен в 2000 году, сейчас их насчитывается уже 14 мощностью от 7 до 40 кВт. Общая отапливаемая площадь — 5000 кв.м.

Дополнительным бонусом для отеля стал тот факт, что при работе тепловые насосы охлаждают землю, за счет чего снег и лёд дольше не тают.

Геотермальная Россия

Россия, чья территория располагается в четырех климатических поясах, имеет огромный потенциал для использования геотермальной энергии.

На территории нашей страны расположена своя «Исландия» — это Камчатский полуостров. Общий вынос тепла гидротермами Камчатки в естественных условиях достигает 2 300 МВт, в том числе высокотемпературных гидротермальных систем — 1 780 МВт. На Камчатке расположено одно из семи чудес России — Долина гейзеров — около 20 крупных гейзеров и множество источников, периодически выбрасывающих фонтаны почти кипящей воды или горячего пара. На небольшом пространстве можно наблюдать все известные формы гидротермальной деятельности: постоянно действующие и пульсирующие источники, горячие озера, грязевые котлы и вулканчики, прогретые площадки. Ресурсы, которые обнаружены на Камчатке, дают возможность обеспечить ее население теплом и электричеством на 100 последующих лет. Суммарный объем тепла камчатских геотермальных вод составляет 5000 МВт. Здесь же, на Камчатке, построена первая в России геотермальная электростанция, которая была введена в эксплуатацию в 1966 г.

Всего в России разведано более 70 термальных месторождений, а количество пробуренных скважин превышает 4000. Самыми перспективными в развитии отрасли являются части Дальневосточного, Западно-Сибирского и Северо-Кавказского регионов. Однако геотермальные источники имеют невыгодное расположение в экономическом плане. Это отдаленные регионы с низкой плотностью населения и слабой инфраструктурой.

Эксперты говорят, что количество продаваемых а России тепловых насосов ничтожно мало на фоне, например, европейских государств. Однако нельзя не отметить ощутимую позитивную динамику.

Самый «северный» партнер ЭВАН, который начал работать с ассортиментом энергосберегающего оборудования, расположен в Кемерово. «Не могу сказать, что тепловые насосы разлетаются как горячие пирожки. За два года нами установлено всего 8 тепловых насосов, из них 5 — геотермальных. Конечно, цифра небольшая, но буквально ещё три года назад о таком оборудовании было даже бесполезно разговаривать — клиентам казалась абсурдной сама идея. Сейчас уже в большинстве случаев люди как минимум знают что это, а зачастую и как это работает. Другое дело, что действительно, стоимость первоначальных затрат высока, окупаемость исчисляется не одним годом, а у нас ещё не привыкли к долгосрочному планированию. Однако интерес к подобному оборудованию есть, и год от года он всё ощутимее», — говорит директор кемеровской компании ЭФЛАБ Олег Скробот.

Глубина промерзания грунта СНиП: нормативы, таблица по регионам

При строительстве зданий нужно принимать в расчет глубину промерзания грунта по СНиП. Без этого параметра нельзя точно рассчитать, насколько должно быть углублено основание здания. Если его не учитывать, в будущем фундамент может деформироваться и повредиться из-за давления почвы при воздействии на него низких температур.

Строительные нормы и правила

Строительные нормы и правила (СНиП) – это совокупность нормативных актов, регламентирующих деятельность строителей, архитекторов и инженеров. Информация, содержащаяся в этих документах, позволяет возвести долговечное и надежное здание или правильно проложить трубопровод.

Карта, с нанесенными на ней цифрами глубины промерзания грунта, была создана еще в СССР. Она содержалась в СНиП 2.01.01-82. Но позже на смену данному нормативному акту был создан СНиП 23-01-99, карту в него не включили. Сейчас она есть только на сайтах.

Содержащие информацию о глубине промерзания грунта СНиП имеют номера 2.02.01-83 и 23-01-99. В них перечислены все условия, от которых зависит степень воздействия мороза на почву:

Карта нормативной глубины промерзания почвы в разных регионах России

• цель, с которой было возведено сооружение;
• характеристики конструкции и нагрузка на фундамент;
• глубина расположения коммуникаций;
• расположение фундаментов соседних зданий;
• текущий и будущий рельеф территории застройки;
• физические и механические параметры грунта;
• особенности наложений и количество слоев;
• гидрогеологические характеристики района стройки;
• сезонная глубина, на которую промерзает земля.

В настоящее время установлено, что применение для установления глубины промерзания грунта СНиП 2.02.01-83 и 23-01-99 дает более точный результат, чем использование значений, взятых с карты, так как в них учитывается больше условий.

Следует отметить, что рассчитанная степень воздействия низких температур не равна действительной, так как некоторые параметры (уровень нахождения грунтовых вод, уровень снежного покрова, влажность почвы, параметры минусовых температур) не являются постоянными и меняются со временем.

Реальное промерзание грунта

Расчет уровня почвенного промерзания

Расчет глубины, на которую промерзает почва, производится по образцу, указанному в СНиП 2.02.01-83: h=√М*k, где М – это абсолютные среднемесячные температуры, сложенные вместе, а k – показатель, значение которого зависит от вида земли:

Таблица — глубина промерзания грунта по СНИП

• суглинки или глинистые земли – 0,23;
• супеси, пылеватые и мелкодисперсные пески – 0,28;
• пески крупной, средней и гравелистой фракции – 0,3;
• крупнообломочный вид – 0,34.

Из вышеприведенных цифр становится понятно, что степень грунтового промерзания прямо пропорциональна увеличению его фракции. При работе на глинистых почвах нужно брать в расчет еще один фактор, а именно количество содержащейся в ней влаги. Чем больше воды содержится в земле, тем выше степень морозного пучения.

Фундамент дома должен быть расположен ниже уровня промерзания. В противном случае сила вспучивания вытолкнет его вверх.

При расчете этого параметра лучше не надеяться на собственные силы, а обратиться к специалистам, обладающим полной информацией обо всех факторах, от которых зависит влияние низких температур на основание здания.

Влияние морозного пучения грунта

Под термином «морозное пучение» понимается уровень деформации грунта во время оттаивания или замерзания. Он зависит от того, какое количество жидкости содержится в слоях почвы. Чем больше этот показатель, тем сильнее промерзнет почва, поскольку по физическим законам при замерзании молекулы воды увеличиваются в объеме.

Сила морозного пучения

Еще одним фактором, влияющим на пучение при морозах, являются климатические условия региона. Чем больше месяцев с минусовой температурой, тем значительнее промерзает земля.

Больше всего подвержены морозному пучению пылеватые и глинистые грунты, они могут увеличиться в размере на 10% от своего изначального объема. Меньше подвержены пучению пески, совсем отсутствует это свойство у каменистых и скалистых.

Глубина грунтового промерзания, указанная в СНиП, рассчитывалась с учетом наихудших климатических условий, при которых снег не выпадает. Фактический уровень, на который промерзает земля, меньше, так как сугробы и лед играют роль теплоизоляторов.

Земля под фундаментом зданий промерзает меньше, так как в зимний период ее дополнительно согревает отопление.

Воздействие пучения грунта на плитный фундамент

Чтобы сберечь почву от замерзания, можно дополнительно утеплить территорию на расстоянии 1,5–2,5 метров по периметру основания дома. Так можно устроить мелкозаглубленный ленточный фундамент, являющийся, к тому же, более экономичным.

Влияние толщины снежного покрова

В холодные месяцы снежный покров является теплоизолятором и напрямую влияет на степень глубины промерзания грунта.

Тепловые потери в фундаменте при неправильной теплоизоляции

Обычно владельцы расчищают снег на своих участках, не догадываясь, что это может привести к деформации фундамента. Земля на участке промерзает неравномерно, из-за этого повреждается основание дома.

Дополнительной защитой от сильных морозов могут быть кустарники, посаженные по периметру здания. На них будет скапливаться снег, защищающий фундамент от низких температур.

Видео по теме: Реальная глубина промерзания грунта

Новости: Достать из-под земли — Эксперт

Это могло бы показаться фантастикой, если бы не было правдой. Оказывается, в суровых сибирских условиях можно получать тепло прямо из земли. Первые объекты с геотермальными системами отопления появились в Томской области в прошлом году, и хотя они позволяют снизить себестоимость тепла по сравнению с традиционными источниками примерно в четыре раза, массового хождения «под землю» пока нет. Но тренд заметен и главное — набирает обороты. По сути, это наиболее доступный альтернативный источник энергии для Сибири, где не всегда могут показать свою эффективность, например, солнечные батареи или ветряные генераторы. Геотермальная энергия, по сути, просто лежит у нас под ногами.

«Глубина промерзания грунта составляет 2–2,5 метра. Температура земли ниже этой отметки остается одинаковой и зимой и летом в диапазоне от плюс одного до плюс пяти градусов Цельсия. Работа теплового насоса построена на этом свойстве, — говорит энергетик управления образования администрации Томского района Роман Алексеенко. — В земляной контур на глубину 2,5 метра закапывают сообщающиеся трубы, на расстоянии примерно полутора метров друг от друга. В системе труб циркулирует теплоноситель — этиленгликоль. Внешний горизонтальный земляной контур сообщается с холодильной установкой, в которой циркулирует хладагент — фреон, газ с низкой температурой кипения. При плюс трех градусах Цельсия этот газ начинает закипать, и когда компрессор резко сжимает кипящий газ, температура последнего возрастает до плюс 50 градусов Цельсия. Нагретый газ направляется в теплообменник, в котором циркулирует обычная дистиллированная вода. Жидкость нагревается и разносит тепло по всей системе отопления, уложенной в полу».

Чистая физика и никаких чудес

Детский сад, оборудованный современной датской системой геотермального отопления открылся в поселке Турунтаево под Томском летом прошлого года. По словам директора томской компании «Экоклимат» Георгия Гранина, энергоэффективная система позволила в несколько раз снизить плату за теплоснабжение. За восемь лет это томское предприятие уже оснастило геотермальными системами отопления около двухсот объектов в разных регионах России и продолжает заниматься этим в Томской области. Так что в словах Гранина сомневаться не приходится. За год до открытия садика в Турунтаево «Экоклимат» оборудовал системой геотермального отопления, которая обошлась в 13 млн руб­лей, еще один детский сад «Солнечный зайчик» в микрорайоне Томска «Зеленые горки». По сути это был первый опыт такого рода. И он оказался вполне успешным.

Еще в 2012 году в ходе визита в Данию, организованного по программе Евро Инфо Корреспондентского Центра (ЕИКЦ-Томская область), компании удалось договориться о сотрудничестве с датской компанией Danfoss. А сегодня датское оборудование помогает добывать тепло из томских недр, и, как говорят без лишней скромности специалисты, получается довольно эффективно. Основной показатель эффективности — экономичность. «Отопительная система здания детского сада площадью 250 квадратных метров в Турунтаево обошлась в 1,9 миллиона руб­лей, — говорит Гранин. — А плата за отопление составляет 20–25 тысяч руб­лей в год». Эта сумма несопоставима с той, которую садик платил бы за тепло, используя традиционные источники.

Система без проблем проработала в условиях сибирской зимы. Был произведен расчет соответствия теплового оборудования нормам СанПиН, по которым оно должно поддерживать в здании детского сада температуру не ниже +19°C при температуре наружного воздуха -40°C. Всего на перепланировку, ремонт и переоборудование здания было затрачено около четырех миллионов руб­лей. Вместе с тепловым насосом сумма составила чуть меньше шести миллионов. Благодаря тепловым насосам сегодня отопление детского сада представляет собой полностью изолированную и независимую систему. В здании теперь нет традиционных батарей, а отопление помещения реализуется при помощи системы «теплый пол».

Турунтаевский садик утеплен, что называется, «от» и «до» — в здании обустроена дополнительная теплоизоляция: поверх существующей стены (толщиной в три кирпича) установлен 10-сантиметровый слой утеплителя, эквивалентный двум–трем кирпичам. За утеплителем находится воздушная прослойка, а следом — металлический сайдинг. Таким же образом утеплена и крыша. Основное внимание строителей сосредоточилось на «теплом полу» — системе отопления здания. Получилось несколько слоев: бетонный пол, слой пенопласта толщиной 50 мм, система труб, в которых циркулирует горячая вода и линолеум. Несмотря на то, что температура воды в теплообменнике может достигать +50°C, максимальный нагрев фактического напольного покрытия не превышает +30°C. Фактическая температура каждой комнаты может регулироваться вручную — автоматические датчики позволяют устанавливать температуру пола таким образом, чтобы помещение детского сада прогревалось до положенных санитарными нормами градусов.

Мощность насоса в Турунтаевском садике составляет 40 кВт вырабатываемой тепловой энергии, для производства которых тепловому насосу требуется 10 кВт электрической мощности. Таким образом, из 1 кВт потребляемой электрической энергии тепловой насос производит 4 кВт тепловой. «Мы немного боялись зимы — не знали, как поведут себя тепловые насосы. Но даже в сильные морозы в садике было стабильно тепло — от плюс 18 до 23 градусов Цельсия, — говорит директор Турунтаевской средней школы Евгений Белоногов. — Конечно, здесь стоит учесть, что и само здание было хорошо утеплено. Оборудование неприхотливо в обслуживании, и несмотря на то, что это разработка западная, в наших суровых сибирских условиях она показала себя довольно эффективно».

Комплексный проект по обмену опытом в сфере ресурсосбережения был реализован ЕИКЦ-Томская область Томской ТПП. Его участниками стали малые и средние предприятия, разрабатывающие и внедряющие ресурсосберегающие технологии. В мае прошлого года в рамках российско-датского проекта Томск посетили датские эксперты, и результат получился, что называется, налицо.

Инновации приходят в школу

Новая школа в селе Вершинино Томского района, построенная фермером Михаилом Колпаковым, — это третий объект в области, использующей в качестве источника тепла для отопления и горячего водоснабжения тепло земли. Школа уникальна еще и потому, что имеет наивысшую категорию энергоэффективности — «А». Систему отопления спроектировала и запустила все та же компания «Экоклимат».

«Когда мы принимали решение, какое отопление сделать в школе, у нас было несколько вариантов — угольная котельная и тепловые насосы, — говорит Михаил Колпаков. — Мы изучили опыт энергоэффективного детского сада в Зеленых Горках и посчитали, что отопление по старинке, на угле, нам обойдется более чем в 1,2 миллиона руб­лей за зиму, да еще и горячая вода нужна. А с тепловыми насосами затраты составят около 170 тысяч за весь год, вместе с горячей водой».

Для производства тепла системе необходимо только электричество. Потребляя 1 кВт электроэнергии, тепловые насосы в школе производят около 7 кВт тепловой энергии. Кроме того, в отличие от угля и газа, тепло земли — самовозобновляемый источник энергии. Установка современной отопительной системы школе обошлась примерно в 10 млн руб­лей. Для этого на территории школы пробурили 28 скважин.

«Арифметика здесь простая. Мы посчитали, что обслуживание угольной котельной, с учетом зарплаты истопнику и стоимости топлива, в год обойдется более чем в миллион руб­лей, — отмечает начальник управления образования Сергей Ефимов. — При использовании тепловых насосов придется платить за все ресурсы около пятнадцати тысяч руб­лей в месяц. Несомненные плюсы использования тепловых насосов — это их экономичность и экологичность. Система теплоснабжения позволяет регулировать подачу тепла в зависимости от погоды на улице, что исключает так называемые «недотопы» или «перетопы» помещения».

По предварительным расчетам, дорогостоящее датское оборудование окупит себя за четыре–пять лет. Срок службы тепловых насосов компании Danfoss, с которыми работает ООО «Экоклимат», — 50 лет. Получая информацию о температуре воздуха на улице, компьютер определяет, когда греть школу, а когда можно этого не делать. Поэтому вопрос о дате включения и отключения отопления отпадает вообще. Независимо от погоды за окнами внутри школы для детей всегда будет работать климат-контроль.

«Когда в прошлом году на общероссийское совещание приехал чрезвычайный и полномочный посол королевства Дании и посетил наш детский сад в «Зеленых Горках», он был приятно удивлен, что те технологии, которые даже в Копенгагене считаются инновационными, применены и работают в Томской области, — говорит коммерческий директор компании «Экоклимат» Александр Гранин.

В целом использование местных возоб­новляемых источников энергии в различных отраслях экономики, в данном случае в социальной сфере, куда относятся школы и детские сады, — одно из основных направлений, реализуемых в регионе в рамках программы по энергосбережению и повышению энергетической эффективности. Развитие возобновляемой энергетики активно поддерживает губернатор региона Сергей Жвачкин. И три бюджетных учреждения с системой геотермального отопления — лишь первые шаги по реализации большого и перспективного проекта.

Детский сад в «Зеленых Горках» на конкурсе в Сколково был признан лучшим энергоэффективным объектом России. Затем появилась Вершининская школа с геотермальным отоплением также наивысшей категории энергоэффективности. Следующий объект, не менее значимый для Томского района, — детский сад в Турунтаево. В нынешнем году компании «Газхимстройинвест» и «Стройгарант» уже приступили к строительству детских садов на 80 и 60 мест в поселках Томского района Копылово и Кандинке соответственно. Оба новых объекта будут отапливаться геотермальными системами отопления — от тепловых насосов. Всего в этом году на строительство новых садиков и ремонт существующих районная администрация намерена израсходовать почти 205 млн руб­лей. Предстоит реконструкция и переоборудование здания под детский сад в селе Тахтамышево. В этом здании отопление также будет реализовано посредством тепловых насосов, поскольку система успела себя хорошо зарекомендовать.

пять условий успешного сева в апреле — Российская газета

Опытные огородники начинают засевать грядки уже в апреле.

Для раннего сева годятся такие холодостойкие культуры, как редис, редька, лук, морковь, чеснок, петрушка, укроп, пастернак, сельдерей, салат, шпинат, горох. Их сажают в землю, как только можно начинать обрабатывать почву — то есть если она при вскапывании уже не прилипает к лопате, мотыге. Если ком еще вязкий, как пластилин, значит, почва пока слишком влажная; если он уже твердый и для его разрушения необходимо приложить усилия, значит, земля уже пересохла.

Сей веселей

Если вы сеете семена непосредственно в грядку, запомните основные правила:

Используйте сертифицированные семена, когда это возможно (такие семена проходят более строгую проверку).

Не сажайте слишком рано, когда почва еще холодная.

Не закапывайте семена глубоко. Мелкие семена можно просто разбрасывать, не заглубляя, слегка присыпая торфяным мхом или песком; средние семена заглубляют на 6-12 мм; крупные семена — на 18-25 мм.

Перед посевом семена калибруют. Поместите их в обычную воду или 5%-ный раствор соли на десять минут. Легковесные (невсхожие) семена всплывут, их выбросите. А полновесные, оставшиеся на дне емкости, хорошенько просушите.

Любые семена можно сажать сухими, намоченными или проросшими. У каждого способа есть свои плюсы и свои минусы.

При посеве сухими семенами время до всходов самое большое — семенам еще надо набухнуть. Зато их можно не поливать — им достаточно естественной влаги.

Посев намоченными и проросшими семенами можно проводить только во влажную почву, при этом требуется обязательно поливать их, потому как уже проросшие семена при пересыхании гибнут. Опасны для них и заморозки.

Пять условий успешного сева:

1 Некоторые овощные культуры требуют как можно ранней посадки. Это прежде всего однолетний и двулетний лук (чернушка) и скороспелая морковь. В районах с засушливым климатом сразу сеют и раннюю морковь, и позднюю, потому что даже при небольшом опоздании в почве может не хватить влаги для прорастания.

2 В случае сильных заморозков после высадки свекла и редис могут пойти в стрелку, поэтому их надо сеять, когда угроза резкого понижения температуры миновала. Горох тоже не любит сильных заморозков, он без проблем вырастет при более поздней посадке.

3 Почва должна быть взрыхлена, измельчена, освобождена от камней и выровнена. Только такое ее состояние позволяет высевать мелкие семена на одинаковую глубину. Семена сеют не поштучно, а насыпом или раскладывают ленты, на которые заранее был произведен посев.

4 На тяжелых почвах поверх семян укладывают торф, перегной, или песок с землей. Это предупреждает образование корки, которая ухудшает всхожесть.

5 Теплолюбивые растения — томат, перец, баклажан, огурец, фасоль, кукуруза, тыква, дыня, арбуз высевают в более поздние сроки, после устойчивого прогревания почвы. Но использование полиэтиленовых укрытий позволяет сеять их раньше.

Кому нужна рассада

Но высадка семенами подходит не всегда. В российских условиях многие овощные культуры вообще не дадут урожая, если высевать их сразу в открытый грунт. Так что без рассады не обойтись.

Рассаду томатов для высадки в открытый грунт начинают выращивать как раз в начале апреля.

Рассаду огурцов, кабачков, патиссонов в горшочках можно выращивать не более 20-25 дней, поэтому их высевают значительно позднее, чтобы к посадке растения не были слишком переросшими — такая рассада плохо переносит высадку в открытый грунт.

Когда сажать

Укроп можно сажать, когда почва едва прогрелась до 3 градусов.

Капусту, морковь, редьку — если температура земли на глубине посадки достигла 5 градусов.

Горох, бобы, картошка уже растут при 6-8 градусах.

Свекла требует 8-10 градусов.

Тыква 10-13 градусов.

Огурцы, кабачки, патиссоны теплолюбивы и им требуется уже не менее 14 градусов тепла.

Участок

Подарок для клумбы

В апреле начинают готовить к посадке георгины. Клубни перебирают, очищают от мелких усохших корешков, срезы присыпают толченым древесным углем и сажают в ящик с плодородной почвой.

Впрочем, почву вполне могут заменить торф, опилки, мох-сфагнум, крошка пенопласта и другие субстраты, удерживающие влагу. Не рекомендуют использовать лишь песок — он слишком быстро пересыхает.

Ящики ставят на самый светлый подоконник или утепленный застекленный балкон с температурой воздуха в пределах 18-22 С.

Дней через 10-15, а то и раньше, когда на клубнях проклюнутся почки, приступают к делению. Стараясь не повредить корешки, разрезают клубни острым ножом так, чтобы в каждой части (деленке) оставалась часть корневой шейки с одной-двумя почками. В среднем каждый клубень можно разделить на 4-7 частей. До высадки в грунт полученные «деленки» подращивают в горшках или ящиках с ячейками. Основания ростков при посадке не засыпают, а оставляют у самой поверхности: только при этом условии на молодых корнях у самого основания стебля развиваются новые клубни, что в немалой степени предотвращает вырождение сорта. Подрощенные таким образом клубни георгинов зацветают намного раньше.

Глубина промерзания грунта в Уке. Глубина промерзания в Уке для различных типов грунтов и при различных типах строений — Водоснабжение и канализация

Тип грунта	Расчетная глубина промерзания грунта (м) при среднесуточной температуре воздуха внутри помещения до …
	0º С	5º С	10º С	15º С	20º С и более
Строения без подвалов с полами по грунту
— глина и суглинок	1.68	1.49	1.31	1.12	0.93
— супесь, песок мелкий и пылеватый	2.05	1.82	1.59	1.36	1.14
— песок гравелистый, крупный и средней крупности	2.19	1.95	1.7	1.46	1.22
— крупнообломочные грунты	2.48	2.21	1.93	1.66	1.38
Строения без подвалов с полами по деревянным лагам
— глина и суглинок	1.87	1.68	1.49	1.31	1.12
— супесь, песок мелкий и пылеватый	2.27	2.05	1.82	1.59	1.36
— песок гравелистый, крупный и средней крупности	2.44	2.19	1.95	1.7	1.46
— крупнообломочные грунты	2.76	2.48	2.21	1.93	1.66
Строения без подвалов с полами по утепленному цокольному перекрытию
— глина и суглинок	1.87	1.87	1.68	1.49	1.31
— супесь, песок мелкий и пылеватый	2.27	2.27	2.05	1.82	1.59
— песок гравелистый, крупный и средней крупности	2.44	2.44	2.19	1.95	1.7
— крупнообломочные грунты	2.76	2.76	2.48	2.21	1.93
Строения с подвалами или с техническими подпольями
— глина и суглинок	1.49	1.31	1.12	0.93	0.75
— супесь, песок мелкий и пылеватый	1.82	1.59	1.36	1.14	0.91
— песок гравелистый, крупный и средней крупности	1.95	1.7	1.46	1.22	0.97
— крупнообломочные грунты	2.21	1.93	1.66	1.38	1.1
Строения с неотапливаемыми помещениями
— глина и суглинок	2.05
— супесь, песок мелкий и пылеватый	2.5
— песок гравелистый, крупный и средней крупности	2.68
— крупнообломочные грунты	3.04

Геофизик заявил о техногенной природе землетрясения в Кузбассе

Землетрясение в Кемеровской области, произошедшее минувшей ночью, имело не природный, а техногенный характер. Об этом «РИА Новости» заявил руководитель Алтае-Саянского филиала Единой геофизической службы РАН Александр Еманов.

По его словам, толчки связаны с быстрой выемкой угля в юго-восточной части региона. «Когда делают выработки, снимают грунт. Часть его увозят, а остальное оставляют и образуется что-то типа гор. В результате где-то напряжение, давление на земную кору возрастает на поверхности, где-то, наоборот, ослабевает. Идет перераспределение напряжений, и, как правило, снизу идет толчок», — пояснил Еманов.

Геофизик отметил, что эпицентр землетрясения находился в бассейне, сформированном осадочными породами, на глубине 4 км, что нехарактерно для природных сейсмособытий, но нормально для техногенных. «4 километра — это очень маленькая глубина, природная обычно больше. Там постоянно происходят землетрясения, но небольшой энергии. Они то там, то там около разрезов», — сказал Еманов.

Эксперт в беседе с ТАСС сообщил, что геофизическая служба сейчас наблюдает за районом землетрясения и не фиксируют большое количество афтершоков.

В экстренных службах подтвердили, что землетрясение было спровоцировано работой предприятий угольной промышленности. «Изначально были взрывные работы на разрезах, но само землетрясение трактуют как природного характера. То есть это уже как следствие взрывных работ», — рассказали в департаменте ЖКХ и дорожного комплекса региона.

Землетрясение магнитудой 5,4 произошло в Прокопьевском районе Кемеровской области 13 августа в 3:41 по местному времени (20:41 12 августа мск). Эпицентр располагался рядом с селом Большая Талда (59 км от Новокузнецка), в котором находятся несколько крупных угледобывающих предприятий. Отголоски толчков ощущались в Кемерово, Новокузнецке, Новосибирске, на Алтае. Это уже третье землетрясение в Кузбассе за последние два дня — перед этом сейсмологи сообщали о толчках мощностью 2,4 балла.

В экстренные службы поступило несколько сотен звонков от жителей окрестных населенных пунктов. После этого местные власти начали осмотр зданий и сооружений на предмет повреждений. В Новокузнецке проверка последствий землетрясения продолжается. По предварительным данным, в результате сейсмособытия никто не пострадал, здания и объекты инфраструктуры не повреждены. Предприятия региона работают в штатном режиме.

Местные жители в социальных сетях писали, что проснулись от резких толчков. Многие из них отмечали, что это самое сильное землетрясение в регионе на их памяти.

Значительное потепление почв на мелководье в России за последние 40 лет

Основные моменты

•

Значительное потепление неглубоких почв произошло в России в 1975–2016 годах.

•

Тенденции изменения температуры почвы на разных участках, связанных с заморозками, зависят от глубины.

•

Для региона в целом увеличилась внутригодовая изменчивость температуры почвы.

•

Тенденции изменения температуры почвы существенно зависят от изменений снежного покрова.

Abstract

Знание пространственно-временной динамики температуры почвы в холодных условиях является ключом к пониманию влияния изменения климата на обратную связь земля-атмосфера и функции экосистем. Здесь мы количественно оцениваем недавнее термическое состояние и тенденции на мелководье, используя самые свежие данные по более чем 457 участкам в России. Набор данных состоит из реальных температур почвы на разных глубинах (0,8, 1,6 и 3,2 м), собранных с 1975 по 2016 год. Для региона в целом за этот период произошло значительное потепление почвы.Средняя годовая температура почвы на глубинах 0,8, 1,6 и 3,2 м увеличилась на том же уровне, примерно на 0,30–0,31 ° C / десятилетие, тогда как увеличение максимальной температуры почвы колебалось от 0,40 ° C / десятилетие на 0,8 м до 0,31. ° C / декада на высоте 3,2 м. В отличие от максимальной температуры почвы, повышение минимальной температуры почвы не менялось (около 0,25 ° C / десятилетие) с глубиной. Из-за общего большего повышения максимальной температуры почвы, чем минимальной температуры почвы, внутригодовая изменчивость температуры почвы увеличивалась на протяжении десятилетий.Более того, температура почвы повышалась быстрее в зоне сплошной вечной мерзлоты, чем в зонах прерывистой вечной мерзлоты и сезонных заморозках на небольших глубинах (0,8 и 1,6 м), и медленнее повышалась на более глубоком уровне (3,2 м). Скорость потепления максимальной температуры почвы на меньших глубинах была меньше, чем на более глубоком уровне над участком прерывистой вечной мерзлоты, но выше над участком сезонного промерзания. Однако в отношении повышения минимальной температуры почвы было обнаружено обратное.Корреляционный анализ показывает, что тенденции средних и экстремальных температур почвы положительно связаны с тенденциями толщины и продолжительности снежного покрова, что приводит к приглушенной реакции внутригодовой изменчивости температуры почвы на изменения снежного покрова. Это исследование дает всестороннее представление о десятилетней эволюции температуры почвы на мелководье в России, показывая, что временные тенденции среднегодовых и экстремальных температур почвы меняются в зависимости от глубины и распространения вечной мерзлоты.

Ключевые слова

Россия

Температура почвы

Повышение температуры почвы

Пространственно-временные вариации

Экстремальные температуры почвы

Рекомендуемые статьи Цитирующие статьи (0)

© 2020 Автор (ы). Опубликовано Elsevier B.V.

Рекомендуемые статьи

Цитирующие статьи

Температура почвы в Москве и ее современные вариации

1.

С.С. Быховец, В.А. Сороковиков, Р.А.Мартуганов и др., «История измерений температуры почвы на сети метеостанций в России», Криосфера Земли, № 1, 11 (2007) [Криосфера Земли, № 1, 11 (2007)] .

2.

Ваннари П. И. Температура почвы в некоторых регионах Российской империи // Зап. Imp. Акад. Наук, № 7, 5 (1897).

3.

Ю. А. Израэль, А.В. Павлов, Ю. Анохин А. и др. Статистические оценки изменений элементов климата в районах вечной мерзлоты Российской Федерации // Метеорология и гидрология.Гидрол., 2006, № 5. Meteorol. Hydrol., № 5 (2006)].

Google Scholar

4.

Климат Москвы (климатические особенности большого города) , Под ред. Дмитриева А.А., Бессонова Н.П. Л .: Гидрометеоиздат, 1969.

Google Scholar

5.

Климат, погода и экология Москвы , Под ред.Ф.Я. Клинова. СПб: Гидрометеоиздат, 1995.

Google Scholar

6.

Корнева И.А., Локощенко М.А. Динамика температуры почвы в Москве и ее связь с метеорологическими параметрами // Материалы конференции молодых специалистов по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, Обнинск, 4–6 июня 2013 г. .

7.

Корнева И.А., Локощенко М.А. Многолетние колебания температуры почвы на разных глубинах в Москве // Материалы 16-й Международной школы-конференции молодых ученых «Состав атмосферы.Атмосферное электричество. Климатические эффекты » (М .: ГЕОС, 2012).

Google Scholar

8.

Локощенко М.А. Снежный покров и его современные изменения в Москве // Метеорология и гидрология. Гидрол., 2005, № 6. Meteorol. Hydrol., № 6 (2005)].

Google Scholar

9.

Руководство для гидрометеорологических станций , вып. 3, ч. 1 (Гидрометеоиздат, Ленинград, 1969).

10.

Павлов А.В. Тенденции современных изменений температуры почвы на севере России // Криосфера Земли, № 3, 12 (2008) [Криосфера Земли, № 3, 12 (2008)] .

11.

Павлов А.В., Малкова Г.В. Мелкомасштабное картирование тенденций современных изменений температуры грунта на Севере России // Криосфера Земли, 2009, № 4, 13 . 4, 13 (2009)].

12.

Руководство по гидрометеорологическим приборам и установкам (Гидрометеоиздат, Ленинград, 1971).

13.

Справочник по климату СССР , вып. 8 (Гидрометеоиздат, М., 1964).

14.

Руководство по эколого-климатической характеристике Москвы (по наблюдениям Метеорологической обсерватории МГУ) , Ред. Исаева А.А. (МГУ им., Москва, Т. 1, 2003, т. 2, 2005).

Google Scholar

15.

Шерстюков А. Б. Температура почвы в России на глубине до 320 см в меняющихся климатических условиях // Труды ВНИИГМИ-МЦД, 2007. № 173.

Google Scholar

16.

IPCC, 2013: Изменение климата 2013: Основы физических наук. Вклад Рабочей группы I в Пятый оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата , Ed.Т. Ф. Штокера, Д. Цинь, Г.-К. Платтнер и др. (Издательство Кембриджского университета, Кембридж, Великобритания и Нью-Йорк, США, 2013 г.).

Google Scholar

17.

Локощенко М.А., Корнева И.А. Подземный городской «остров тепла» под Москвой и динамика температуры почвы // Материалы 8-й Международной конференции по городскому климату (ICUC-8), Дублин, Ирландия. , Август 2012 г. .

18.

М.Локощенко А., Корнева И. А. Подземный городской «остров тепла» под Москвой // Городской климат [в печати].

19.

Локощенко М.А., Василенко Е.Л. Изменение температуры воздуха в Москве за последние два и четверть века // Труды 7-й Международной конференции по городскому климату (ICUC-7), Иокогама, Япония, 2009 .

20.

Т. Чжан, Р.Г. Барри, Д. Гиличинский и др. «Усиленный сигнал климатических изменений температуры почвы в течение последнего столетия в Иркутске, Россия», Climatic Change, 49 (2001) .

Понимание изменчивости температуры почвы на разных глубинах: влияние температуры приземного воздуха, снежного покрова и памяти почвы

Белтрами, Х., и Л. Келлман, 2003: исследование краткосрочного и долгосрочного состояния воздуха -муфта температуры грунта. Глобальные и планетарные изменения , 38 (3–4), 291–303, https://doi.org/10.1016/s0921-8181(03)00112-7.

Артикул Google Scholar

Бельтрами, Х., Дж. Фергюсон и Р. Н. Харрис, 2005: Долгосрочное отслеживание изменения климата по подземным температурам. Geophys. Res. Lett. , 32 (19), L19707, https://doi.org/10.1029/2005GL023714.

Артикул Google Scholar

Чудинова, С. М., О. В. Фрауэнфельд, Р. Г. Барри, Т. Дж. Чжан, В. А. Сороковиков, 2006: Связь между тенденциями и периодичностью температур воздуха и почвы в районах вечной мерзлоты России. J. Geophys. Res. , 111 , F02008, https://doi.org/10.1029/2005JF000342.

Google Scholar

Коэн, Дж. Л., Дж. К. Фуртадо, М. Барлоу, В. А. Алексеев, Дж. Э. Черри, 2012: Асимметричные сезонные тенденции температуры. Geophys. Res. Lett. , 39 , L04705, https://doi.org/10.1029/2011GL050582.

Google Scholar

Вентилятор, X.Г., 2009: Влияние условий нагрева почвы на моделирование осадков в модели исследования и прогнозирования погоды. Пн. Wea. Ред. , 137 (7), 2263–2285, https://doi.org/10.1175/2009MWR2684.1.

Артикул Google Scholar

Файф, Дж. К. и соавторы, 2016: Осмысление замедления темпов потепления в начале 2000-х годов. Nature Climate Change , 6 (3), 224–228, https://doi.org/10.1038/nclimate2938.

Артикул Google Scholar

Ху, К. и С. Фэн, 2004a: Роль энтальпии почвы в памяти о земле. J. Climate , 17 (18), 3633–3643, https://doi.org/10.1175/1520-0442(2004)017<3633:AROTSE>2.0.CO;2.

Артикул Google Scholar

Ху, К. и С. Фэн, 2004b: Почему изменилась память о земле? J. Climate , 17 (16), 3236–3243, https: // doi.org / 10.1155 / 1520-0442 (2004) 017 <3236: WHTLMC> 2.0.CO; 2.

Артикул Google Scholar

Ху, К. и С. Фэн, 2005: Как температура почвы и осадки на евразийском континенте повлияли на температуру почвы? Geophys. Res. Lett. , 22 , L14711, https://doi.org/10.1029/2005GL023469.

Google Scholar

Хуанг, Ю., К. Л. Э. Францке, Н. М. Юань и З. Т. Фу, 2020: Систематическая идентификация причинно-следственных связей в многомерных хаотических системах: приложение к стратосферно -посферной связи. Climate Dyn. , 55 , 2469–2481, https://doi.org/10.1007/s00382-020-05394-0.

Артикул Google Scholar

Косака Ю. и С. П. Се, 2013: Недавний перерыв в глобальном потеплении, связанный с охлаждением поверхности экваториального Тихого океана. Nature , 501 (7467), 403–407, https: // doi.org / 10.1038 / nature12534.

Артикул Google Scholar

Луо, Д. Х., Ю. А. Чен, А. Дай, М. Му, Р. Х. Чжан и С. Ян, 2017: Зимнее евразийское похолодание связано с многодекадными колебаниями Атлантики. Письма об экологических исследованиях , 12 (12), 125002, https://doi.org/10.1088/1748-9326/aa8de8.

Артикул Google Scholar

млн лет назад, H., С. Ю. Ленг и Л. Н. Чен, 2018: Прогнозирование на основе данных и вывод причинно-следственной связи нелинейной динамики. Наука Китайская математика , 67 (3), 403–420, https://doi.org/10.1007/s11425-017-9177-0.

Артикул Google Scholar

Маханама, С. П., Р. Д. Костер, Р. Х. Райхле и М. Дж. Суарес, 2008: Влияние изменчивости подповерхностной температуры на изменчивость приземной температуры воздуха: исследование AGCM. Гидрометеорологический журнал , 9 (4), 804–815, https: // doi.org / 10.1175 / 2008JHM949.1.

Артикул Google Scholar

Маккракен, Дж. М. и Р. С. Вейгель, 2014: Конвергентное перекрестное отображение и попарный асимметричный вывод. Physical Review E , 90 (6), 062903, https://doi.org/10.1103/PhysRevE.90.06.

Артикул Google Scholar

Медхауг И., М. Б. Столпе, Э. М. Фишер и Р. Кнутти, 2017: Урегулирование разногласий по поводу «перерыва в глобальном потеплении». Nature, , 545 (7652), 41–47, https://doi.org/10.1038/nature22315.

Артикул Google Scholar

Мёнстер Д., Р. Фусароли, К. Тайлен, А. Рёпсторфф и Дж. Ф. Шерсон, 2016: Вывод причинно-следственной связи из данных зашумленных временных рядов — тест конвергентного перекрестного сопоставления. Proc. 1-й Int. Конф. по комплексным информационным системам , Рим, Италия, 48–56, https://doi.org/10.5220/0005932600480056.

Мёнстер, Д., Р. Фусароли, К. Тайлен, А. Рёпсторф и Дж. Ф. Шерсон, 2017: Причинно-следственный вывод из зашумленных данных временных рядов — тестирование конвергентного алгоритма перекрестного сопоставления в присутствии шума и внешнего воздействия. Компьютерные системы будущего поколения , 73 , 52–62, https://doi.org/10.1016/j.future.2016.12.009.

Артикул Google Scholar

Рисби, Дж. С., и С. Левандовски, 2017: Климатология: «Пауза» распакована. Nature , 545 (7652), 37–39, https://doi.org/10.1038/545037a.

Артикул Google Scholar

Сугихара Г. и Р. М. Май, 1990: Нелинейное прогнозирование как способ отличить хаос от ошибки измерения во временных рядах. Nature , 344 (6268), 734–741, https://doi.org/10.1038/344734a0.

Артикул Google Scholar

Сугихара, г., 1994: Нелинейное прогнозирование для классификации естественных временных рядов. Философские труды Королевского общества A: Математические, физические и инженерные науки , 438 (1688), 477–495, https://doi.org/10.1988/rsta.1994.0106.

Google Scholar

Сугихара, Г., Р. Мэй, Х. Йе, К. Х. Се, Э. Дейл, М. Фогарти и С. Мунк, 2012: Выявление причинно-следственной связи в сложных экосистемах. Science , 338 (6106), 496–500, https: // doi.org / 10.1126 / science.1227079.

Артикул Google Scholar

Такенс, Ф., 1981: Обнаружение странных аттракторов в турбулентности. Динамические системы и турбулентность, Warwick 1980 , Д. Рэнд и Л. С. Янг, ред., Springer, 366–381, https://doi.org/10.1007/BFb0091924.

Тан, М. К., и Э. Р. Рейтер, 1986: Сходство между картами аномалии температуры почвы и осадков следующего сезона. Метеорология плато , 5 , 293–307. (на китайском языке)

Google Scholar

Тан, М. К., Дж. Х. Ван и Дж. Чжан, 1987: основной метод прогнозирования весенних дождевых осадков по зимней температуре почвы на глубине 80 см. Метеорология плато , 6 (3), 244–255. (на китайском языке)

Google Scholar

Тан, М. К., С. Х. Сун, К.Чжун и С. Дж. Ву, 1982: изменение энергии подстилающей поверхности и изменения погоды и климата. Метеорология плато , 1 (1), 24–34. (на китайском языке)

Google Scholar

Тан, К. Х., Х. Дж. Чжан, X. Х. Ян и Дж. А. Фрэнсис, 2013 г .: Экстремальные холода зимой на северных континентах, связанные с потерей морского льда в Арктике. Письма об экологических исследованиях , 8 (1), 014036, https: // doi.org / 10.1088 / 1748-9326 / 8/1/014036.

Артикул Google Scholar

Тренберт, К. Э., Дж. Т. Фасулло, Г. Бранстатор и А. С. Филлипс, 2014: Сезонные аспекты недавней паузы в поверхностном потеплении. Nature Climate Change , 4 (10), 911–916, https://doi.org/10.1038/NCLIMATE2341.

Артикул Google Scholar

Цонис, А.А., Э.Р. Дейл, Х. Йе и Г. Сугихара, 2018: Конвергентное перекрестное отображение: теория и пример. Достижения в нелинейных науках о Земле, Под ред. А. А. Цониса, Springer, 587–600, https://doi.org/10.1007/978-3-319-58895-7_27.

Ван К. Ю., С. П. Се, Ю. Косака, К. Ю. Лю и Х. Т. Чжэн, 2017: Глобальное влияние изменчивости тропической части Тихого океана с последствиями для замедления глобального потепления. J. Climate , 30 (7), 2679–2695, https://doi.org/10.1175/JCLI-D-15-0496.1.

Артикул Google Scholar

Ван, Л., М. Хендерсон, Б. Х. Лю, X. Дж. Шен, X. В. Чен, Л. Ю. Лиан, Д. В. Чжоу, 2018a: Тенденции максимальной и минимальной температуры поверхности почвы в Китае, 1965–2014 гг. J. Geophys. Res. , 123 (4), 2004–2016, https://doi.org/10.1002/2017JD027283.

Артикул Google Scholar

Ван, Ю. К., Дж. Янг, Ю. Н. Чен, П. Де Майер, З. Ли и В. Л. Дуан, 2018b: Определение причинного воздействия влажности почвы на осадки с помощью конвергентного перекрестного картирования. Научные отчеты , 8 , 12171, https://doi.org/10.1038/s41598-018-30669-2.

Артикул Google Scholar

Wu, L. Y., and J. Y. Zhang, 2014: Сильная обратная связь подповерхностной температуры почвы на летнюю изменчивость климата в засушливых / полузасушливых регионах Восточной Азии. Письма об атмосфере , 15 (4), 307–313, https://doi.org/10.1002/asl2.504.

Google Scholar

Сюй, W.Х., К. Х. Сан, Дж. К. Цзо, З. Г. Ма, В. Дж. Ли и С. Ян, 2019: Гомогенизация месячной температуры поверхности земли в Китае в 1961–2016 гг. И характеристики продуктов реанализа GLDAS. J. Climate , 32 (4), 1121–1135, https://doi.org/10.1175/JCLI-D-18-0275.1.

Артикул Google Scholar

Сюэ, Ю. К., Р. Васич, З. Янич, Ю. М. Лю и П. К. Чу, 2012: Влияние весенней аномалии подповерхностной температуры почвы на западе США.С. о летних осадках в Северной Америке: тематическое исследование с использованием масштабирования региональной климатической модели. J. Geophys. Res. , 117 D11103, https://doi.org/10.1029/2012JD017692.

Google Scholar

Янг К. и Дж. Й. Чжан, 2015: Пространственно-временные характеристики памяти температуры почвы в Китае по наблюдениям. Теор. Прил. Climatol. , 126 (3–4), 739–749, https://doi.org/10.1007/s00704-015-1613-9.

Google Scholar

Е, Х., Э. Р. Дейл, Л. Дж. Гиларранц и Г. Сугихара, 2015: Определение причинных взаимодействий с задержкой по времени с помощью конвергентного перекрестного картирования. Научные отчеты , 5 , 14750, https://doi.org/10.1038/srep14750.

Артикул Google Scholar

Чжан Н. Н., Г. Л. Ван и А. А. Цонис, 2019: Динамические доказательства причинно-следственной связи между кольцевым режимом Северного полушария и зимней температурой приземного воздуха над Северо-Восточной Азией. Climate Dyn. , 52 , 3175–3182, https://doi.org/10.1007/s00382-018-4317-x.

Артикул Google Scholar

Чжан Т. Дж., 2005: Влияние сезонного снежного покрова на термический режим земли: Обзор. Rev. Geophys. , 43 , RG4002, https://doi.org/10.1029/2004RG000157.

Google Scholar

Чжан Т., Р. Г. Барри, Д. Гиличинский, С. С. Быховец, В. А. Сороковиков и Дж. П. Е., 2001: усиленный сигнал климатических изменений температуры почвы в течение последнего столетия в Иркутске, Россия. Изменение климата , 49 (1–2), 41–76, https://doi.org/10.1023/A:10107

146.

Артикул Google Scholar

(PDF) Температура почвы в Москве и ее современные вариации

(значения около 1

°

C).Что касается малых глубин, то одной из вероятных причин таких различий является разная освещенность участков измерения в дневное время.

Экспериментальные сравнения продемонстрировали, что разница в коэффициенте теплопроводности про- — Одно и то же и полиэтилен высокой плотности (старый и новый типы

) не приводят к систематическому смещению оценок температуры почвы.

AC KNOWL EDG MENTS

Авторы сердечно благодарят И.Н. Гапонову за данные со станции Подмосковная и С.С.Быховец

за полезную информацию.

Исследование частично поддержано Российским фондом базовых исследований (грант

14-05-00594).

СПРАВОЧНИК

1. Быховец С.С., Сороковиков В.А., Мартуганов Р.А. и др. История измерений температуры почвы на сети метеостанций

в России // Криосфера Земли.1, 11 (2007) [Криосфера Земли, № 1, 11

(2007)].

2. Ваннари П. И. Температура почвы в некоторых регионах Российской империи // Зап. Imp. Акад. Наук, № 7, 5 (1897)

.

3. Ю. А. Израэль, А.В. Павлов, Ю. Анохин А. и др. Статистические оценки изменений элементов климата в

районах вечной мерзлоты Российской Федерации // Метеорология и гидрология. Гидрол., 2006, № 5. Meteorol. Hydrol., № 5

(2006)].

4.Климат Москвы (особенности климата большого города) / Под ред. Дмитриева А.А., Бессонова Н.П. (Гидрометео-

издат, Ленинград, 1969).

5. Климат, погода и экология Москвы / Под ред. Ф.Я. Клинова. СПб: Гидрометеоиздат, 1995.

6. Корнева И.А., Локощенко М.А. Динамика температуры почвы в Москве и ее связь с логическими параметрами Meteoro-

// Материалы конференции молодых специалистов по гидрометеорологии и экологическому мониторингу

, Обнинск, 4–6 июня. 2013.

7. Корнева И.А., Локощенко М.А. Многолетние колебания температуры почвы на разных глубинах в

Москве // Материалы 16-й Международной школы-конференции молодых ученых «Состав атмосферы

. Атмосферное электричество. Климатические эффекты »(М .: ГЕОС, 2012).

8. Локощенко М.А. Снежный покров и его современные изменения в Москве // Метеорология и гидрология. Гидрол., 2005, № 6.

Meteorol. Hydrol., № 6 (2005)].

9. Руководство для гидрометеорологических станций, вып. 3, ч. 1. Л .: Гидрометеоиздат, 1969.

10. Павлов А.В. Тенденции современных изменений температуры почвы на севере России // Криосфера Земли.

№ 3, 12 (2008) [Криосфера Земли, № 3, 12 (2008)].

11. Павлов А.В., Малкова Г.В. Мелкомасштабное картирование тенденций современной температуры земли

Изменения на Севере России // Криосфера Земли. 2009. № 4. С. 13.4, 13 (2009)].

12. Руководство по гидрометеорологическим приборам и установкам. Л .: Гидрометеоиздат, 1971.

13. Справочник по климату СССР, вып. 8 (Гидрометеоиздат, М., 1964).

14. Справочник эколого-климатических характеристик Москвы (по наблюдениям в Метеорологической обсерватории МГУ

) / Под ред. Исаева А.А. (МГУ, Москва, Том 1, 2003, Том 2, 2005).

15.Шерстюков А.Б. Температура почвы в России на глубине до 320 см в меняющихся климатических условиях // Труды ВНИИГМИ – МЦД, 2007. № 173.

16. IPCC, 2013: Изменение климата 2013: Основы физических наук. Вклад Рабочей группы I в Пятый доклад об оценке

Межправительственной группы экспертов по изменению климата / Под ред. Т. Ф. Штокера, Д. Цинь, Г.-К.

Plattner, et al. (Издательство Кембриджского университета, Кембридж, Великобритания и Нью-Йорк, США, 2013 г.).

17. Локощенко М.А., Корнева И.А. Подземный городской «остров тепла» под Москвой и динамика

температуры почвы // Материалы 8-й Международной конференции по городскому климату (ICUC-8), Дублин,

Ирландия, август 2012 г.

18. Локощенко М.А., Корнева И.А., «Подземный городской« остров тепла »под Москвой», Urban

Климат [в печати].

19. М. А. Локощенко, Е. Л. Василенко, «Изменение температуры воздуха в Москве за последние два и четверть

–

веков», Материалы 7-й Международной конференции по городскому климату (ICUC-7), Иокогама, Япония, 2009.

20. Т. Чжан, Р. Г. Барри, Д. Гиличинский и др. «Усиленный сигнал климатических изменений температуры почвы

в течение последнего столетия в Иркутске, Россия», Climatic Change, 49 (2001).

РОССИЙСКАЯ МЕТЕОРОЛОГИЯ И ГИДРОЛОГИЯ Vol. 40 № 1 2015

ТЕМПЕРАТУРА ПОЧВЫ В МОСКОВСКОЙ КОРОВЕ И ЕГО КОНТЕМНЫХ ПАРНЫХ ВАРИАНТАХ 33

(PDF) Значительное поверхностное потепление почвы над Россией за последние 40 лет

Глобальные и планетарные изменения 197 (2021) 103394

10

Бонэльс, К.Дж. У., Филлипс, Т. Дж., Лоуренс, Д. М., Камерон-Смит, П., Райли, В. Дж., Субин, З.

М., 2012. О влиянии высоты и распространения кустов на климат высоких широт

северных широт. Environ. Res. Lett. 7 (1), 015503 https://doi.org/10.1088/1748-9326/7/1/

015503.

Bonnaventure, PP, Lewkowicz, AG, 2012. Моделирование вероятности вечной мерзлоты выше и

ниже линии деревьев, Юкон, Канада. Холодный Рег. Sci. Technol. 79–80, 92–106. https: // doi.

орг / 10.1016 / j.coldregions.2012.03.004.

Bowman, A.W., Azzalini, A., 1997. Прикладные методы сглаживания для анализа данных: подход ядра

с иллюстрациями S-Plus. ОУП Оксфорд.

Браун Дж., Сидлаускас Ф. Дж., Делински Г., 1997. Циркулярная карта вечной мерзлоты и

состояния грунтовых льдов [Карта]. Исследование. Продается информационными службами.

Булыгина О.Н., Разуваев В.Н., 2012. Суточные данные о температуре и осадках по 518

метеостанциям России (1881–2010 гг.).В: Наука о системах окружающей среды

Инфраструктура данных для виртуальной экосистемы. Анализ информации по двуокиси углерода

Центр

(CDIAC), Национальная лаборатория Ок-Ридж (ORNL), Ок-Ридж, Теннесси (Соединенные Штаты Америки

). https://doi.org/10.3334/CDIAC/cli.100.

Чедберн, С.Е., Берк, Э.Дж., Кокс, П.М., Фридлингштейн, П., Хугелиус, Г., Вестерманн, С.,

2017. Ограничение, основанное на наблюдениях, на потерю вечной мерзлоты как функцию глобального потепления

.Nat. Клим. Чанг. 7 (5), 340–344. https://doi.org/10.1038/nclimate3262.

Ченг, Г., Ву, Т., 2007. Реакция вечной мерзлоты на изменение климата и их экологическая значимость

, Цинхай-Тибетское плато. J. Geophys. Res. Прибой Земли. 112

(F2) https://doi.org/10.1029/2006JF000631.

Кристиансен, Х.Х., Эцельмюллер, Б., Исаксен, К., Юлиссен, Х., Фарброт, Х., Хумлум, О.,

,

Йоханссон, М., Ингеман-Нильсен, Т., Кристенсен, Л., Хьорт, Дж., Холмлунд, П.,

Sannel, ABK, Sigsgaard, C., Åkerman, HJ, Foged, N., Blikra, LH, Pernosky, MA,

Ødegård, RS, 2010. Тепловое состояние вечной мерзлоты в северной части в период

международный полярный год 2007–2009. Permafr. Периглак. Процесс. 21 (2), 156–181.

https://doi.org/10.1002/ppp.687.

Cˆ

ot´

e, J., Konrad, J.-M., 2005a. Теплопроводность основных материалов. Может.

Геотек. J. 42 (1), 61–78.https://doi.org/10.1139/t04-081.

Cˆ

ot´

e, J., Konrad, J.-M., 2005b. Обобщенная модель теплопроводности грунтов и строительных материалов

. Может. Геотех. J. 42 (2), 443–458. https://doi.org/10.1139/

t04-106.

Дэвидсон, Е.А., Янссенс, И.А., 2006. Температурная чувствительность почвенного углерода

разложение и обратная связь с изменением климата. Природа 440 (7081), 165–173.

https://doi.org/10.1038/nature04514.

Ойскирхен, Э.С., Макквайр, А.Д., Чапин, Ф.С., 2007. Энергетическая обратная связь экосистем северных высоких широт

с климатической системой из-за уменьшения снежного покрова во время потепления 20-го

века. Glob. Чанг. Биол. 13 (11), 2425–2438. https://doi.org/10.1111/

j.1365-2486.2007.01450.x.

Fern´

andez-Martínez, M., Sardans, J., Chevallier, F., Ciais, P., Obersteiner, M., Vicca, S.,

Canadell, JG, Bastos, A., Friedlingstein , П., Sitch, S., Piao, S.L., Janssens, I.A.,

Pe˜

nuelas, J., 2019. Глобальные тенденции в стоках углерода и их взаимосвязь с CO2

и температурой. Nat. Клим. Чанг. 9 (1), 73–79. https://doi.org/10.1038/s41558-

018-0367-7.

Фонтан, А.Г., Кэмпбелл, Дж.Л., Шур, Э.А.Г., Стаммерджон, С.Е., Уильямс, М.В.,

,

Даклоу, Х.У., 2012. Исчезающая криосфера: воздействия и экосистема

ответов на быстрые потери криосферы.BioScience 62 (4), 405–415. https://doi.org/

10.1525 / bio.2012.62.4.11.

Гехан, Е.А., 1965. Обобщенный тест Вилкоксона для сравнения произвольно подвергнутых отдельной цензуре

выборок. Биометрика 52 (1–2), 203–224. https://doi.org/10.1093/biomet/52.1-

2.203.

Гиличинский Д.А., Барри Р.Г., Быховец С.С., Сороковиков В.А., Жанг Т., Зудин С.Л.,

Федоров-Давыдов Д.Г., 1998. Век температурных наблюдений за почвой

климат: Методы анализа и долгосрочных тенденций.В: Материалы 7-й Международной конференции по вечной мерзлоте

, стр. 313–317.

Гройсман П., Шугарт Х., Киклайтер Д., Хенебри Г., Чебакова Н., Максютов С.,

Монье Э., Гутман Г., Гулев С., Ци , Дж., Прищепов, А., Кукавская, Е.,

Пориев, Б., Шикломанов, А., Лобода, Т., Шикломанов, Н., Нгием, С., Берген, К.,

Albrechtov´

a, J., Zolina, O., 2017. Инициатива будущего Северной Евразии (NEFI):

лицом к лицу с вызовами и путями глобальных изменений в XXI веке.Прог. Земля

Планета. Sci. 4 (1), 41. https://doi.org/10.1186/s40645-017-0154-5.

Grosse, G., Goetz, S., McGuire, A.D., Romanovsky, V.E., Schuur, E.A.G., 2016. Изменение вечной мерзлоты

в условиях потепления и обратная связь с земной системой. Environ. Res.

Lett. 11 (4), 040201 https://doi.org/10.1088/1748-9326/11/4/040201.

Грубер, С., 2012. Получение и анализ оценки с высоким разрешением глобальной зональности вечной мерзлоты

.Криосфера 6 (1), 221–233. https://doi.org/10.5194/tc-6-221-

2012.

Гуо, Д., Ван, Х., 2016. Прогноз деградации вечной мерзлоты CMIP5: сравнение

между различными регионами. J. Geophys. Res. Атмос. 121 (9), 4499–4517. https: // doi.

org / 10.1002 / 2015JD024108.

Хейманн, М., Райхштейн, М., 2008. Динамика углерода наземных экосистем и климат

отзывов. Nature 451 (7176), 289–292. https://doi.org/10.1038/nature06591.

Хиджманс, Р.Дж., Кэмерон, С. Е., Парра, Дж. Л., Джонс, П. Г., Джарвис, А., 2005. Интерполированные климатические поверхности с очень высоким разрешением

для глобальных участков суши. Int. J. Climatol. 25

(15), 1965–1978. https://doi.org/10.1002/joc.1276.

Хинкель К.М., 1997. Оценка сезонных значений температуропроводности в талых и

мерзлых грунтах с использованием температурных временных рядов. Холодный Рег. Sci. Technol. 26 (1), 1–15.

https://doi.org/10.1016/S0165-232X(97)00004-9.

Хирота, Т., Pomeroy, J.W., Granger, R.J., Maule, C.P., 2002. Расширение метода восстановления силы

для оценки температуры почвы на глубине и оценки мерзлых грунтов

под снегом. J. Geophys. Res. Атмос. 107 (D24) https://doi.org/10.1029/

2001JD001280. ACL 11-1-ACL 11–10.

Hjort, J., Karjalainen, O., Aalto, J., Westermann, S., Romanovsky, VE, Nelson, FE,

Etzelmüller, B., Luoto, M., 2018. Деградация вечной мерзлоты ставит арктическую инфраструктуру в невыгодное положение.

риска к середине века.Nat. Commun. 9 (1), 5147. https://doi.org/10.1038/s41467-

018-07557-4.

Иидзима, Ю., Федоров, А.Н., Парк, Х., Сузуки, К., Ябуки, Х., Максимов, Т.С., Охата, Т.,

2010. Резкое повышение температуры почвы после увеличения количества осадков в

район вечной мерзлоты, бассейн реки Центральная Лена, Россия. Permafr. Периглак. Процесс. 21

(1), 30–41. https://doi.org/10.1002/ppp.662.

Jacobs, A.F.G., Heusinkveld, B.G., Holtslag, A.A.M., 2011. Долгосрочные записи и анализ

температур почвы и потоков тепла почвы на пастбищах, Нидерланды. Agric.

Для. Meteorol. 151 (7), 774–780. https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2011.01.002.

Джафаров, EE, Coon, ET, Harp, DR, Wilson, CJ, Painter, SL, Atchley, AL,

Romanovsky, VE, 2018. Моделирование роли преимущественного накопления снега в

посредством развития талика и грунтовых вод на склонах холмов Поток в переходном ландшафте вечной мерзлоты

.Environ. Res. Lett. 13 (10), 105006. https://doi.org/10.1088/

1748-9326 / aadd30.

Джеймс М., Левкович А.Г., Смит С.Л., Мичели К.М., 2013. Деградация за несколько десятилетий

и стойкость вечной мерзлоты в коридоре шоссе Аляска, Северо-Западная Канада.

Окружающая среда. Res. Lett. 8 (4), 045013 https://doi.org/10.1088/1748-9326/8/4/045013.

Jobb´

Agy, E.G., Jackson, R.B., 2000. Вертикальное распределение органического углерода в почве и

его связь с климатом и растительностью.Ecol. Прил. 10 (2), 423–436. https://doi.org/

10.1890 / 1051-0761 (2000) 010 [0423: TVDOSO] 2.0.CO; 2.

Джонс, А., Столбовой, В., Тарноцай, К., Бролл, Г., Спаргарен, О., Монтанарелла, Л., 2010.

Атлас почв северного приполярного региона. Атлас почв Северного

Циркумполярного региона. https://www.cabdirect.org/cabdirect/abstract/20103342230.

Йоргенсон, М.Т., Романовский, В., Харден, Дж., Шур, Ю., О’Доннелл, Дж., Шур, Э.А.Г.,

Каневский, М., Марченко, С., 2010. Устойчивость и уязвимость вечной мерзлоты к изменению климата

Эта статья является одной из избранных статей из журнала «Динамика

изменений в бореальных лесах Аляски: устойчивость и уязвимость в ответ на потепление климата

». Может. J. For. Res. 40 (7), 1219–1236. https://doi.org/10.1139/

X10-060.

Карьялайнен, О., Луото, М., Аалто, Дж., Хьорт, Дж., 2019. Новые взгляды на факторы окружающей среды

, контролирующие термический режим земли в Северном полушарии:

сравнение вечной мерзлоты и немерзлых пород. — участки вечной мерзлоты.Криосфера 13 (2),

693–707. https://doi.org/10.5194/tc-13-693-2019.

Лоуренс Д.М., Слейтер А.Г., 2010. Вклад тенденций состояния снега в будущий климат земли

. Клим. Дин. 34 (7–8), 969–981. https://doi.org/10.1007/s00382-

009-0537-4.

Лугина, К.М., Гройсман, П.Ю., Винников, К.Ю., Кокнаева, В.В., Сперанская, Н.А., 2006.

Площадь временного ряда месячной приземной температуры воздуха, усредненная по 30-градусным

широтным поясам земного шара, 1881–1881 гг. 2005 г.В: In Trends: A Compendium of Data on

Global Change. Информационный центр анализа двуокиси углерода, Ок-Риджская национальная лаборатория

, Министерство энергетики США, Ок-Ридж, штат Теннеси, США https://doi.org/

10.3334 / CDIAC / cli.003.

MacDougall, A.H., Avis, C.A., Weaver, A.J., 2012. Существенный вклад в климат

потепление, вызванное обратной связью углерода вечной мерзлоты. Nat. Geosci. 5 (10), 719–721.

https://doi.org/10.1038/ngeo1573.

Морс П.D., Burn, CR, Kokelj, SV, 2012. Влияние снега на приповерхностную поверхность

температуры в горных и аллювиальных средах внешней дельты Маккензи,

Северо-Западные территории

1

из серии статей, опубликованных в специальном выпуске CJES

на тему фундаментальных и прикладных исследований вечной мерзлоты в

Канаде. Может. J. Earth Sci. 49 (8), 895–913. https://doi.org/10.1139/e2012-012.

Наута, А.Л., Хейманс, MMPD, Блок, Д., Лимпенс, Дж., Элберлинг, Б., Галлахер, А., Ли, Б.,

,

Петров, Р.Е., Максимов, Т.С., ван Хюйстеден, Дж., Берендсе, Ф., 2015. Обрушение вечной мерзлоты

после удаления кустарников переводит экосистему тундры в источник метана. Nat. Клим.

Чанг. 5 (1), 67–70. https://doi.org/10.1038/nclimate2446.

Палмер, М.Дж., Берн, К.Р., Кокель, С.В., 2012. Факторы, влияющие на температуру вечной мерзлоты

через линию деревьев на возвышенностях к востоку от дельты Маккензи, 2004-2010 гг.Может. J. Earth

Sci. 49 (8), 877–894. https://doi.org/10.1139/e2012-002.

Парк, Х., Шерстюков, А.Б., Федоров, А.Н., Поляков, И.В., Уолш, Ю.Е., 2014. Оценка влияния температуры воздуха и высоты снежного покрова

на основе наблюдений

на температуру почвы в России . Environ. Res. Lett. 9 (6), 064026 https://doi.org/

10.1088 / 1748-9326 / 9/6/064026.

Павлов А.В., 1994. Современные изменения климата и вечная мерзлота в Арктике и суб-

Арктике России.Permafr. Периглак. Процесс. 5 (2), 101–110. https://doi.org/

10.1002 / ppp.3430050204.

Филлипс, К.Л., 2020. Насколько прогреется почва? J. Geophys. Res. Biogeosci. https: // doi.

org / 10.1029 / 2020JG005668.

Портер, Дж. Р., Гавит, М., 1999. Температура, рост и развитие пшеницы:

обзор. Евро. J. Agron. 10 (1), 23–36. https://doi.org/10.1016/S1161-0301(98)

00047-1.

Цянь, Б., Грегорич, Э.Г., Гамеда, С., Hopkins, D.W., Wang, X.L., 2011. Наблюдаемые тренды температуры почвы

, связанные с изменением климата в Канаде. J. Geophys. Res.

Атмос. 116 (D2) https://doi.org/10.1029/2010JD015012.

R Core Team, 2017. R: Язык и среда для статистических вычислений. R

Фонд статистических вычислений, Вена, Австрия. https://www.r-project.org/.

Романовский В.Е., Сазонова Т.С., Балобаев В.Т., Шендер Н.И., Сергеев Д.О., 2007.

Прошлые и недавние изменения температуры воздуха и вечной мерзлоты в Восточной Сибири.Glob.

Планета. Чанг. 56 (3), 399–413. https://doi.org/10.1016/j.gloplacha.2006.07.022.

Романовский, Владимир Э., Смит, С.Л., Кристиансен, Х.Х., 2010. Тепловое состояние вечной мерзлоты

в полярном северном полушарии в течение международного полярного года 2007–2009: синтез

. Permafr. Периглак. Процесс. 21 (2), 106–116. https://doi.org/10.1002/

ppp.689.

Романовский В.Е., Смит С.Л., Кристиансен Х.Х., Шикломанов Н.И., Стрелецкий Д.А.,

Дроздов Д.С., Малкова Г.В., Оберман Н.Г., Холодов А.Л., Марченко С.С.,

2019. Наземная вечная мерзлота [в «Состояние климата в 2018 году»]. Бык. Амер. Метеор.

Soc. 100 (9), S153 – S156. https://doi.org/10.1175/2019BAMSSstateoftheClimate.1.

L. Chen et al.

| Национальный центр данных по снегу и льду

Этот набор данных включает данные о температуре почвы из скважин, расположенных на пяти станциях в России: Якутск, Верхоянск, Покровск, Исить и Чурапча.Данные были скомпилированы в пять файлов Microsoft Excel, по одному для каждой станции. Каждый файл Excel содержит три листа:

• G02189info Рабочий лист: Содержит одинаковое содержание в каждом файле Excel — информацию о широте и долготе и примечания к станциям
• Январь Температура почвы и поверхности Рабочий лист: Содержит зимнюю (январь) температуру почвы и температуру воздуха (за исключением файла Excel Churapcha, который содержит только температуру почвы — температура воздуха не была доступна)
• Июль Температура почвы и поверхности Рабочий лист: Содержит летнюю (июль) температуру почвы и температуру воздуха (кроме файла Churapcha Excel)

Существует две разные версии файлов Excel: полная версия и версия с подмножеством.Обе версии существуют для каждой из пяти станций, всего 10 файлов. Полные версии файлов находятся в каталоге с именем complete и содержат слово full в своем имени. Эти файлы содержат данные о температуре в скважине на всех доступных стандартных глубинах: 0,2 м, 0,4 м, 0,6 м, 0,8 м, 1,2 м, 1,6 м, 2,0 м, 2,4 м и 3,2 м. Подмножества версий файлов находятся в каталоге подмножества и имеют в своем имени подмножество . Эти файлы содержат данные из файла 0.Только для глубин 8 м и 3,2 м. Отсутствующие данные обозначаются значением -999,0 . Полная версия больше подходит для научных исследований. Версия подмножества предназначена для учителей K-12 и представлена ​​в классном задании под названием «Насколько вечна вечная мерзлота?»

Мы включили температуру воздуха, измеренную на этих пяти станциях, если она доступна. Есть два источника данных о температуре приземного воздуха: Ежемесячная климатология наземных станций NCAR, 1738-продолжение и Ежемесячный набор данных Глобальной исторической климатологической сети NOAA (GHCN).Оба эти источника используют один и тот же исходный источник: данные сети станций Всемирной метеорологической организации (ВМО). Полные файлы содержат данные из одного или обоих источников, в то время как файлы подмножества включают только данные из источника с наиболее полной записью.

Эти данные предлагаются как есть. NOAA @ NSIDC считает, что эти данные представляют ценность, но не может исследовать и задокументировать эти данные, как мы делаем большинство публикуемых нами наборов данных.

Вечная мерзлота нагревается в глобальном масштабе

¹ Институт Альфреда Вегенера Центр полярных и морских исследований им. Гельмгольца, Потсдам, 14473 Германия

² Геологическая служба Канады, Отдел природных ресурсов Канады, Оттава, ON-K1A 0E8 Канада

³ WSL Институт исследований снега и лавин SLF, Давос, CH-7260, Швейцария

⁴ CEG / IGOT, Лиссабонский университет, Лиссабон, 1600-276 Португалия

⁵ Университет Джорджа Вашингтона, Вашингтон, округ Колумбия, 20052 США

⁶ Institut de Géographie Alpine, Гренобль, F-38100 Франция

⁷ Университет Аляски Фэрбенкс, Фэрбенкс, AK-99775 США

⁸ Университет Оттавы, Оттава

, K1N 6 ⁹ Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН, 142290 Москва, Россия

¹⁰ Université Laval, Centre d’études nordiq ues, Québec, G1V 0A6 Canada

¹¹ Humboldt-Universität, Географический факультет, Берлин, 10099 Германия

¹² Университетский центр на Шпицбергене, Лонгйирбиен, N-9171 Норвегия

^{Friborg 13} , Университет Фриборг , CH-1700 Швейцария

¹⁴ Потсдамский университет, Потсдам, 14469 Германия

¹⁵ Институт криосферы Земли, Тюменский научный центр СО РАН, Тюмень, 625000 Россия

¹⁶ Университет Осло, Департамент наук о Земле, Осло, N-0316 Норвегия

¹⁷ Университет Инсубрия, факультет теоретических и прикладных наук, Варезе, 21100 Италия

¹⁸ Датский технический университет, факультет гражданского строительства, кг.Lyngby, DK-2800 Дания

¹⁹ Норвежский метеорологический институт, Осло, 0313 Норвегия

²⁰ Университет Хоккайдо, Саппоро, 060-0810 Япония

²¹ Лундский университет, Лунд, 22362 Швеция

08 9110 Арктический портал, Акурейри, 600 Исландия

²³ Коми научный центр РАН, Сыктывкар, 167972 Россия

²⁴ Институт вечной мерзлоты им. Мельникова РАН, Якутск, 677010 Россия

²⁵ Свободный университет Берлин, Берлин, географический факультет , 12249 Германия

²⁶ Университет Лозанны, Лозанна, 1015 Швейцария

²⁷ Северо-западный институт экологии и ресурсов, CAS, Ланьчжоу, 730000 Китай

²⁸ Родосский университет, Грэхэмстаун, 6140 Южная Африка

²⁹ Барселонский университет, Барселона, 08001 Испания

³⁰ Университет Алькала, Мадрид, 28801 Испания

³¹ Стокгольмский университет, Стокгольм, SE-106 91 Швеция

³² Институт геолого-геофизических исследований РАН, Москва, 101000 Россия

³³ Национальный центр исследования почв, Линкольн, NE-68508 США

³⁴ Тюменский государственный университет, 625003 Тюмень, Россия

Автор, ответственный за переписку.