Исследование снежной толщи в условиях антропогенно измененного ландшафта

Сообщения

Вестник ДВО РАН. 2012. № 6

УДК 551.578.467

Д.А. БОБРОВА, И.А. КОНОНОВ, С.В. РЫБАЛЬЧЕНКО

Исследование снежной толщи в условиях антропогенно измененного ландшафта

Представлены первые результаты наблюдений за снежным покровом, залегающим в условиях антропогенно измененного городского ландшафта. Исследовался фактор возможного влияния электромагнитного поля на параметры снежной толщи (распределение температур внутри снежной толщи, плотность слоев, структуру слоев и скорость перекристаллизации снежной толщи).

Ключевые слова: снежный покров, антропогенный ландшафт, параметры снежной толщи.

Research of snow thickness in the conditions of anthropogenically changed landscape. D.A. BOBROVA, I.A. KONONOV, S.V. RYBALCHENKO (Sakhalin Department of Far East Geological Institute, FEB RAS, Yuzhno-Sakhalinsk).

The paper presents the first results of the observations of the snow cover, found in the conditions of anthropogenically changed city landscape. We studied the factor of possible influence of electromagnetic field on the parameters of snow thickness (temperature distribution inside the snow thickness, density of layers, structure of layers and recrystallization speed of snow thickness).

Key words: snow cover, anthropogenic landscape, parameters of the snow cover.

Известно, что на метаморфизм снежного покрова оказывает влияние множество различных факторов, в том числе состояние погоды в момент выпадения снега и во время залегания снежного покрова (температура, облачность, скорость и направление ветра, осадки, влажность воздуха), характеристики подстилающей поверхности (состав почвы, увлажненность почвы, характер растительности) [3, 4, 5]. Однако влияние антропогенных факторов на параметры метаморфизма снежного покрова практически не изучалось. Антропогенное воздействие на снежный покров может проявляться в форме внесения химических веществ, изменения параметров акустических, магнитных, электрических полей, изменения температурного режима.

Во время изучения снежного покрова в зоне антропогенного ландшафта авторами данной работы было выдвинуто предположение о возможном влиянии электромагнитного поля на процессы, происходящие в снежной толще. Из работ [1, 2] известно, что снег не является электрически-нейтральным и снежные кристаллы имеют свойство ориентироваться в достаточно сильном электромагнитном поле по направлению поля. Эволюция снежной толщи в обычных условиях происходит при естественном электромагнитном поле Земли. Вероятно, что под воздействием более сильного электромагнитного излучения, в частности в зоне ЛЭП, может изменяться характер процессов в снежной толще.

С целью проверки этого предположения в феврале-марте 2011 г. мы провели наблюдения за снежной толщей в однотипном антропогенном ландшафте на площадках, расположенных под ЛЭП, и на близлежащих, где влияние электромагнитного поля ЛЭП отсутствовало. Изучались следующие параметры снежной толщи: температура внутри снежной толщи, плотность снежных слоев, тип кристаллов в каждом слое, скорость

*БОБРОВА Дарья Андреевна - младший научный сотрудник, КОНОНОВ Иван Андреевич - ведущий инженер, РЫБАЛЬЧЕНКО Светлана Владимировна - старший инженер (Сахалинский филиал Дальневосточного геологического института ДВО РАН, Южно-Сахалинск). *Е-шаП: darya-kononova@yandex.ru

перекристаллизации. Сравнительный анализ характеристик этих параметров в пределах однотипного стратиграфического комплекса снежного покрова позволяет обнаружить факторы, оказывающие локальное воздействие на развитие снежных слоев.

Наблюдения проводились в северной части г. Южно-Сахалинск, на территории поля площадью 1,8 км2 (400 х 450 м). Подстилающая поверхность представляет собой почву, лишенную растительности. Поверхность практически равномерная. Вокруг поля проходит автодорога, отделяемая от него водосточными канавами шириной до 2,5 м. В 1,8 км юго-восточнее участка находится ТЭЦ-1. Через северную часть поля в направлении к ТЭЦ проходит воздушная ЛЭП переменного тока напряжением 10 кВ. Было заложено 4 площадки: две под ЛЭП (№ 1 и № 2) в зоне максимального провисания проводов (воздействие ЭМП максимальное), а две - в 220 м от ЛЭП (№ 3 и № 4). Наблюдения за снежным покровом начались 10 февраля 2011 г. За период наблюдений было сделано по 5 шурфов на каждой из площадок.

Исследования проводились по следующей схеме: в снежной толще выделялись слои, измерялась их плотность, температура на границах слоев, а также на поверхности почвы и на поверхности снега, определялась текстура снежных слоев, фотографировались кристаллы из каждого слоя, по которым определялась структура слоя согласно морфогенети-ческой классификации Э.Г. Коломыца [3, 4].

В первой половине февраля на площадках № 1 и № 2 были обнаружены кристаллы секториального и пластинчатого класса форм (стадии регрессивного метаморфизма), в то время как на площадках №2 3, 4 в этом же слое наблюдались только кристаллы скелетных и полускелетных классов форм (стадия конструктивного метаморфизма). При дальнейших наблюдениях также было отмечено опережение в развитии структуры приземного слоя снежной толщи на площадках под ЛЭП. Скорость перекристаллизации снежной толщи на этих площадках выше только в приземном слое. При этом средний диаметр кристаллов одних и тех же классов форм на всех площадках наблюдений одинаковый.

Распределение температур внутри снежной толщи на всех площадках примерно одинаково - наблюдается понижение температуры от приземных слоев к середине снежной толщи (примерно 0,1 °С/см), где, достигнув минимума, температура начинает повышаться. Однако на площадках № 1, 2 показатели температуры на границах одновозрастных слоев в среднем выше примерно на 0,2-1,5°С. Температуры на почве выше на 0,1-0,6°С.

Нами отмечено, что на площадках № 1, 2 ледяных и режеляционных (образованных в процессе метаморфизма в результате плавления ледяных кристаллов и последующего замерзания талой воды) корок в снежной толще больше (см. рисунок). В верхней части толщи ледяная корка сохранялась до начала периода снеготаяния. При этом в течение небольшого промежутка времени происходило многократное образование и разрушение корок в разных слоях на разных высотах.

Скорость перекристаллизации снежной толщи в условиях антропогенного ландшафта на площадках № 3, 4 такая же, как и в условиях естественного ландшафта.

В результате сравнительного анализа результатов наблюдения за снежным покровом можно сделать предварительные выводы.

На площадках, расположенных под ЛЭП, в зоне воздействия электромагнитного излучения, температура внутри снежной толщи и на поверхности почвы выше, чем на площадках вне зоны этого воздействия.

В припочвенном слое стадия регрессивного метаморфизма наступила значительно раньше на площадках под ЛЭП (возраст приземного слоя - 60 сут), тогда как обычно в рассматриваемом районе в ландшафтах с умеренным увлажнением почвы данная стадия наступает в среднем через 90 сут после формирования слоя.

На площадках под ЛЭП количество ледяных и режеляционных корок в снежной толще больше, они образуются в течение небольшого промежутка времени, после чего происходит их разрушение и образование новых корок в другой части толщи. Наличие корок

Ледяные корки в снежной толще под ЛЭП (черными линиями выделено расположение ледяных корок). Фото Д.А. Бобровой

может влиять на перераспределение температуры и водяного пара в снежной толще. Вероятно, повышение температуры внутри снежной толщи обусловливает увеличение плотности потока водяного пара и, как следствие, увеличение скорости перекристаллизации снежной толщи в припочвенных слоях.

Таким образом, различия в параметрах снежной толщи при прочих одинаковых условиях не исключают возможного влияния электромагнитного поля, создаваемого ЛЭП.

ЛИТЕРАТУРА

1. Казаков Н.А. Экспериментальные исследования электрических характеристик снежного покрова // Тез. докл. Междунар. симпоз. «Физика, химия и механика снега». Южно-Сахалинск: Комп. КАНО, 2011. С. 73-75.

2. Казаков Н.А. Электродинамика снежной толщи, образование и движение лавин // Материалы гляциол. исслед. М., 1997. Вып. 82. С. 161-164.

3. Коломыц Э.Г. Кристалло-морфологический атлас снега. Л.: Гидрометеоиздат, 1984. 214 с.

4. Коломыц Э.Г Методы кристалло-морфологического анализа структуры снега. М.: Наука, 1977. 199 с.

5. Лобкина В. А., Михалев М.В. Зависимость скорости метаморфизма снежной толщи от степени гидроморф-ности фации (на примере юга о. Сахалин) // Материалы гляциол. исслед. М., 2008. Вып. 105. С. 125-127.