Читать статью 'Применение георадиолокации для оценки влияния автодороги на глубину залегания многолетнемерзлых пород в полигональных болотах Севера Западной Сибири ' в журнале Арктика и Антарктика на сайте nbpublish.com
Рус Eng Cn Перевести страницу на:  
Please select your language to translate the article


You can just close the window to don't translate
Библиотека
ваш профиль

Вернуться к содержанию

Арктика и Антарктика
Правильная ссылка на статью:

Применение георадиолокации для оценки влияния автодороги на глубину залегания многолетнемерзлых пород в полигональных болотах Севера Западной Сибири

Каверин Дмитрий Александрович

ORCID: 0000-0003-2559-2340

кандидат географических наук

старший научный сотрудник, Институт биологии ФИЦ Коми НЦ УрО РАН

167982, Россия, республика Коми, г. Сыктывкар, ул. Коммунистическая, 28

Kaverin Dmitry Aleksandrovich

PhD in Geography

Senior Researcher, Institute of Biology of the Komi Scientific Research Center of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

167982, Russia, respublika Komi, g. Syktyvkar, ul. Kommunisticheskaya, 28

dkav@mail.ru
Судакова Мария Сергеевна

кандидат физико-математических наук

Н.с., Институт криосферы Земли ТюмНЦ СО РАН

625000, Россия, Тюменская область, г. Тюмень, ул. Малыгина, 86

Sudakova Maria Sergeevna

PhD in Physics and Mathematics

Researcher, Institute of the Cryosphere of the Earth, TYUMNTS SB RAS

625000, Russia, Tyumenskaya oblast', g. Tyumen', ul. Malygina, 86

m.s.sudakova@yandex.ru
Хомутов Артем Валерьевич

кандидат геолого-минералогических наук

Ведущий научный сотрудник, Институт криосферы Земли ТюмНЦ СО РАН

625026, Россия, Тюменская область, г. Тюмень, ул. Малыгина, 86

Khomutov Artem Valerievich

PhD in Geology and Mineralogy

Leading Researcher, Institute of the Cryosphere of the Earth, TYUMNTS SB RAS

625026, Russia, Tyumenskaya oblast', g. Tyumen', ul. Malygina, 86

akhomutov@gmail.com
Хайруллин Рустам Рустамович

Младший научный сотрудник, Институт криосферы Земли ТюмНЦ СО РАН

625000, Россия, г. Тюмень, ул. Малыгина, 86

Khairullin Rustam Rustamovich

Junior Researcher, Institute of the Cryosphere of the Earth, TYUMNTS SB RAS

625000, Russia, g. Tyumen', ul. Malygina, 86

rustam93-93@bk.ru
Факащук Никита Юрьевич

Младший научный сотрудник, Институт криосферы Земли ТюмНЦ СО РАН

625026, Россия, Тюменская область, г. Тюмень, ул. Малыгина, 86

Fakashchuk Nikita Yurievich

Junior Researcher, Institute of the Cryosphere of the Earth, TYUMNTS SB RAS

625026, Russia, Tyumenskaya oblast', g. Tyumen', ul. Malygina, 86

fakashuk@yandex.ru
Пастухов Александр Валериевич

доктор биологических наук

Старший научный сотрудник, Институт биологии ФИЦ Коми НЦ УрО РАН

167982, Россия, республика Коми, г. Сыктывкар, ул. Коммунистическая, 28

Pastukhov Aleksandr Valerievich

Doctor of Biology

Senior Researcher, Institute of Biology of the Komi Scientific Research Center of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

167982, Russia, respublika Komi, g. Syktyvkar, ul. Kommunisticheskaya, 28

alpast@mail.ru

DOI:

10.7256/2453-8922.2022.2.37964

Дата направления статьи в редакцию:

29-04-2022


Дата публикации:

17-05-2022


Аннотация: Приводятся результаты применения георадиолокационного профилирования для исследования почв и подстилающих пород полигональных болот Пур-Тазовского междуречья (Север Западной Сибири), функционирующих в естественных и антропогенно-нарушенных условиях. Район исследований относится к южной тундре с преимущественно сплошным распространением многолетнемерзлых пород. Строительство автодорог на Севере России является одним из главных факторов антропогенного воздействия на тундровые геосистемы криолитозоны, воздействуя на температурные режимы почв и глубину залегания многолетнемерзлых пород. Методами георадиолокационного профилирования определены особенности пространственной дифференциации глубины залегания многолетнемерзлых пород на участке полигональных болот, пересекаемых насыпной автодорогой федерального значения. Георадиолакационное профилирование позволило определить конфигурацию глубины залегания кровли многолетнемерзлых пород как на естественных, так и антропогенно-нарушенных участках полигональных болот. Максимальное понижение кровли многолетнемерзлых пород определяется в основании дорожной насыпи и не превышает глубину три метра. Несмотря на глубокое залегание кровли ММП под дорожной насыпью, мощность талых погребенных торфяных горизонтов здесь аналогична таковой сезонноталого слоя ненарушенных торфяных полигонов. Особенности пространственной дифференциации глубины залегания многолетнемерзлой кровли на участках полигональных болот, пересекаемых насыпной автодорогой на Севере Западной Сибири аналогичны таковым, характерным для регионов со сплошной низкотемпературной криолитозоной. Метод ручного зондирования кровли многолетнемерзлых пород использовался для верификации результатов георадиолокационного профилирования в пределах ненарушенных участков.


Ключевые слова:

полигональные болота, георадар, многолетнемерзлые породы, сезонноталый слой, тундровые почвы, автодорога, ручное зондирование, антропогенные нарушения, южная тундра, Западная Сибирь

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ и Ямало-Ненецкого автономного округа в рамках научного проекта № 19-45-890011 "Оценка устойчивости полигональных торфяников северной части Пур-Тазовского междуречья к антропогенному воздействию на фоне климатических изменений" и в рамках государственного задания Института биологии Коми НЦ УрО РАН № 122040600023-8 «Криогенез как фактор формирования и эволюции почв арктических и бореальных экосистем европейского Северо-Востока в условиях современных антропогенных воздействий, глобальных и региональных климатических трендов»

Abstract: The results of the application of geo-radar profiling for the study of soils and underlying rocks of polygonal bogs of the Pur-Taz interfluve (North of Western Siberia), functioning in natural and anthropogenic disturbed conditions, are presented. The research area belongs to the southern tundra with a predominantly continuous distribution of permafrost rocks. The construction of highways in the North of Russia is one of the main factors of anthropogenic impact on the tundra geosystems of the cryolithozone, affecting the temperature regimes of soils and the depth of permafrost. The features of spatial differentiation of the depth of occurrence of permafrost rocks on the site of polygonal swamps intersected by a federal highway were determined by the methods of geo-radar profiling. Georadiolactic profiling made it possible to determine the configuration of the depth of the permafrost roof both in natural and anthropogenic disturbed areas of polygonal swamps. The maximum lowering of the permafrost roof is determined at the base of the road embankment and does not exceed a depth of three meters. Despite the deep occurrence of the MMP roof under the road embankment, the thickness of the thawed buried peat horizons here is similar to that of the seasonally shallow layer of undisturbed peat polygons. The features of spatial differentiation of the depth of the permafrost roof in the polygonal swamps intersected by the bulk highway in the North of Western Siberia are similar to those characteristic of regions with a continuous low-temperature cryolithozone. The method of manual probing of the permafrost roof was used to verify the results of geo-radar profiling within undisturbed areas.



Keywords:

polygonal swamps, georadar, permafrost rocks, seasonally small layer, tundra soils, highway, manual sensing, anthropogenic disturbances, southern tundra, Western Siberia

Введение

Экосистемы Арктики и Субарктики являются чрезвычайно уязвимыми к антропогенным и природным изменениям. Глобальное потепление наряду с увеличением антропогенной нагрузки уже в ближайшей перспективе будет способствовать сокращению площади и мощности многолетнемерзлых пород (ММП) [1], с их полным протаиванием в южной части криолитозоны, что приведет к значительным ландшафтным изменениям при строительстве и эксплуатации объектов промышленной и социальной инфраструктуры высоких широт [2]. Строительство автодорог на Севере России является одним из главных факторов антропогенного воздействия на тундровые геосистемы криолитозоны [3, 4]. В связи с этим, особую актуальность получают исследования мерзлотных почв, отражающих изменения климатических, геокриологических и ландшафтных условий [5].

Одним из регионов, где субарктические геосистемы испытывают значительную антропогенную нагрузку наряду с климатическим потеплением, является Север Западной Сибири. На фоне потепления в последнее десятилетие в южной тундре Западной Сибири активизировались термокарстовые [6] и термоэрозионные процессы [7]. Полигональные болота Севера Западной Сибири остаются геосистемами с относительно низкими температурами ММП, что предопределяет их максимальную устойчивость к климатическим изменениям [8]. Однако, данный факт актуализирует исследования устойчивости болотных геосистем к антропогенным нарушениям, в том числе возникающим при строительстве таких протяженных линейных объектов как автодороги.

В северо-восточной части Пур-Тазовского междуречья с 2016 года проводились комплексные геокриологические исследования полигональных болот [9]. В рамках данных работ определена необходимость проведения подробных георадиолокационных исследований, позволяющих детально оценивать пространственные изменения глубины сезонного протаивания и залегания кровли многолетемерзлых пород [10]. Георадиолокационное профилирование показало свою эффективность при изучении особенностей залегания ММП в болотных геосистемах [11]. В связи с этим, целью данной работы является определение с помощью георадиолокационного профилирования особенностей пространственной дифференциации глубины залегания кровли многолетнемерзлых пород на участках полигональных болот Севера Западной Сибири, нарушенных при прокладке и эксплуатации насыпной автодороги.

Объекты исследований

Объектом исследования является участок пересечения полигонального болота насыпной автомобильной дорогой Тазовский – Газ-Сале (Тазовский район Ямало-Ненецкого автономного округа) с цементно-бетонным покрытием в пределах Пур-Тазовского междуречья (рис. 1). Координаты участка исследований: 67°20'26'' с.ш., 78°57'07'' в.д., ширина основания дорожной насыпи – 20 м, дороги – 12 м, части дороги, покрытой бетонными плитами – 6 м, высота насыпи – до 2,5 м. Температура ММП для района исследований составляет от -3 до -7 °С [9].

Рис. 1. Местоположение участка исследований, расположение трансекты 3GAZ показано красным пунсоном на крупномасштабной картосхеме справа.

Методы исследований

Георадиолокационные исследования проводились в сентябре 2020 года на профиле (трансекте) 3GAZ, пересекающим автодорогу. Глубина залегания кровли ММП определялась методом непрерывного профилирования георадаром «Zond-12E» (Radar Systems, Inc., г.Рига, Латвия) с подключенной к нему поверхностной экранированной антенной частотой 300 МГц. Расстояние между точками измерений (трассами) составляло от 2 до 5 см, геометрическая привязка профиля осуществлялась с помощью GPS навигатора Garmin GPSmap 64S.

Обработка данных проводилась в программном пакете Prizm 2.7 (первичная обработка) и RadexPro (ООО «Деко-геофизика СК», Москва, РФ). На этапе первичной обработки георадарограммы масштабировались по маркерам, корректировалось время начала записи. Последующий этап обработки включал полосовую и двумерную фильтрацию, коррекцию амплитуд, ввод данных рельефа, предсказывающую деконволюцию, миграцию по Столту [12, 13]. После обработки определяли скорости электромагнитных волн, которые в пределах сезонноталого слоя рассчитаны на основании данных прямых измерений в точках профилей. Определенные значения скорости интерполировались между точками рассчитаны методом линейной интерполяции.

Данные георадиолокации до и после обработки приведены на рисунке 2 (рис. 2).

а

б

Рис. 2. Данные по профилю 3 GAZ до (а) и после (б) обработки

При полевых работах на отдельных пикетах георадиолокационных профилей измеряли мощность сезонноталого слоя (СТС), замеры выполняли градуированным металлическим зондом с круглым сечением диаметром 10 мм длиной 150 см [14]. Количество пикетов в профилях варьировалось от 8 до 18 в зависимости от ландшафтного разнообразия. При описании растительности определяли тип тундровых растительных сообществ и максимальную высоту ярусов растительного покрова.

Результаты исследований

Антропогенные нарушения, обусловленные строительством автодороги, оказывают значительное влияние на геосистемы полигональных болот, что отражается в изменении залегания кровли многолетнемерзлых пород, определенной по георадиолокационным данным. На рис. 3 приведён фрагмент данных с интерпретацией, полученных на георадиолокационном профиле, пересекающем полигональное болото и автодорогу Тазовский – Газ-Сале. Кровля ММП (подошва сезонноталого слоя) выделяется по высокоамплитудному отражению радиосигнала, глубина её залегания подтверждается результатами измерений металлическим щупом. По георадиолокационным данным в пределах профиля четко дифференцируются следующие элементы: автодорога в центре, ограниченная заболоченными понижениями рельефа, вначале и в конце фрагмента профиль проходит через полигональное болото. Данные отражения от кровли ММП в пределах полигонального болота находится во временном интервале 20-30 нс, увеличиваясь под дорогой до 50 нс и особо под придорожным понижением (до 70-80 нс).

Рис. 3. Георадиолокационный профиль 3GAZ по профилю «полигональное болото – насыпная автодорога – полигональное болото».

Кроме отражения от подошвы сезонноталого слоя на профиле, пересекающем автодорогу, дополнительно выделяется ось синфазности, предположительно соответствующая подошве дорожной насыпи (рис. 4). Две данные оси синфазности отличаются друг от друга полярностью сигнала: если на подошве сезонноталого слоя коэффициент отражения положительный (скорость электромагнитных волн в мёрзлых грунтах в несколько раз выше, чем в талых водонасыщенных), и ось синфазности имеет положительную полярность, то ось синфазности волны, отражённой от подошвы насыпи, имеет отрицательную полярность. На рисунке 4 одна георадарограмма, проходящая через толщу насыпи, приведена в амплитудном виде. Максимальная по абсолютным значениям амплитуда отражения от кровли ММП – положительная, от подошвы насыпи – отрицательная. Это свидетельствует о снижении скорости электромагнитных волн на границе подошвы насыпи и может означать, что данная граница совпадает с уровнем грунтовых вод (УГВ) под толщей насыпных отложений [15].

Рис. 4. Фрагмент георадиолокационного профиля 3GAZ после обработки с визуализированной трассой в амплитудном виде. Цифрами показаны оси синфазности: 1 – подошва сезонноталого слоя, 2 – подошва дорожной насыпи, 3 –поверхность почвы.

Ниже кровли ММП на радарограммах наблюдаются кратные отражения, маскирующие возможные полезные волны (см. рис. 2). Выделение каких-либо границ ниже подошвы сезонноталого слоя по георадарным данным не представляется возможным.

Для расчета времени прихода радиосигнала до глубины определяемой границы необходимо знать скорость распространения электромагнитных волн в среде. Существуют несколько способов определения скорости волны: проведение георадиолокационных исследований с разнесёнными источником и приёмником, определение скорости по гиперболам дифракции, привязка к данными прямых наблюдений, использование априорной информации [13]. Скорость распространения радиосигнала в пределах сезонноталого слоя рассчитывалась как двойная мощность слоя, разделённая на время прихода отражённой волны и составила около 5 см/нс. Скорость радиосигнала в теле дорожной насыпи определялась по гиперболам дифракции, составив в среднем около 10 см/нс. В торфяных горизонтах, залегающих под толщей дорожной насыпи, гиперболы дифракции отсутствуют. Значение скорости электромагнитных волн здесь принималось равной 7,5 см/нс, так как скорость данных волн в почвогрунтах обратно пропорционально их влажности [12, 16]. При условии постоянных значений других физических характеристик торфа, по сравнению с ненарушенными участками, подстилающие насыпь торфяные горизонты становятся плотными при выдавливании влаги в песчаную отсыпку. В результате объемная влажность торфа непосредственно под дорожной насыпью становится ниже, чем за её пределами, а скорость электромагнитных волн – выше. Погребенный торфяный слой находится ниже уровня грунтовых вод и скорость радиосигнала в нём обратно пропорциональна глубине залегания УГВ. Исходя из вышеизложенного, скорость радиосигнала в данном слое определена как среднее арифметическое между значениями таковой во влажном торфе и сухом песке насыпи.

Анализ георадиолакационных данных с учетом рассчитанных скоростей радиосигнала показывает, что основные зоны опускания кровли ММП локализованы в придорожных понижениях (рис. 5).

У основания насыпи, наблюдается резкое (до 2 м) понижение кровли ММП, что обусловлено стоком влаги в придорожное понижение, а также вытаиванием полигонально-жильного льда, активно происходившим в аномально теплые годы [9]. Кроме того, при нагреве поверхности откосов дорожной насыпи максимальное прогревание почвогрунтов происходит у их подножий насыпей, где мощность насыпных грунтов минимальна [17]. Максимально глубокое протаивание в основаниях откосов дорожной насыпи увеличивает риск снижения устойчивости земляного полотна и служит причиной его неравномерных деформаций [18].

Рис. 5. Изменение глубины залегания кровли ММП по георадиолакационным данным на трансекте 3Gaz, пересекающих автодорогу Газ-Сале – Тазовский.

Тем не менее, понижение многолетнемерзлой кровли на исследуемых участках автодороги значительно меньше таковых (8-10 м) наблюдающихся на участке пересечения автодорогой бугристого болота на европейском Севере, расположенного в подзоне массивно-островного распространения ММП [10]. Это связано с относительно низкими температурами многолетнемерзлых пород в болотных геосистемах Таз-Пуровского междуречья.

Непосредственно под дорожной насыпью кровля ММП залегает на значительной глубине (до 3 и более метров). Однако, если не учитывать высоты насыпной песчаной толщи, в погребенных торфяных отложениях многолетнемерзлая кровля находится в пределах естественных глубин залегания, лишь в некоторых местах снижаясь на 0,3 м (рис. 6). Вероятно, такая специфика залегания кровли ММП обусловлена значительным охлаждением очищаемой от снега дорожной насыпи в зимний период, а также повышенной температуропроводностью песчаных грунтов летом. Схожие результаты были получены при исследовании конфигурации кровли ММП под автодорогой, пересекающей бугристое болото на европейском Севере [10].

.

Рисунок 6. Результаты георадиолокации по профилю 3 GAZ.

Согласно математическим расчетам температурных полей дорожных насыпей [17] определенная конфигурация изменения кровли ММП под дорогой на участке исследований больше соответствует таковой для почвогрунтов центральной Якутии. В приведенной для данной территории модели глубина ММП под насыпью близка к уровню таковой ненарушенных участков, а глубина залегания многолетнемерзлой кровли у основания дороги не превышает 3 м [17].

Метод ручного зондирования позволяет определить вариации глубины сезонного протаивания до 1,3 м в пределах полигональных болот и пересекающих их придорожных понижений. Результаты ручного зондирования кровли ММП подтверждают характер пространственной дифференциации глубины ее залегания, выявленной при георадиолокационных исследованиях (рисунки 5-7). Минимальные глубины залегания кровли ММП, а равно и мощности СТС, характерны для основной поверхности полигональных торфяников и межполигональных трещин (рис. 7).

Рис. 7. Глубина залегания кровли ММП, определенная ручным зондированием на участке исследований.

В мочажинах мощность СТС возрастает лишь на 20%, еще в большей мере глубина сезонного протаивания увеличивается в краевых частях торфяных полигонов. В придорожных понижениях кровля ММП залегает глубже 1 м. Основными отепляющими факторами в понижениях являются избыточная объемная влажность почв (до 100%), большая высота кустарниковой растительности (до 2 и более метров), обусловливающей усиленное снегонакопление.

Заключение

Георадиолакационное профилирование позволяет определить значительные изменения глубины залегания кровли многолетнемерзлых пород как на естественных, так и антропогенно-нарушенных участках полигональных болот, где недоступны методы ручного зондирования.

В зоне влияния автодороги максимальное опускание кровли ММП (до 2 м) наблюдается в основании дорожной насыпи. Несмотря на глубокое залегание кровли ММП (3 м) под дорожной насыпью, мощность талых погребенных торфяных горизонтов здесь аналогична таковой сезонноталого слоя ненарушенных торфяных полигонов. Особенности пространственной дифференциации глубины залегания многолетнемерзлой кровли на участках полигональных болот, пересекаемых насыпной автодорогой на Севере Западной Сибири аналогичны таковым, характерным для регионов со сплошной низкотемпературной криолитозоной.

Благодарности

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ и Ямало-Ненецкого автономного округа в рамках научного проекта № 19-45-890011 "Оценка устойчивости полигональных торфяников северной части Пур-Тазовского междуречья к антропогенному воздействию на фоне климатических изменений" и в рамках государственного задания Института биологии Коми НЦ УрО РАН № 122040600023-8 «Криогенез как фактор формирования и эволюции почв арктических и бореальных экосистем европейского Северо-Востока в условиях современных антропогенных воздействий, глобальных и региональных климатических трендов».

Библиография
1.
Vasiliev, A.A., Drozdov, D.S., Gravis, A.G., Malkova, G.V., Nyland, K.E., Streletskiy, D.A. Permafrost degradation in the western Russian Arctic // Environmental Research Letters. 2020. Vol. 15. P. 045001. DOI: 10.1088/1748-9326/ab6f12/.
2.
Мельников, В.П., Осипов, В.И., Брушков, А.В. Бадина, С.В., Дроздов, Д.С., Дубровин, В.А., Железняк, М.Н., Садуртдинов, М.Р., Сергеев, Д.О., Окунев, С.Н., Остарков, Н.А., Осокин, А.Б., Федоров, Р.Ю. Адаптация инфраструктуры Арктики и Субарктики к изменениям температуры мерзлых грунтов // Криосфера Земли. 2021. Т. 25. № 6. С. 3-15. DOI 10.15372/KZ20210601.
3.
Ананьева (Малкова), Г.В. Экзодинамические процессы на строящейся трассе железной дороги «Обская-Бованенково» // Известия РГО. 1997. Т. 129, Вып. 5. С. 55-59.
4.
Гребенец, В.И., Исаков, В.А. Деформации автомобильных и железных дорог на участке Норильск-Талнах и методы борьбы с ними // Криосфера Земли. 2016. Т. XX. № 2. С. 69-77.
5.
Конищев, В.Н. Реакция вечной мерзлоты на потепление климата // Вестник МГУ. Сер. 5. География. 2009. № 4. С. 10-20.
6.
Королева, Е.С., Тихонравова, Я.В., Мельников, В.П., Слагода, Е.А., Бабкина, Е.А., Бутаков, В.И. Формирование пятен-медальонов в полигональных торфяниках Пур-Тазовского междуречья на фоне современного потепления // Геоэкология. Инженерная геология, гидрогеология, геокриология. 2019. № 6. С. 42-51.
7.
Лейбман, М.О., Кизяков, А.И. Новый природный феномен в зоне вечной мерзлоты // Природа. № 2. 2016. С. 15-24.
8.
Pastukhov, A., Marchenko-Vagapova, T., Loiko, S., Kaverin, D. Vulnerability of the Ancient Peat Plateaus in Western Siberia // Plants. MDPI AG. 2021. http://dx.doi.org/10.3390/plants10122813.
9.
Хомутов, А.В., Бабкин, Е.М., Тихонравова, Я.В., Хайруллин, Р.Р., Дворников, Ю.А., Бабкина, Е.А., Каверин, Д.А., Губарьков, А.А., Слагода, Е.А., Садуртдинов, М.Р., Судакова, М.С., Королёва, Е.С., Кузнецова, А.О., Факащук, Н.Ю., Сощенко, Д.Д. Комплексные исследования криолитозоны северо-восточной части Пур-Тазовского междуречья // Научный вестник Ямало-Ненецкого автономного округа. 2019. № 1(102). C. 53-64.
10.
Каверин, Д.А., Хилько, А.В., Пастухов, А.В. Высокочастотное георадиолокационное зондирование почвогрунтов многолетнемерзлых бугристых болот (европейский Северо-Восток России) // Криосфера Земли. 2018. Т. XXII. № 4. С. 86-95. DOI: 10.21782/KZ1560-7496-2018-4(86-95).
11.
Судакова, М.С., Садуртдинов, М.Р., Царев, А.М., Скворцов, А.Г., Малкова, Г.В. Возможности георадиолокации для исследования заболоченных торфяников в криолитозоне // Геология и геофизика. 2019. № 7, C. 1004-1013.
12.
Jol, H.M. Ground penetrating radar theory and applications. Oxford: Elsevier, 2009. 523 p.
13.
Владов, М.Л., Судакова, М.С. Георадиолокация: от физических основ до перспективных направлений. М.: Геос, 2017. 240 с.
14.
ГОСТ 26262-84. Грунты. Методы полевого определения глубины сезонного оттаивания. М.: ИПК Издательство стандартов, 1984. 6 с.
15.
Старовойтов, А.В. Интерпретация георадиолокационных данных. М.: изд-во МГУ, 2008. 188 с.
16.
Topp, G.C., Davis, J.L., Annan, A.P. Electromagnetic determination of soil water content: measurements in coaxial transmission lines // Water Resour Res. 1980. Vol. 16. P. 574-582.
17.
Исаков, В.А. Прогноз температурного режима грунтов насыпи и естественного основания земляного полотна в различных регионах криолитозоны // Инженерная геология. 2014. № 4. С. 56-63.
18.
Дроздов, В.В., Шабуров, C.С. Причины возникновения деформаций автомобильных дорог и мероприятия по снижению их интенсивности с высокотемпературным типом вечной мерзлоты в основаниях земляного полотна на примере строительства автомобильной дороги Амур «Чита–Хабаровск» // Изв. вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость. 2015. № 2 (13). С. 33-45.
References
1.
Vasiliev, A.A., Drozdov, D.S., Gravis, A.G., Malkova, G.V., Nyland, K.E., Streletskiy, D.A. Permafrost degradation in the western Russian Arctic // Environmental Research Letters. 2020 Vol. 15. P. 045001. DOI: 10.1088/1748-9326/ab6f12/.
2.
Melnikov, V.P., Osipov, V.I., Brushkov, A.V. Badina, S.V., Drozdov, D.S., Dubrovin, V.A., Zheleznyak, M.N., Sadurtdinov, M.R., Sergeev, D.O., Okunev, S.N., Ostarkov , N.A., Osokin, A.B., Fedorov, R.Yu. Adaptation of Arctic and Subarctic infrastructure to changes in the temperature of frozen soils // Earth’s Cryosphere. 2021. Vol. 25. № 6. P. 3-15. DOI 10.15372/KZ20210601.
3.
Anan'eva (Malkova), G.V. Exodynamic processes on the Obskaya-Bovanenkovo railway line under construction // Izvestiya RGO. 1997. Vol. 129, Iss. 5. P. 55-59.
4.
Grebenets, V.I., Isakov, V.A. Deformations of roads and railways within the Norilsk-Talnakh transportation corridor and the stabilization methods // Earth’s Cryosphere. 2016. Vol. XX. № 2. P. 69-77.
5.
Konishchev, V.N. Response of permafrost to climate warming // Bulletin of Moscow State University. Ser. 5. Geography. 2009. № 4. P. 10-20.
6.
Koroleva, E.S., Tikhonravova, Ya.V., Melnikov, V.P., Slagoda, E.A., Babkina, E.A., Butakov, V.I. Formation of frost boils in peat plateau of the pur-taz interfluve at the background of modern climate warming // Geoecology. Engineering geology, hydrogeology, geocryology. 2019. № 6. P. 42-51.
7.
Leibman, M.O., Kizyakov, A.I. A new natural phenomenon in the permafrost zone // Priroda. № 2. 2016. P. 15-24.
8.
Pastukhov, A., Marchenko-Vagapova, T., Loiko, S., Kaverin, D. Vulnerability of the Ancient Peat Plateaus in Western Siberia, Plants. MDPI AG. 2021. http://dx.doi.org/10.3390/plants10122813.
9.
Khomutov, A.V., Babkina, E.M., Tikhonravova, Ya.V., Khairullin, R.R., Dvornikov, Yu.A., Babkina, E.A., Kaverin, D.A. , Gubarkov, A.A., Slagoda, E.A., Sadurtdinov, M.R., Sudakova, M.S., Koroleva, E.S., Kuznetsova, A.O., Fakashchuk, N.Yu., Soshchenko, D.D. Integrated studies of the permafrost zone of the northeastern part of the Pur-Taz interfluve // Scientific Bulletin of the Yamalo-Nenets Autonomous Okrug. 2019. № 1(102). P. 53-64.
10.
Kaverin, D.A., Khilko, A.V., Pastukhov, A.V. Application of high-frequency ground penetrating radar to investigations of permafrost-affected soils of peat plateaus (European Northeast of Russia) // Earth’s Cryosphere. 2018. Vol. XXII. № 4. P. 86-95. DOI: 10.21782/KZ1560-7496-2018-4(86-95).
11.
Sudakova, M.S., Sadurtdinov, M.R., Tsarev, A.M., Skvortsov, A.G., Malkova, G.V. Possibilities of ground penetrating radar for the study of swampy peatlands in the permafrost // Geology and Geophysics. 2019. № 7, P. 1004-1013.
12.
Jol, H.M. Ground penetrating radar theory and applications. Oxford: Elsevier, 2009. 523 p.
13.
Vladov, M.L., Sudakova, M.S. Ground-penetrating radar: from physical foundations to promising areas. Moscow: Geos, 2017. 240 p.
14.
GOST 26262-84. Soils. Field methods for determining the depth of seasonal thawing. M.: IPK Standards Publishing House, 1984. 6 p.
15.
Starovoitov A.V. Interpretation of georadar data. M.: Moscow State University, 2008. 188 p.
16.
Topp, G.C., Davis, J.L., Annan, A.P. Electromagnetic determination of soil water content: measurements in coaxial transmission lines // Water Resour Res. 1980. Vol. 16. P. 574-582.
17.
Isakov, V.A. Forecast of the temperature regime of the soils of the embankment and the natural foundation of the subgrade in various regions of the permafrost // Engineering Geology. 2014. № 4. P. 56-63.
18.
Drozdov, V.V., Shaburov, S.S. Reasons for automobile roads deformation and measures taken to decrease their intensity with the high-temperature type of ever-frozen ground in the foundation of the earth surface at the example of building automobile road Amur «Chita–Khabarovsk» automobile road // Proceedings of Universities. Investment. Construction. Realestate. 2015. № 2 (13). P. 33-45.

Результаты процедуры рецензирования статьи

В связи с политикой двойного слепого рецензирования личность рецензента не раскрывается.
Со списком рецензентов издательства можно ознакомиться здесь.

Рецензируемая статья посвящена оценке влияния автодороги на глубину залегания многолетнемерзлых пород в полигональных болотах Севера Западной Сибири с применением георадиолокации.
Методология базируется на результатах проведенных с 2016 г. комплексных геокриологических исследований полигональных болот в северо-восточной части Пур-Тазовского междуречья, обобщении литературных и интернет-источников по теме работы.
Актуальность исследования авторы связывают с тем, что строительство автодорог на Севере России является одним из главных факторов антропогенного воздействия на тундровые геосистемы криолитозоны, а также с активизацией термокарстовых и термоэрозионных процессов в последнее десятилетие на фоне потепления в южной тундре Западной Сибири.
Научная новизна представленного исследования заключается в выводах автора о том, что особенности пространственной дифференциации глубины залегания многолетнемерзлой кровли на участках полигональных болот, пересекаемых насыпной автодорогой на Севере Западной Сибири аналогичны таковым, характерным для регионов со сплошной низкотемпературной криолитозоной.
При изложении материала выдержан научный стиль речи, широко используются наглядные средства представления информации – статья иллюстрирована 7 рисунками. Структурно в рукописи выделены следующие разделы: Введение, Теоретическая модель, Объекты исследований, Методы исследований, Результаты исследований, Заключение, Благодарности, Библиография.
Во введении обоснована актуальность и сформулирована цель исследования – определение с помощью георадиолокационного зондирования особенностей пространственной дифференциации глубины залегания кровли многолетнемерзлых пород на участках полигональных болот Севера Западной Сибири, нарушенных при прокладке и эксплуатации насыпной автодороги.
Далее приведено описание объекта исследования – участка пересечения полигонального болота насыпной автомобильной дорогой Тазовский – Газ-Сале (Тазовский район Ямало-Ненецкого автономного округа) с цементно-бетонным покрытием в пределах Пур-Тазовского междуречья, отражены использованные авторами методы исследований, в частности метод непрерывного профилирования георадаром «Zond-12E» с подключенной к нему поверхностной экранированной антенной, процедуры обработки георадарограммы, на отдельных рисунках показаны данные георадиолокации до и после обработки.
При изложении результатов исследований приведён фрагмент данных с интерпретацией, полученных на георадиолокационном профиле, пересекающем полигональное болото и автодорогу Тазовский – Газ-Сале. На основе данных о снижении скорости электромагнитных волн на границе подошвы насыпи высказано предположение, что данная граница совпадает с уровнем грунтовых вод под толщей насыпных отложений. Отмечено, что основные зоны опускания кровли мощности многолетнемерзлых пород локализованы в придорожных понижениях, а максимально глубокое протаивание в основаниях откосов дорожной насыпи увеличивает риск снижения устойчивости земляного полотна и служит причиной его неравномерных деформаций. В Заключении сделан вывод о том, что георадиолакационное профилирование позволяет определить значительные изменения глубины залегания кровли многолетнемерзлых пород как на естественных, так и антропогенно-нарушенных участках полигональных болот, где недоступны методы ручного зондирования.
Библиографический список включает 18 наименований источников – публикации отечественных и зарубежных ученых, на которые в тексте приведены адресные ссылки, свидетельствующие о наличии в публикации апелляции к оппонентам.
Тема статьи актуальна, содержание рукописи отражает результаты реально проведенного авторского исследования влияния автодороги на глубину залегания многолетнемерзлых пород в полигональных болотах Севера Западной Сибири с использованием георадиолокации. Материал соответствует тематике журнала «Арктика и Антарктика» и рекомендуется к опубликованию.