Методы анализа теплового режима почв криолитозоны и мониторинг послепожарных эффектов

На основе комплексного анализа данных съемок в тепловом диапазоне (спутниковые материалы, наземная радиометрическая съемка, подспутниковые эксперименты и численное моделирование) предложен метод количественного описания изменений температурных режимов послепожарных участков в криолитозоне с учетом структуры и строения почвенных профилей. Экспериментально получены изображения почв в инфракрасном (ИК) диапазоне спектра, а также двумерные и трехмерные массивы данных радиояркостных температур, соответствующие различным почвенным горизонтам. На основе этих данных, рассчитаны температурные градиенты. Градиенты температуры в условиях средней тайги в профиле криогенных почв на послепожарном участке в верхних горизонтах в 2-3 раза выше (от 0,3 до 0,6
°С/см), чем в почвах фоновых участков (от 0,1 до 0,3 °С/см).Таким образом, на послепожарных участках наблюдаются более контрастные условия температурного режима между органогенными и минеральными горизонтами, что обусловливает увеличение интенсивности протекания почвенных реакций. Получены оценки влияния массовых послепожарных повреждений растительных покровов на состояние пограничного слоя «напочвенный покров»–«почва»–«сезонно-талый слой» в лиственничниках мерзлотной зоны Сибири. Показано, что при существенном повреждении напочвенного покрова и подстилки избыточный прогрев значительных участков в мерзлотной зоне может способствовать приращению глубины сезонно-талого слоя почвы на дополнительные 10–20% относительно среднестатистической нормы.Математическая модель теплообмена и движения фронта растепления почв в условиях криолитозоны Сибири основана на использовании конечно-объемного метода для уравнения теплопроводности с учетом фазового перехода вода-лед.

Работа выполнена по темам госзадания № 0356-2019-0027, 0356-2018-0052 и при поддержке РФФИ – «Радиометрический метод количественного анализа структурной организации почвы» (№ 17-04-00589); РФФИ, Правительства Красноярского края и Красноярского фонда науки – «Моделирование и спутниковый мониторинг эффектов от тепловых аномалий подстилающей поверхности в сезонно-талом слое почв криолитозоны Сибири» (№ 18-41-242003).