Регистрация / Вход
Прислать материал

О многолетней динамике снегового покрова в системе типичного геохимического ландшафта в пределах Клинско-Дмитровской гряды Московской области.

Сведения об участнике
ФИО
Земсков Филипп Иванович
ФИО (на английском языке)
Zemskov Filipp Ivanovich
Название организации
МГУ им. М.В. Ломоносова
Информация о докладе
Вид доклада
Устный доклад
Секция
Биоиндикация и химический анализ в экологическом мониторинге
Название доклада
О многолетней динамике снегового покрова в системе типичного геохимического ландшафта в пределах Клинско-Дмитровской гряды Московской области.
Соавторы доклада (ФИО, организация, город, страна)
Богатырев Л.Г., Факультет почвоведения МГУ, Москва, Россия; Жилин Н.И., Факультет почвоведения МГУ, Москва, Россия; Якушев Н.Л., Факультет почвоведения МГУ, Москва, Россия; Самсонова В.П., Факультет почвоведения МГУ, Москва, Россия; Бенедиктова А.И., Факультет почвоведения МГУ, Москва, Россия; Кириллова Н.П., Факультет почвоведения МГУ, Москва, Россия;
Аннотация
Снежный покров является одним из важнейших показателей, широко используемых для характеристики особенностей климата, а в современный период - для определения особенностей поступления поллютантов и установления характера их загрязнения. Это находит отражение в довольно обширной научной литературе не только в разделах метеорологии, но и почвоведения и геохимии. Между тем, данные по мощности снегового покрова на различных элементах рельефа и для различных экосистем имеют большое значение для оценки водного режима лесных насаждений, прогнозирования урожайности и вероятных запасов почвенной влаги. Этой проблеме и посвящена настоящая работа.
Исследована динамика снегового покрова в системе типичного геохимического ландшафта, охватывающего элювиальные, транзитные и аккумулятивные ландшафты для условий южно-таежных ландшафтов в течение 2011-2016 года. Показано, что максимальные величины мощности и запасы снега обычно обнаруживаются в условиях поймы и полян в лесу, тогда как минимальные обнаруживаются для лесных экосистем. Методами однофакторного дисперсионного анализа установлена степень влияния положения элементарного ландшафта на мощность и запасы снегового покрова. Мощность снега в пределах каждого элементарного ландшафта, как правило, характеризуется низкими величинами варьирования и хорошо соотносится с запасами снега. Установлено, что независимо от снежности года, основными накопителями снега являются, как правило, аккумулятивные ландшафты.
Ключевые слова
ландшафт, снеговой покров, мощность и запасы снега
Введение

Снежный покров является одним из важнейших показателей, широко используемых  для характеристики особенностей климата, а в современный период -  для определения особенностей поступления поллютантов и установления характера их загрязнения. Это находит отражение в довольно обширной научной литературе не только в разделах метеорологии, но и почвоведения и геохимии. Между тем, данные  по мощности снегового покрова на различных элементах рельефа и для различных экосистем имеют большое значение для оценки водного режима  лесных   насаждений, прогнозирования урожайности и вероятных запасов почвенной     влаги. Этой проблеме и посвящена настоящая работа.
Исследована динамика снегового покрова в системе  типичного геохимического ландшафта, охватывающего элювиальные, транзитные и аккумулятивные ландшафты для условий южно-таежных ландшафтов в течение 2011-2016 года.  Показано, что максимальные величины мощности и запасы снега обычно обнаруживаются в условиях поймы и полян в лесу, тогда как минимальные обнаруживаются для лесных экосистем. Методами однофакторного дисперсионного анализа установлена степень влияния  положения элементарного ландшафта  на мощность  и запасы снегового покрова.  Мощность снега в пределах каждого элементарного ландшафта, как правило, характеризуется низкими величинами варьирования и хорошо соотносится с запасами снега.  Установлено, что независимо от снежности года, основными накопителями снега являются, как правило, аккумулятивные ландшафты.

Методы и материалы

Материалом для настоящей работы послужили многолетние исследования динамики снегового покрова, проведенные для условий южно-таёжной подзоны в пределах Московской области. Непосредственным объектом исследования послужил геоморфологический профиль, заложенный в пределах УОПЭЦ Чашниково Солнечногорского района. Общая протяженность профиля составляла около 1300 метров. Весь профиль представлял собой геохимический ландшафт, который охватывал серию элементарных ландшафтов, в пределах которых проводились наблюдения за мощностью снегового покрова. Всего было изучено 5 пробных площадок.

Первая площадка (п.1) занимала  территорию  в пределах относительно выровненного участка  центральной поймы с характерными для этого участка  аллювиальными  и аллювиально-луговыми болотными почвами. Одной из черт, характерных для поймы, является то, что вся её территория подверглась мелиорации, что сопровождалось не только плантажной вспашкой, но  и строительством дренажных канав, большинство из которых в настоящее время заросли и несколько утратили свое значение в отношении  дренирования. Этим объясняется нередкое или зачастую близкое залегание к поверхности почвенно-грунтовых вод, подчас они залегают в пределах 1,2 метра. Это позволяет считать, что почвы, развивающиеся в пределах поймы, до сих пор существуют в полугидроморфном режиме.

Вторая площадка (п.2) занимала относительно выровненные  элементы рельефа в пределах  слабонаклонной части поляны в лесу, непосредственно примыкающего к склону северной экспозиции, занятой ельниками кисличниками.

Площадка третья (п.3)  располагалась в  пределах ельника кисличника с характерными для  этого элементарного ландшафта дерново-подзолистыми почвами  на покровных суглинках, подстилаемых тяжелосуглинистыми моренными отложениями и гораздо реже флювиогляциальными отложениями.

Следующая площадь (п.4) была приурочена к выровненному участку второй террасы, непосредственно располагающейся вблизи замкнутого пруда общей площадью  не более 0,5 га. Здесь преимущественная роль  принадлежит освоенным дерново-подзолистым почвам легко и среднесуглинистого состава с элементами намытости.

Элювиальный ландшафт, занимающий водораздел (п.5), характеризовался распространением здесь дерново-подзолистых почв, обычно освоенных,  на покровных суглинках,  подстилаемых флювиогляциальными и моренными отложениями.

В пределах всех изучаемых ландшафтов  для постоянных многолетних  наблюдений были выбраны относительно однотипные участки, в пределах которых проводились наблюдения за мощностью снегового покрова. Измерения проводились не менее двух раз в зимний период, в январе и марте – апреле, в зависимости от времени снеготаяния. Мощность снегового покрова  измерялась в 20-50 точках случайным образом в пределах постоянной площади размером 50х50м. Запасы снега и влагозапас определялись с помощью снегомера стандартным методом.

Полученные результаты

Полученные наблюдения  позволили провести многолетнее сравнение мощности снегового покрова за период с 2010 года по 2016 год в условиях различных ландшафтов.

Пойменные ландшафты. Рассмотрение  данных, полученных для этой территории, показало, что мощность снега довольно существенно изменяется по годам, что связано в первую очередь с характером поступления зимних осадков. Так, оказалось, что в период 2010-2012г уровень снегового покрова существенно не менялся и в среднем составлял около 47 см. Следует отметить, что из всех изученных площадей  территория поймы характеризовалась наибольшей выровненностью.

Довольно резкое, почти в 2 раза,  увеличение  мощности снегового покрова произошло в зимний период 2012-2013г, что сопровождалось существенным снижением варьирования показателя, причем при однотипной выборке. Из всех лет последующий сезон 2013-2014г  оказался самым  малоснежным. В этот период мощность снега  в среднем составляла около 20 см, что сопровождалось значительным возрастанием варьирования этого показателя. В следующий сезон 2014-2015гг произошло двойное увеличение  мощности снегового покрова  по сравнению с предыдущим годом, что сопровождалось  заметным снижением варьирования этого показателя. И в  последний сезон наблюдения  - 2015-2016гг отмечалось некоторое снижение мощности снегового покрова при довольно низком варьировании этой величины. Таким образом,  за изученный период  мощность снегового покрова в пределах пойменной территории характеризовалась определенной цикличностью, с отдельными существенными максимумами возрастания этой величины, особенно заметной для сезона 2012-2013 годов, данные приведены в таблице:

Мощность снегового покрова (95% доверительный интервал) на различных элементах геоморфологического профиля долины реки Клязьмы (2010-2016гг) n=25-50

Сезон

Пойма(луг)

1 террасса (поляна в лесу)

Склон 2 террассы (ельник-кисличник)

2 терраса (Пашня)

Водораздел (Пашня)

Среднее для катены

2010-2011

46.5+-2.9

50.8+-2.5

47.2+-2.3

54.7+-2.9

53.6+-4.4

49.7+-1.5

2011-2012

46.9+-1.6

50.2+-1.9

35.0+-1.9

36.2+-2.0

31.0+-1.3

38.4+-1.3

2012-2013

73.0+-1.0

76.3+-2.7

61.1+-2.6

70.0+-1.8

60.3+-1.1

69.3+-1.5

2013-2014

20.6+-1.0

21.6+-1.5

11.7+-1.8

н/д

19.2+-2.2

18.9+-1.0

2014-2015

43.0+-1.2

50.6+-1.1

20.0+-0.7

29.7+-1.9

47.3+-2.7

38.1+-1.6

2015-2016

28.6+-0.7

32.2+-0.7

20.1+-0.5

29.1+-0.8

25.9+-0.8

27.2+-0.6

 

Поляна в лесу первой террасы. Само положение этой территории,  общей площадью не более 2 га и окаймляемой со всех сторон лесными насаждениями, предопределяет две особенности распределения снега в ее пределах. Первая особенность заключается в том, что снег здесь  в очень слабой степени подвергается переносу в смежные ландшафты, чему способствует и незначительный угол наклона этой площади, не превышающий 1о . Вторая особенность,  отмеченная за годы наблюдений,  заключается в том, что снег здесь  сохраняется значительно дольше по сравнению с другими площадками. Данные таблицы, данной выше, показывают, что в сезоны 2010-2012гг, также как и на пойме, снеговой покров  довольно слабо различается, хотя общая мощность  здесь  несколько выше по сравнению с мощностью снега, наблюдаемой в пойме. Следующий сезон 2012-2013гг, также как и для других ландшафтов, характеризовался максимальной мощностью снегового покрова. В последующий сезон  2013-2014гг произошло резкое снижение мощности снега при возрастании варьирования этой величины, если оценивать эту характеристику по коэффициенту варьирования. В следующий сезон  2014-2015гг произошло существенное увеличение мощности снега  при снижении уровня варьирования. Последующий сезон  2015-2016  характеризовался снижением мощности снега при сохранении уровня варьирования.

Ельник – кисличник. Мощность снега в пределах еловых насаждений, занимающих склон северо-восточной экспозиции, характеризовался теми же временными закономерностями, которые были отмечены выше для пойменных ландшафтов и поляны в лесу. Вместе с тем, существенной чертой является то, что здесь во все годы отмечается гораздо меньший уровень мощности снега по сравнению с указанными ландшафтами. Характерно, что в лесу отмечена самая наименьшая мощность снега, приуроченная  к сезону 2013-2014г, что одновременно сопровождалось существенным увеличением варьирования этой величины. Следует добавить, что в целом для снежного покрова в пределах ельника для всех лет наблюдалось, как правило, не только высокое варьирование мощности снега, но и повышенная рыхлость снега.

Пашня 2 террасы.  В пределах указанной  площади мощность снегового покрова во все изученные годы оказалась  значительно выше по сравнению с мощностью снега в  ельнике-кисличнике, это объясняется тем, что  участок занимает  аккумулятивные позиции. Установлено, что максимальная мощность снегового покрова, также как  и для других площадей отмечалась в сезон 2012-2013г. Минимальные мощности снега оказались характерными для сезонов 2014-2016 годов, но с довольно высокой неравномерностью, особенно обнаруживаемой для сезона 2014-2015 годов.

Водораздел (пашня). Для условий водораздела, также как и для элементарных ландшафтов, характерный максимум отмечается в те же сезоны 2012-2013г  и  сравним с максимумом, который был обнаружен  для  условий  ельника-кисличника. Минимальные уровни мощности снега также синхронны по времени с другими площадями  и  приурочены к зимнему сезону 2013-2014 годов. Особенно обращают на себя внимание высокие величины варьирования мощностей снега, что, вероятно, в первую очередь связано с деятельностью ветра, обусловливающего перемещение снегового покрова.

В целях проверки влияния положения элементарного ландшафта в системе геохимического ландшафта на мощность снега потребовало статистического обоснования. В этих целях был использован однофакторный анализ,  что позволило установить степень различия между мощностями снега на различных участках в различные   годы. Так, оказалось, что в 2010-2011 годах по мощности снега достоверно различались  две группы площадей. Первая группа была образована поймой и поляной в лесу  и  по мощностям снега была отлична от второй террасы.  В 2011-2012 годах  достоверны были  отличия по мощностям снега две группы: в первую вошли пойма и поляна в лесу, во вторую группу вошли все остальные площади. В очень многоснежный сезон 2012-2013г  достоверные различия обнаружены по мощности  снега   склона второй террасы и водораздела  и  другими площадями.

В 2013-2014 годах  достоверное отличие обнаружено только для мощности снега в условиях склона  второй террасы, тогда как остальные площади между собой достоверно не отличались. Наибольшее различие между исследуемыми площадями обнаружено для 2014-2015 годов,  недостоверные отличия обнаружены только для мощностей снега в условиях поляны в лесу. В 2015-2016 годах в общую группу по мощности снега объединялись пойма и пашня второй террасы. Мощности снега на других площадях  были отличны как между собой, так и от указанных групп. 

Заключение

Таким образом, установлено, что в системе сопряженных элементарных ландшафтов при однотипной максимальной мощности снега, приуроченной к сезону 2012-2013  года и минимальной мощности, обнаруживаемой в  зимний период 2013-2014 годов, для каждого из них характерны собственные  черты, обусловленные положением площадей в рельефе и характером растительности. Соответствие мощности снега и его запасов показало, что они коррелируют между собой и отражают положение элементарного ландшафта  в системе общего геохимического ландшафта.

Определение снежности по П.И. Колоскову показало, что по степени снежности ландшафты образуют ряд: пойма >лесная поляна >  водораздел пашня> вторая терраса>ельник-кисличник.

Расчеты запасов снега за три года наблюдений показали, что во все годы исследований изолированная поляна в лесу демонстрировала наибольшие величины.

Запасы снега на различных элементах геоморфологического профиля долины реки Клязьмы в 2013-2016гг, кг/м2 (n=55)

 
 

Сезон

Пойма (луг)

I терраса (Суходольный луг)

Склон II террасы (ельник)

II терраса (пашня)

Водораздел (пашня)

 
 

2012-2013

167

233

124

189

143

 

2014-2015

48

76

23

46

72

 

2015-2016

53

50

30

46

41

 

 Довольно значительные запасов снега,  колеблющиеся от 143 до 233 кг/м2 обусловлены тем, что в 2012-2013 годы  снежный покров характеризовался не только многоснежностью, но и тем, что в снегу обнаруживались плотные прослойки льда, что существенно увеличивало запасы снега. В другие годы наблюдений подобные прослойки отсутствовали.

Уровень залегания  грунтовых вод весной хорошо соотносится с глубиной снегового покрова в этом сезоне. Так, для пойменных ландшафтов с их высокой мощностью снегового покрова характерно близкое залегание почвенно-грунтовых вод, которые даже в летний период не опускаются глубже 1,5м. В весенние и осенние периоды на водоразделе  почвенно-грунтовые воды могут обнаруживаться в пределах 1,5 метров. Наименьшие величины запасов и мощности снега в условиях ельника-кисличника в сочетании с его положением в условиях транзитного ландшафта и хорошей дренированности обусловливают здесь глубокое залегание почвенной грунтовых вод в течение года.

Цитируемая литература
1.Василенко В.Н., Артемов И.Е., Беликова Т.В., Успин А.А. Кислотно-щелочные характеристики снежного покрова территории России // Метеорология и гидрология, 2007, N4, с.100-104.
2.Еремина И.Д., Григорьев А.В. Кислотность и химический состав снежного покрова в Москве, и Подмосковье за период 1999-2006 гг. // Вестник Московского университета. Серия 5: География, Изд-во Моск. ун-та (М.), 2010, № 3, с. 55-60.
3.Калинин Н.А., Шихов А.Н., Свиязов Е.М. Моделирование процессов снегонакопления и снеготаяния на водосборе Воткинского водохранилища с использованием модели WRF-ARW //Метеорология и гидрология, 2015, N11, с.57-68.
4.Китаев Л.М., Володичева Н.А., Олейников А.Д. Многолетняя динамика снежности на северо-западе Русской равнины // Материалы гляциологических исследований, 2007, № 102, с. 65-72.
5.Китаев Л.М., Рузаев В.Н., Хейно Р., Форланд Э. Продолжительность залегания снежного покрова в Северной Европе // Метеорология и гидрология, 2006, №3, с. 95-100.
6.Попова В.В., Морозова П.А., Титкова Т.Б., Семенов В.А., Черенкова Е.А., Ширяева А.В., Китаев Л.М. Региональные особенности современных изменений зимней аккумуляции снега на севере Евразии по данным наблюдений, анализа и спутниковых измерений // Лёд и Снег. 2015, 55(4) с.73-86.
7.Сороковикова Л.М., Синюкович В.Н., Нецветаева О.Г., Томберг И.В., Сезько Н.П., Лопатина И.Н. Химический состав снеговых и речных вод юго-восточного побережья оз. Байкал //Метеорология и гидрология, 2015, N5, с.71-83.
8.L.Kitaev, E.Barabanova. Snow cover as an indicator of urban territories condition // Environmental indices: systems analyses, approach, London, EOLSS, 1999, p.412-418.
Благодарности
Не заполнено
Название, авторы, резюме (на английском языке)

About long-term dynamics of a snow cover in system of a typical geochemical landscape within Klin-Dmitrov Ridge of the Moscow region.

Zemskov F.I., Bogatyrev L.G., Zhilin N.I., Yakushev N.L., Samsonova V.P., Benediktova A.I., Kirillova N.P.