Космический мониторинг влияния изменения границ Хантайского водохранилища на трансформацию прибрежных экосистем (полуостров Таймыр)

Оттаивание мерзлоты, которое может быть вызвано глобальным потеплением, представляет собой серьезную экологическую проблему, особенно в Арктических регионах, где вечная мерзлота распространена в значительных масштабах. Отправной точкой в мониторинге анализа трансформации прибрежных экосистем Хантайского водохранилища являются данные полевых работ за период с 1968 по 1974 годы (захватывающий время до его создания – описание фоновых экосистем), и координаты границы запроектированной водной глади водохранилища, выявленной по матриалам аэрофотоснимков прошлых лет. Пристальное внимание к трансформации окрестных экосистем связано еще с возможностью использования динамических тенденций экосистем при изменении климатических характеристик (значительном повышении температуры) для прогнозирования процесса поведения экосистем в криолитозоне других региональных объектов, в частности, оценки возможных изменений в экосистемах в районах Крайнего Севера Западной Сибири. Оттаивание мерзлоты усиливает процесс высвобождения замороженных органических веществ, что может способствовать увеличению выбросов парниковых газов, таких как метан и углекислый газ. Создание прогнозной модели трансформации экосистем усложняется наличием еще одной варьирующей антропогенной составляющей – движением береговой линии.
Заполнение чаши Хантайского водохранилища началось в 1970 году длилось в течении нескольких лет (до 1978 года). В зону затопления вошли тундровые и лесотундровые экосистемы с расположенными на них реками, озерами и болотами. Первые годы после ее заполнения процесс разрушения берегов происходил очень интенсивно, что характерно для всех искуственных водоемов даже средней полосы России. Но Хантайское особое водохранилище, так как оно построено на вечной мерзлоте. И здесь играет большую роль в изменении береговой линии тепловое воздействие воды. В результате, можем в будущем наблюдать переброску стока в Енисей. В южной и западной части прибрежной территории расположено очень много мелких озер и болот, скорость изменения береговой линии водохранилища увеличивается за счет прироста водной глади этих озер.
Такие критические точки, по которым может произойти переброска воды в Енисей расположены как на юге, так и на западе водохранилища. На юге оно может пойти через озеро Щучье, а на западе – через гидролаколит, если оттепляющая роль воды повлияет на его мерзлое ядро.
В результате изменения экологических условий в экосистемах могут появления не только новые виды растений, но и изменится состав растительности и структура экосистемы. Сравнение исходного материала, описывающего спонтанные экосистемы и результирующие системы на настоящий момент, позволили построить антропогенные сукцессионные ряды. Эти ряды целесообразно положить в основу легенды фитоэкологического структурно-динамического картографирования, используя материалы дистанционного зондирования разных лет.
Для примера составления сукцессионного ряда, рассмотрим трансформацию бугристых болот, наиболее распространенных в долине Хантайки. Для болот этого типа в целом характерно сочетание сухих торфяных многолетнемерзлых бугров, покрытых олиготрофной и Кустарничковой мохово-лишайниковой растительностью с избыточно увлажненными евтрофными или мезотрофными Влажнотравными сфагновыми или Бриевыми мочажинами. В возникновении бугристых болот в разной степени принимали участие такие факторы, как мерзлотное пучение, эрозия, термокарст и естественный процесс торфонакопления. Рост бугра и накопление мерзлоты сочетаются с одновременно идущей термической денудацией. Мерзлотное пучение и разрушение мерзлоты — два основных процесса, следствием которых является возникновение и развитие бугристых комплексов. В зависимости от общей климатической обстановки и местных конкретных физико-географических условий в различные периоды существования болота могли преобладать или процессы мерзлотного пучения, вызывающие вертикальный и плоскостной рост бугров, или термокарст, расчленяющий и разрушающий растущие бугры.
В результате мониторинговых исследований, было установлено, что, в результате влияния водохранилищана, уже через 10 лет в болотах преобладают бугры с развитой деградацией растительного покрова, термокарстовыми провалами и озерами. Наблюдается деградация мерзлоты с боков бугров за счет отепляющего влияния вод мочажин, с обвалами торфа по краям бугров или снизу, за счет воздействия напорных подмерзлотных вод, при этом бугры расплываются, постепенно погружаясь в топь. Нарушение растительного покрова вершин бугров приводит к оголению торфа, развеиванию его ветром и размыванию атмосферными осадками.
В долине Хантайки имеются реликтовые и современные бугристые болота.
Реликтовые возникли на основе талых болот в период верхнеголоценового похолодания путем одновременного выпучивания обширных площадей с последующим растрески-ванием их на полигоны и формированием полигональножильных льдов. К настоящему времени большая часть этих льдов вытаяла с образованием бугров-останцов. Для реликтовых бугристых болот характерны: упорядоченное расположение бугров, близкие их размеры, одинаковый уровень вершин бугров при различных уровнях мочажин, плоское минеральное основание под буграми, горизонтальная слоистость мерзлого торфа, резкий переход от бугров к мочажинам, проявляющийся в почти отвесном простирании мерзлого основания бугров ниже уровня мочажин. Интерпретация трансформации бугристых болот дана без учета скорости движения береговой линии.
Но при создании модели трансформации экосистем следует учитвать скорость изменения береговой линии водохранилища. Так, по данным дистанционного зондирования Земли, установлены средние скорости отступания берегов: для южной точки она составляет 1-3 м/год, в западной части – до 1 метра. При этом следует учитывать и плотность расположения прибрежных озерных комплексов, так как оn них зависит и измнения скорости отступления берегов.