Morphology of the Buluus, Ulakhan-Taryn aufeis, conditions of its occurrence and stable oxygen and hydrogen isotope variations in the lower part

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Aufeis is one of the most dangerous natural phenomena. The negative impact of aufeis is determined by the unexpected flooding of the territory and subsequent freezing of water, the formation of ice barriers, the icing of underground structures and communications (mines, tunnels, culverts, and sewer wells), as well as the icing of roads and railways, coastal hydraulic structures, etc. There are cases when explosions of aufeis mounds produce catastrophic disturbances within a few seconds. The aufeis that forms annually in the valley of the Buluus Creek is one of the most famous and studied aufeis of Central Yakutia. The aufeis was sampled from a vertical section. The aufeis is layered, and the thickness of the layers is 3-10 cm. In the upper part of the aufeis, the ice layers are thicker than in the lower. Sampling from the aufeis ice was carried out using a 5.1-cm-diameter steel crown driven by a Bosch electric drill. Measurements of the isotopic composition of oxygen and hydrogen in ice were performed using a Picarro L 2130-i laser isotope analyzer. The isotopic composition of the Buluus ice varies in a narrow range: δ18O values vary from −20.2 to −21.9‰, δ2H values vary from −159.5 to −173.7‰. Generally, the ice is isotopically slightly enriched compared to the surface water of the Ulakhan-Taryn creek, where the δ18O value is −22.18‰ and the δ2H value is −175.1%. Groundwater is isotopically close to the creek water; its isotope composition is also isotopically enriched compared to the ice of the aufeis, with δ18O values varying from −22.17 to −22.25‰ and δ2H values varying from −173.7 to −175.1‰.

References

  1. Алексеев В. Р. Наледи / Отв. ред. В. В. Воробьев. Новосибирск: Наука: Сиб. отд-ние, 1987.
  2. Алексеев В. Р. Ландшафтная индикация наледных явлений. Институт географии СО РАН; отв. ред. В. А. Снытко. Новосибирск: Наука, 2005.
  3. Алексеев В.Р., Савко Н.Ф. Теория наледных процессов (инженерно-географические аспекты). М.: Наука, 1975. 204 с.
  4. Алексеев В.Р. Многолетняя изменчивость родниковых наледей-тарынов // Лёд и Снег. 2016. Т. 56. №1. С. 73–92. doi: 10.15356/2076-6734-2016-1-73-92
  5. Анисимова Н.П. Некоторые особенности формирования химического состава озерного и наледного льда в Центральной Якутии // Наледи Сибири. М.: Наука, 1969. С. 183–190.
  6. Атлас Якутской АССР / Ред. Т.Д. Сивцев и др. М.: ГУГК СССР, 1981. 41 с.
  7. Баишев Н.Е., Шепелёв В.В., Гагарин Л.А. О закономерностях распространения наледей на федеральной автодороге А-360 «Лена» по данным мультиспектральных космических снимков // Природные ресурсы Арктики и Субарктики. 2021. Т. 26. №1. С. 60–69. doi: 10.31242/2618-9712-2021-26-1-6
  8. Богомолов Н.С., Скляровская А.Н. О взрывах гидролакколитов в южной части Читинской области // Наледи Сибири. М.: Наука, 1969. С. 127–130.
  9. Бойцов А.В. Условия формирования и режим подземных вод надмерзлотного и межмерзлотного стока в Центральной Якутии / Автореф. дис. канд. геол.-минерал. наук. Якутск: Ин-т мерзлотоведения им. П.И. Мельникова СО РАН, 2002. 23 с.
  10. Васильчук Ю.К., Буданцева Н.А., Гинзбург А.П., Васильчук А.К. Стабильные изотопы кислорода и водорода в наледях долины реки Вилюй // Арктика и Антарктика. 2022. № 1. C. 1–37. doi: 10.7256/2453-8922.2022.1.37931
  11. Восточная Сибирь // Гидрография СССР. Гл. 23 / Соколов А.А. 1954.
  12. Гагарин Л.А. Динамика термосуффозионных процессов в криолитозоне (на примере Центральной Якутии) / Дис. канд. геол.-минерал. наук. Якутск: Ин-т мерзлотоведения им. П.И. Мельникова СО РАН, 2013. 141 с.
  13. Гагарин Л.А., Оленченко В.В., Павлова Н.А. О причинах затухания термосуффозионных процессов на Бестяхской террасе р. Лены в Центральной Якутии // Геоэкология. Инженерная геология. Гидрогеология. Геокриология. 2023. №5. С. 28–42. doi: 10.31857/S0869780923040045
  14. Гагарин Л.А., Бажин К.И., Оленченко В.В., Огонеров В.В., Ву Цинбай. Выявление участков потенциального термосуффозионного разуплотнения грнутов вдоль федеральной автодороги А-360 «Лена» в Центральной Якутии // Криосфера Земли, 2019. Т. XXIII. №3. С. 61–68. doi: 10.21782/KZ1560-7496-2019-3(61-68).
  15. Десяткин Р.В. Почвообразование в термокарстовых котловинах – аласах криолитозоны / Автореф. дис. докт. биол. наук. Улан-Удэ, 2006. 48 с.
  16. Десяткин Р.В. Аласные экосистемы – основа развития скотоводства в суровых природно-климатических условиях Якутии // Наука и техника в Якутии. 2021. №2(41). С. 13–18.
  17. Зайцев А.А., Кирик О.М., Михайлов В.С. Взаимодействие речного льда с руслом на р. Лене и её притоках // Эрозия почв и русловые процессы. Вып. 16. М.: МГУ. 2008. С. 242–262.
  18. Камалетдинов В.А., Минюк П.С. Строение и характеристика отложений Бестяхской террасы средней Лены // Бюлл. комис. по изуч. четв. периода, №60. 1991. С. 68–78.
  19. Летопись погоды в Покровске (Якутия) [Электронный ресурс]. Электронная база данных «Погода и климат». URL: http://www.pogodaiklimat.ru/history/24856.htm
  20. Мерзлотно-ландшафтная карта Республики Саха (Якутия) / Гл. ред. М.Н. Железняк; Якутск: Ин-т мерзлотоведения им. П.И. Мельникова СО РАН, 2018.
  21. Мурзин А.Ю. Наледи Якутии // Наука и техника в Якутии. 2006. №2 (11). С. 100–104.
  22. Оленченко В.В., Гагарин Л.А., Христофоров И.И., Колесников А.Б., Ефремов В.С. Строение участка развития термосуффозионных процессов в пределах Бестяхской террасы реки Лены по геофизическим данным // Криосфера Земли. 2017. Т. XXI. №5. С. 16–26. doi: 10.21782/KZ1560-7496-2017-5(16-26)
  23. Паламарчук В.А., Лебедева Л.С., Павлова Н.А., Хайруллин Р.Р., Баишев Н.Е. Современное состояние источников подземных вод песчаного массива Махатта, Восточная Сибирь // Криосфера Земли. 2023. Т. XXVII. №4. С. 24–36. doi: 10.15372/KZ20230403.
  24. Петров В.Г. Наледи на Амурско-Якутской магистрали. Л.: Изд-во АН СССР, 1930. 177 с.
  25. Правкин С.А., Большиянов Д.Ю., Поморцев О.А., Савельева Л.А., Молодьков А.Н., Григорьев М.Н., Арсланов Х.А. Рельеф, строение и возраст четвертичных отложений долины р. Лены в Якутской излучине // Вестн. СПбГУ. Науки о Земле. 2018. Т. 63. Вып. 2. С. 209–228. https://doi.org/10.21638/11701/spbu07.2018.206
  26. Ресурсы поверхностных вод СССР: Гидрологическая изученность. Т. 17. Ленско-Индигирский район. Вып. 4. Бассейн р. Лены от устья р. Алдан до устья р. Вилюй и бассейн р. Вилюй / Ред. А.С. Шароглазов. Л.: Гидрометеоиздат, 1964. 128 с.
  27. Саввинов Д.Д., Прокопьев Н.П., Федоров В.В., Горохов А.Н., Дмитриев А.И., Пестерев А.П., Гаврильева Л.Д., Поисеева С.И., Архипов В.В., Аверенский А.И., Ларионов А.Г., Босиков Н.П., Килибаева О.Н., Габышева П.Е. Экология аласных экосистем. Якутск, 2002. 68 с.
  28. Спектор В.В., Спектор В.Б., Боескоров Г.Г., Белолюбский И.Н., Бакулина Н.Т. Перигляциальный аллювий центрально-якутской равнины по данным изучения опорного обнажения Песчаная гора // Вестн. ЗабГУ. 2017. Т. 23. №5. С. 45–59. doi: 10.21209/2227­9245­2017­23­5­45­59.
  29. Чевычелов А.П. Мерзлотные почвы Центральной Якутии: география, генезис и разнообразие // Материалы VII Международной научной конференции, посвященной 90-летию кафедры почвоведения и экологии почв ТГУ «Отражение био-, гео-, антропосферных взаимодействий в почвах и почвенном покрове» (Томск, 14–19 сентября 2020 г.). Издательский дом ТГУ, 2020. С. 98–101.
  30. Чевычелов А.П., Алексеев А.А., Кузнецова Л.И. Магнитная восприимчивость мерзлотных почв лесной катены Центральной Якутии // Сибирский лесной журнал. 2021. №2. С. 32– 42. doi: 10.15372/SJFS20210203.
  31. Шепелев В.В. К вопросу о классификации наледей // Вопросы гидрогеологии криолитозоны. Якутск, 1975. С. 107–118.
  32. Brombierstäudl D., Schmidt S., Nüsser M. Spatial and temporal dynamics of aufeis in the Tso Moriri basin, eastern Ladakh, India // "em"Permafrost and Periglacial Processes."/em" 2023. Vol. 34. Iss. 1. P. 81–93. doi: 10.1002/ppp.2173.
  33. Chalov S., Prokopeva K., Magritsky D., Grigoriev V., Fingert E., Habel M., Juhls B., Morgenstern A., Overduin P.P., Kasimov N. Climate change impacts on streamflow, sediment load and carbon fluxes in the Lena river delta // Ecological Indicators. 2023. Vol. 157. 111252. P. 1–14. doi: 10.1016/j.ecolind.2023.111252
  34. Chesnokova A., Baraër M., Bouchard É. Proglacial icings as records of winter hydrological processes // "em"The Cryosphere."/em" 2020. Vol. 14. P. 4145–4164. doi: 10.5194/tc-14-4145-2020
  35. Chevychelov A.P., Skrybykina V.P., Vasil’eva T.I. Geographic and genetic specificity of permafrost-affected soils in central Yakutia // Eurasian Soil Science. 2009. Vol. 42(6). P. 600–608. doi: 10.1134/S1064229309060039.
  36. Crites H., Steve V. Kokelj S.V., Lacelle D. Icings and groundwater conditions in permafrost catchments of northwestern Canada. Scientific Reports. 2020. Vol. 10. 3283. doi: 10.1038/s41598-020-60322-w 1.
  37. Dansgaard W. Stable isotopes in precipitation // Tellus. 1964. Vol. 16. N4. P.436–468. doi: 10.1111/j.2153-3490.1964.tb00181.x
  38. Ensom T., Makarieva O., Morse P., Kane D., Alekseev V., Marsh P. (2020). The distribution and dynamics of aufeis in permafrost regions. "em"Permafrost and Periglacial Processes. 2020."/em" Vol. 31. Iss. 3. P. 383–395. doi: 10.1002/ppp.2051.
  39. Lacelle D. On the δ18O, δD and d-excess relations in meteoric precipitation and during equilibrium freezing: theoretical approach and field examples // Permafrost and Periglacial Processes. 2011. Vol. 22. N1. P. 13–25.
  40. Lainis A., Neupauer R.M., Koch J.C., Gooseff M. Seasonal and decadal subsurface thaw dynamics of an Aufeis feature investigated through numerical simulations // "em"Hydrological Processes. "/em"2024. Vol. 38. Iss. 3. e15106. doi: 10.1002/hyp.15106.
  41. Michel F.A. Isotope characterisation of ground ice in northern Canada // Permafrost and Periglacial Processes. 2011. Vol. 22. N1. P. 3–12.
  42. MacDonald A. M., Black A. R., Dochartaigh B. É. Ó , Everest J., Darling W. G., Flett V. D. Peach W. Using stable isotopes and continuous meltwater river monitoring to investigate the hydrology of a rapidly retreating Icelandic outlet glacier // Annals of Glaciology. 2016. Vol. 57(72). P. 151–158. doi: 10.1017/aog.2016.22.
  43. Olenchenko V., Zemlianskova A., Makarieva O., Potapov V. Geocryological Structure of a Giant Spring Aufeis Glade at the Anmangynda River (Northeastern Russia) // Geosciences. 2023. Vol. 13. 328. doi: 10.3390/geosciences13110328.
  44. Wohl E., Scamardo J. E. (2022). Aufeis as a major forcing mechanism for channel avulsion and implications of warming climate // Geophysical Research Letters. 2022. Vol. 49. e2022GL100246. doi: 10.1029/2022GL100246.
  45. Yoshikawa, K., Hinzman L. D., Kane D. L. Spring and aufeis (icing) hydrology in Brooks Range, Alaska // J. Geophys. Res., 2007. Vol. 112. G04S43. doi: 10.1029/2006JG000294.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».