Глубина промерзания грунта сп: СП 22.13330.2016 Основания зданий и сооружений Актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83 (с Изменениями N 1, 2)

Автор

Содержание

Глубина промерзания грунта в различных регионах

   Глубина промерзания грунта является одной из основных характеристик, учитываемых при выборе конструктива фундамента строящегося дома. Но к сожалению среди частных застройщиков не редко случаются ошибки при попытках учесть значение этой характеристики. А именно: например, человек услышал, что ленточный фундамент нужно делать не выше глубины промерзания для его климатической зоны. Он заходит в интернет, вводит в поисковик фразу «какая глубина промерзания, к примеру, в Московской области» находит какую-то цифру (около 1,3-1,4 метра) и начинает копать траншею на эту глубину. При этом он не догадывается, что найденное им значение — это нормативная глубина промерзания.

    Но ведь при определении геометрических характеристик фундамента нужно учитывать не нормативное значение, а расчётное, которое определяется с учётом различных коэффициентов, характеризующих такие параметры, как конструкция цокольного перекрытия в доме и средняя температура в помещении в холодное время года. Ведь сам по себе отапливаемый дом прогревает грунт вокруг себя, и промерзание по его периметру порой значительно меньше нормативной величины. И это можно будет увидеть ниже.

    Чтобы узнать нормативные и расчётные значения глубины промерзания грунта в различных условиях, выберите ниже Ваши страну, регион и город и нажмите на кнопку «Определить глубину промерзания». Результаты будут представлены в виде двух таблиц. Если интересующего Вас населенного пункта в списке нет, выбирайте ближайший и желательно находящийся севернее от Вас.

Выберите странуРоссияАзербайджанАрменияБелоруссияГрузияКазахстанКыргызстанМолдоваТаджикистанУзбекистанУкраина

Выберите регион

Выберите город

    Таблица 1 заполняется на основании формулы из СП 22.13330.2011 (актуализированная версия СНиП 2.02.01-83*):

dfn = d0∗√Mt ,

где dfn — нормативная глубина промерзания,м;

      d— величина, учитывающая тип грунта и равная для глин и суглинков — 0,23 м; для супесей и мелких и пылеватых песков — 0,28 м; для песков средней крупности, крупных и гравелистых — 0,30 м; для крупнообломочных грунтов — 0,34 м;

      M— безразмерный коэффициент, который определяется по СП 131. 13330.2012 (актуализированная версия СНиП 23-01-99*) как сумма абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зимний период в конкретном регионе.

    Примечание: СНиП допускает использование данной формулы при глубинах промерзания до 2,5 метров. При большем промерзании, а также в высокогорных районах с резкими перепадами рельефа и нестабильными климатическими условиями значение dfn должно уточняться специальным теплотехническим расчётом. В рамках данного калькулятора мы на нём не останавливаемся.

    Таблица 2 расчётных глубин промерзания (df) заполняется на основании формулы из того же СП 22.13330.2011 (актуализированная версия СНиП 2.02.01-83*):

d= kh∗dfn ,

где k— коэффициент, который учитывает тепловой режим в помещении в холодное время года. Значения его для отапливаемых помещений показаны в следующей табличке:

    Для неотапливаемых помещений коэффициент k= 1,1


Если калькулятор оказался для Вас полезным, пожалуйста нажмите на одну или несколько социальных кнопочек.
Это очень поможет дальнейшему развитию нашего сайта. Огромное спасибо!!!

Расчет глубины фундамента

Вернуться на страницу «Расчет оснований и фундаментов»

РАСЧЕТ ГЛУБИНЫ ЗАЛОЖЕНИЯ

Расчет глубины заложения фундамента можно выполнить используя различные программы или просто скачать файл: РАСЧЕТ ГЛУБИНЫ ЗАЛОЖЕНИЯ ФУНДАМЕНТА:

СКАЧАТЬ ФАЙЛ НА ЯНДЕКС.ДИСК

СКАЧАТЬ ФАЙЛ НА GOOGLE.ДИСК

Согласно СП 22.13330.2011:

5.5.2 Нормативную глубину сезонного промерзания грунта dfn , м, принимают равной средней из ежегодных максимальных глубин сезонного промерзания грунтов (по данным наблюдений за период не менее 10 лет) на открытой, оголенной от снега горизонтальной площадке при уровне подземных вод, расположенном ниже глубины сезонного промерзания грунтов.

5.5.3 Нормативную глубину сезонного промерзания грунта dfn , м, при отсутствии данных многолетних наблюдений следует определять на основе теплотехнических расчетов. Для районов, где глубина промерзания не превышает 2,5 м, ее нормативное значение допускается определять по формуле

 , (5.3)

где Mt— безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за год в данном районе, принимаемых по СНиП 23-01, а при отсутствии в нем данных для конкретного пункта или района строительства — по результатам наблюдений гидрометеорологической станции, находящейся в аналогичных условиях с районом строительства;

d0 — величина, принимаемая равной для суглинков и глин 0,23 м; супесей, песков мелких и пылеватых — 0,28 м; песков гравелистых, крупных и средней крупности — 0,30 м; крупнообломочных грунтов — 0,34 м.

Значение d0 для грунтов неоднородного сложения определяют как средневзвешенное в пределах глубины промерзания.

Нормативная глубина промерзания грунта в районах, где  dfn > 2,5 м, а также в горных районах (где резко изменяются рельеф местности, инженерно-геологические и климатические условия), должна определяться теплотехническим расчетом в соответствии с требованиями СП 25. 13330.

5.5.4 Расчетную глубину сезонного промерзания грунта df, м, определяют по формуле

df = khdfn,      (5.4)

где dfn — нормативная глубина промерзания, м, определяемая по 5.5.2-5.5.3;

kh — коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения, принимаемый для наружных фундаментов отапливаемых сооружений — по таблице 5.2; для наружных и внутренних фундаментов неотапливаемых сооружений  

kh = 1,1, кроме районов с отрицательной среднегодовой температурой.

 

Примечания

  1. В районах с отрицательной среднегодовой температурой расчетная глубина промерзания грунта для неотапливаемых сооружений должна определяться теплотехническим расчетом в соответствии с требованиями СП 25.13330. Расчетная глубина промерзания должна определяться теплотехническим расчетом и в случае применения постоянной теплозащиты основания, а также если тепловой режим проектируемого сооружения может существенно влиять на температуру грунтов (холодильники, котельные и т. п.).
  2. Для зданий с нерегулярным отоплением при определении khза расчетную температуру воздуха принимают ее среднесуточное значение с учетом длительности отапливаемого и неотапливаемого периодов в течение суток.

Таблица 5.2

Особенности сооружения Коэффициент kh при расчетной среднесуточной температуре воздуха в помещении, примыкающем к наружным фундаментам, °С
0 5 10 15 20 и более
Без подвала с полами, устраиваемыми:
по грунту 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5
на лагах по грунту 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6
по утепленному цокольному перекрытию 1,0 1,0 0,9 0,8 0,7
С подвалом или техническим подпольем 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4
Примечания

1.  Приведенные в таблице значения коэффициента kh относятся к фундаментам, у которых расстояние от внешней грани стены до края фундамента  af< 0,5 м; если af => 1,5 м, значения коэффициента kh повышают на 0,1, но не более чем до значения kh = 1; при промежуточном значении af

 значения коэффициента kh определяют интерполяцией.

2. К помещениям, примыкающим к наружным фундаментам, относятся подвалы и технические подполья, а при их отсутствии — помещения первого этажа.

3. При промежуточных значениях температуры воздуха коэффициент kh принимают с округлением до ближайшего меньшего значения, указанного в таблице.

5.5.5 Глубина заложения фундаментов отапливаемых сооружений по условиям недопущения морозного пучения грунтов основания должна назначаться:

для наружных фундаментов (от уровня планировки) по таблице 5. 3;

для внутренних фундаментов — независимо от расчетной глубины промерзания грунтов.

Глубина промерзания грунта

Глубина промерзания грунта

Глубина промерзания грунта – это глубина промерзания основания непосредственно около возводимого фундамента. Она изменяется вниз от поверхности грунта и показывает, как изменяются его свойства при отрицательных температурах. Наибольшее влияние на изменение свойств грунта при промерзании оказывает замершая вода, поэтому глубина промерзания напрямую зависит от уровня грунтовых вод (УГВ).

Если глубина промерзания грунта и уровень грунтовых вод не соприкасаются, то грунт является более надёжным. Если же глубина промерзания ниже УГВ, то возможны резкие изменения в свойствах грунта при перепадах температуры при замерзании и оттаивании.

Значение влияния грунтовых вод на фундамент состоит в том, что многие водонасыщенные глинистые грунты обладают пучинистыми свойствами, т. е. увеличивают свой объем при замерзании посредством образования в них прослоек льда. Замерзание сопровождается подсосом грунтовой воды из ниже лежащих слоев грунта, за счет чего толщина прослоек льда еще больше увеличивается. Это приводит к возникновению сил пучения по подошве фундамента, которые могут вызвать подъем здания. Последующее оттаивание таких грунтов приводит к резкому их увлажнению, снижению их несущей способности, повышению их подвижности и просадкам здания или сооружения.

Наибольшему пучению подвержены грунты, содержащие пылеватые и глинистые частицы. К непучинистым грунтам относят: крупнообломочный грунт с песчаным заполнителем, пески гравелистые, крупные и средней крупности - глубина заложения фундаментов в них не зависит от глубины промерзания в любых условиях.

Нормативную глубину сезонного промерзания грунта dfn, м, принимают в соответствии с СП 22.13330.2011 равной средней из ежегодных максимальных глубин сезонного промерзания грунтов (по данным наблюдений за период не менее 10 лет) на открытой, оголенной от снега горизонтальной площадке при уровне подземных вод, расположенном ниже глубины сезонного промерзания грунтов. При использовании результатов наблюдений за фактической глубиной промерзания следует учитывать, что она должна определяться по температуре, характеризующей согласно ГОСТ 25100 переход пластичномерзлого грунта в твердомерзлый грунт.

Расчёт глубины промерзания грунта

Нормативную глубину сезонного промерзания грунта d

fn, м, при отсутствии данных многолетних наблюдений следует определять на основе теплотехнических расчетов. Для районов, где глубина промерзания не превышает 2,5 м, ее нормативное значение допускается определять по формуле:

dfn = d√Mt,

где Mt – безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений отрицательных температур за зиму в данном районе, принимаемых по СНиП 23-01, а при отсутствии в нем данных для конкретного пункта или района строительства — по результатам наблюдений гидрометеорологической станции, находящейся в аналогичных условиях с районом строительства;

do – коэффициент, учитывающий тип грунта под подошвой фундамента.

Значение do принимают равной для суглинков и глин 0,23 м; супесей, песков мелких и пылеватых — 0,28 м; песков гравелистых, крупных и средней крупности — 0,30 м; крупнообломочных грунтов — 0,34 м; для грунтов неоднородного сложения определяют как средневзвешенное в пределах глубины промерзания.

Нормативная глубина промерзания грунта в районах, где dfn > 2,5 м, а также в горных районах (где резко изменяются рельеф местности, инженерно-геологические и климатические условия), должна определяться теплотехническим расчетом в соответствии с требованиями СП 25.13330.

Расчетную глубину сезонного промерзания грунта df, м, определяют по формуле

df = kh×dfn,

где dfn — нормативная глубина промерзания, м,

kh — коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения.

Расчетная глубина промерзания грунта должна определяться теплотехническим расчетом и в случае применения постоянной теплозащиты основания, а также если тепловой режим проектируемого сооружения может существенно влиять на температуру грунтов (холодильники, котельные и т. п.).

Вы смотрели: Глубина промерзания грунта, расчёт глубины промерзания грунта.

Поделиться ссылкой в социальных сетях

Оставить отзыв или комментарий

Пример расчёта сезонной глубины промерзания грунтов

Рассмотрим методику расчёта сезонной глубины промерзания грунта.

1.Исходные данные

Расчет выполнен в соответствии:

СП 22.13330.2011 Основания зданий и сооружений

СП 131.13330.2012 Строительная климатология

Коэффициент влияния теплового режима kh: 1.1

Для населенного пункта Москва согласно СП 131.13330.2012 Таблице 5 месяца с отрицательной среднемесячной температурой представлены ниже:

Январь t1=-7.8°C

Февраль t2=-7.1°C

Март t3=-1.3°C

Ноябрь t11=-1.1°C

Декабрь t12=-5.6°C

2.Расчёт

Определим значение Mt-безразмерного коэффициента, численного равного сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур согласно п. 5.5.3 СП 22.13330.2011.

Mt=(7.8+7.1+1.3+1.1+5.6)=22.9

Вид грунтов: Супеси,пески мелкие и пылеватые

Тогда значение нормативной глубины сезонного промерзание грунтов определим по формуле (5.3 СП 22.13330.2011) dfn=d0(Mt)0.5

где d0-величина принимаемая для вида грунта -супеси,пески мелкие и пылеватые равной 0.28м в соответствии с указаниями п.5.5.3 СП 22.13330.2011.

Тогда

dfn=0.28(22.9)0.5=1.34м

Расчетную глубину промерзания грунта определим по формуле (5.4 СП 22.13330.2011)

df=dfnkh=1.34·1.1=1.47м

Вид грунтов: Суглинки и глины

Тогда значение нормативной глубины сезонного промерзание грунтов определим по формуле (5.3 СП 22.13330.2011) dfn=d0(Mt)0. 5

где d0-величина принимаемая для вида грунта -суглинки и глины равной 0.23м в соответствии с указаниями п.5.5.3 СП 22.13330.2011.

Тогда

dfn=0.23(22.9)0.5=1.1м

Расчетную глубину промерзания грунта определим по формуле (5.4 СП 22.13330.2011)

df=dfnkh=1.1·1.1=1.21м

Вид грунтов: Пески гравелистые,крупные и средней крупности

Тогда значение нормативной глубины сезонного промерзание грунтов определим по формуле (5.3 СП 22.13330.2011) dfn=d0(Mt)0.5

где d0-величина принимаемая для вида грунта -пески гравелистые,крупные и средней крупности равной 0.3м в соответствии с указаниями п.5.5.3 СП 22.13330.2011.

Тогда

dfn=0.3(22.9)0.5=1.44м

Расчетную глубину промерзания грунта определим по формуле (5. 4 СП 22.13330.2011)

df=dfnkh=1.44·1.1=1.58м

Вид грунтов: Крупнообломочные грунты

Тогда значение нормативной глубины сезонного промерзание грунтов определим по формуле (5.3 СП 22.13330.2011) dfn=d0(Mt)0.5

где d0-величина принимаемая для вида грунта -крупнообломочные грунты равной 0.34м в соответствии с указаниями п.5.5.3 СП 22.13330.2011.

Тогда

dfn=0.34(22.9)0.5=1.63м

Расчетную глубину промерзания грунта определим по формуле (5.4 СП 22.13330.2011)

df=dfnkh=1.63·1.1=1.79м

Возможно Вам будет интересен следующий материал:

Нормативные глубины промерзания. Таблица - глубина промерзания.


Навигация по справочнику TehTab. ru:  главная страница  / / Техническая информация / / Физический справочник / / Климат. Климатические данные. Природные данные.  / / Нормативные глубины промерзания. Таблица - глубина промерзания.

Нормативные глубины промерзания. Таблица - глубина промерзания.

Карты и таблицы базируются на СНиП 2.01.01-82, сейчас применяют расчетный метод. Вполне толковые данные.

  • Глубина промерзания должна быть меньше глубины залегания грунтовых вод, но когда показатель глубины промерзания превышает показатель глубины залегания грунтовых, происходит их промерзание из за чего и происходит вспучивание грунта.
  • Для водопровода - глубина заложенных труб, считая до низа, должна быть на 0,5 м больше расчетной глубины проникания в грунт нулевой температуры. Для канализации - глубина заложенных труб, считая до низа, должна быть на 0,3 м больше расчетной глубины проникания в грунт нулевой температуры. При прокладке трубопроводов в зоне отрицательных температур материал труб и элементов стыковых соединений должен удовлетворять требованиям морозоустойчивости.

Таблица 1. Глубина промерзания грунтов в см. по всей России. Таблица 2: Глубина промерзания грунтов в см. в южной части Дальневосточного региона вне зоны вечной мерзлоты

Таблица 1. Глубина промерзания грунтов по всей России.

Город

Глина, суглинки

Пески, супеси

Архангельск

160

176

Астрахань

80

88

Брянск

100

110

Волгоград

100

110

Вологда

140

154

Воркута

240

264

Воронеж

120

132

Екатеринбург

180

198

Ижевск

160

176

Казань

160

176

Кемерово

200

220

Киров

160

176

Котлас

160

176

Курск

100

110

Липецк

120

132

Магнитогорск

180

198

Москва

120

132

Набережные Челны

160

176

Нальчик

60

66

Нарьян Мар

240

264

Нижневартовск

240

264

Нижний Новгород

140

154

Новокузнецк

200

220

Новосибирск

220

242

Омск

200

220

Орел

100

110

Оренбург

160

176

Орск

180

198

Пенза

140

154

Пермь

180

198

Псков

80

88

Ростов-на-Дону

80

88

Рязань

140

154

Салехард

240

264

Самара

160

176

Санкт-Петербург

120

132

Саранск

140

154

Саратов

140

154

Серов

200

220

Смоленск

100

110

Ставрополь

60

66

Сургут

240

264

Сыктывкар

180

198

Тверь

120

132

Тобольск

200

220

Томск

220

242

Тюмень

180

198

Уфа

180

198

Ухта

200

220

Челябинск

180

198

Элиста

80

88

Ярославль

140

154

Таблица 2: Глубина промерзания в см грунтов в южной части Дальневосточного региона вне зоны вечной мерзлоты ( Таблица 1. Глубина промерзания грунтов в см. по всей России. )

Таблица 2: Глубина промерзания грунтов в южной части Дальневосточного региона вне зоны вечной мерзлоты

Наименование пунктов

Глубина промерзания грунтов по изотерме 0 оС

То же по изотерме –1 оС под оголенной поверхностью

Расчетная зимняя температура воздуха, оС

Сумма среднемесячных отрицательных температур, оС

Высота пунктов над уровнем моря, м

под слоем снега

под оголенной поверх ностью

на болотах

1

2

3

4

5

6

7

8

Амурская область
По долине р. Амур
Аносово 250 в.м.* 240 -41 200
Кумара 237 311 139 232 -39 175
Братомобовка 230 311 236 -37 101,5 230
Благовещенск 205 285 111 215 -35 85,6 143
Поярково 214 298 123 228 -37 96,1 116
Асташиха 230 302 226 -37 200
Транссибирская магистраль
Шимановск 242 в. м. 145 -40 103,6 279
Свободный 230 311 235 -40 101,7 196
Белогорск 235 312 139 228 -40 96,2 178
Тарбагатай 240 320 145 241 -41 190
Завитинск 222 306 131 229 -36 96,8 227
Хабаровский край
По долине р. Амур
Помпеевка 210 294 220 -36 91
Екатерино- Никольское 199 263 97 198 -31 71,8 72
Хабаровск 198 268 100 203 -32 74,6 50
Елабуга 190 270 204 -32 61
Троицкое 201 276 97 207 -32 78,8 30
Комсомольск- на-Амуре 217 292 112 220 -35 88,7 24
Нижне- Тамбовское 219 294 114 222 -36 91,1 22
Богородское 213 295 95 222 -36 34
Николаевск- на--Амуре 202 291 220 -36 101,2 71
Транссибирская магистраль
Облучье 211 301 124 230 -36 95,2 255
Биробиджан 218 275 110 205 -32 78,5 34
Вяземский 164 250 91 202 -32 75,4 83
Бикин 130 220 93 200 -32 73,8 71
Сихотэ-Алинь 170 в. м. -34 701
Тумнин 180 288 212 -34 58
Совгавань 127 185 74 181 -28 59,9 39
Приморский край
Восточное побережье
Агзу 117 186 198 -32 160
Кхуцин 110 142 34 159 -22 30
Дальнегорск 120 134 33 146 -21 36,3 27
Ольга (бухта) 136 136 34 144 -21 37 7
Находка (бухта) 132 132 28 141 -20 35,5 123
Транссибирская магистраль
Дальнереченск 129 184 199 -32 73,2 27
Шмаковка 128 184 84 193 -32 112
Турий рог 141 179 89 185 -30 63,3 89
Спасск-Дальний 121 174 84 178 -31 58,1 108
Уссурийск 147 169 79 179 -32 62,3 28
Владивосток 141 141 37 150 -24 40,5 29
Посьет 119 119 28 112 -20 30,9 42



Нашли ошибку? Есть дополнения? Напишите нам об этом, указав ссылку на страницу.
TehTab.ru

Реклама, сотрудничество: [email protected]

Обращаем ваше внимание на то, что данный интернет-сайт носит исключительно информационный характер. Информация, представленная на сайте, не является официальной и предоставлена только в целях ознакомления. Все риски за использование информаци с сайта посетители берут на себя. Проект TehTab.ru является некоммерческим, не поддерживается никакими политическими партиями и иностранными организациями.

Расчет глубины промерзания грунта по СНиП

Согласно п.2.124 (2.27) пособия по проектированию оснований зданий и сооружений (к СНиП 2.02.01-83) она рассчитывается очень просто – h=√М*k. То есть квадратный корень из суммы абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в конкретно взятом районе, умноженный на коэффициент, равный:

для суглинков и глин – 0,23;для супесей, песков мелких и пылеватых – 0,28;для песков гравелистых, крупных и средней крупности –0,30;для крупнообломочных грунтов – 0,34.

Пример расчета глубины промерзания

Согласно таблицы 5.1 СНиП 23-01-99* (СП 131.13330.2012) для Вологды таблица среднемесячных температур за год выглядит так:

Январь -11,6; Февраль -10,7 Март -5,4 Апрель 2,4 Май 10,0 Июнь 15,0 Июль 17,2 Август 15,3 Сентябрь 9,4 Октябрь 3,2 Ноябрь -2,9 Декабрь -7,9

Применяя формулу h=√М*k, суммируем все абсолютные значения месяцев с отрицательными температурами и получаем число «М» равное 38,5. Извлекаем квадратный корень из этого числа и получаем 6,20. Далее умножаем 6,20 на коэффициент k=0,23 (для суглинков и глин) и в итоге имеем1,43.

h=√38,5 * 0,23 => h=1.43

То есть нормативная глубина промерзания грунта по СНиП в Вологде, в условиях суглинков и глин, составляет 1 метр 43 сантиметра. Соответственно, например для песков крупных, она составит 6,20*0,3=1,86 м.
Дело в том, что этот коэффициент возрастает по причине укрупнения частиц грунта – ведь чем они крупнее, тем больше расстояние между ними и тем глубже промерзает грунт в итоге. А для глинистых грунтов это еще влияет на их пучинистость. Чем больше воды накапливается между частицами, тем выше морозное пучение таких грунтов, ведь вода расширяется при замерзании.

Пример расчета г.Санкт-Петербург

Январь -7 ,8 ; Февраль- 7 ,8 ; Март — 3 ,9 ; ноябрь — 0 ,3 ; декабрь — 5 ,0

h = √24,8*0,23= 4,98*0,23=1,14 м; для супесей и суглинков
h = 4,98*0,28 ≈ 1,4 м ; для супесей и мелких песков
h = 4,98*0,3 ≈ 1,5 м для крупных и средних песков.
В жилом отапливаемом здании глубина промерзания грунта (hж) будет меньше, с учетом поправочного коэффициента. (hж=h*k)

Карта промерзания грунтом Москвы и области

В разных районах области глубина промерзания грунта будет различной. Это обусловлено отличием видов грунта, климата, уровня грунтовых вод, зеленых насаждений, количества осадков в зимний период, рельефа. Поэтому глубина промерзания постоянно изменяется.

Глубина промерзания грунта в Московской области

В зависимости от всех вышеперечисленных факторов определяется глубина промерзания, которая для Московской области составляет 0,5-1,8 м. Такие разные границы обусловлены разнообразием почв, которые имеют ряд закономерностей:

  • плотный грунт промерзает глубже;
  • влажная почва промерзает быстро и глубоко;
  • сухое основание промерзает меньше.

Нормативные акты не предусматривают единой усредненной глубины промерзания, но обычно для расчетов берут показатель в 1,4 м. Его получают при расчете глубины по формуле из СП, он имеет достаточно большой запас.

На самом деле глубина варьируется в пределах 1 м, при этом на западе показатель составляет порядка 65 см в самых неблагоприятных условиях, а на севере и востоке в среднем показатель составляет 75 см. Даже при самых сложных условиях – мороз, мало снега, влажный грунт – этот показатель не превышает 1,5 м.

В окрестностях Москвы встречаются практически все типы грунтов, кроме IV категории. Поэтому точное значение глубины промерзания грунта может рассчитать только специалист – геолог, геодезист, проектировщик. Приблизительные показатели приведены в нормативных документах. Здесь есть карта промерзания грунта, а также приблизительная глубина для крупных городов.

Где применяются данные о промерзании грунта?

В зависимости от глубины промерзания грунта предусматривается прокладка трубопровода. Также этот показатель учитывают при проектировании фундаментов. Если они будут заглублены недостаточно, будет происходить их промерзание, при этом разрушение произойдет намного быстрее, чем предусмотрено проектом. В грунте содержится вода, которая при замерзании расширяется. Кроме того, в бетонных фундаментах присутствуют поры, которые заполняются влагой и водой. Капиллярные трещины также заполняются влагой, и в результате множественных циклов замораживания и оттаивания (которые происходят в течение одной зимы) происходит значительное снижение прочности. Для свайных стальных фундаментов такие воздействия не так страшны.

Чтобы защитить столбчатый или ленточный фундамент от промерзания, предусматривается создание утепленной отмостки. Если утепление не предусматривается, фундамент закладывают на 100 мм ниже уровня промерзания в песчаных грунтах, на 250 мм ниже для остальных типов основания. Если эти условия не соблюдаются, происходят осадки здания, что приводит к деформациям и отказу от нормальной эксплуатации.

(PDF) Сравнение глубины промерзания почвы и ее продолжительности, определенной по трубке промерзания почвы и интерполяцией температуры почвы

Стредова Х. и др .: Сравнение глубины промерзания почвы. . . (255–268)

Fiˇs´ak J., 1994: Инструкции для наблюдателей на метеорологических станциях. Методика «типография»

ˇ

CHM ´

U, 11, CHMI, 3

rd Переработанное издание, 115 стр. (на чешском языке).

Хейхо Х. Н., Балчин Д., 1986: Электрическое определение заморозков почвы, Канадское сельское хозяйство.

Культурная инженерия, 28, 77–80.

Хрбек Ю., Крунек С., 1957: Промерзание почвы зимой 1955–1956 гг. Meteorologick´e

zpr´avy, 10, 1, 16–23 (на чешском языке).

Ледницкий В., 1979: Глубина промерзания почвы в Брно. Meteorologick´ezpr´avy, 32, 1, 12–15

(на чешском языке).

Лундеквам Х., Ромстад Э., Ойгарден Л., 2003: Сельскохозяйственная политика в Норвегии и

воздействия на эрозию почвы. Наука об окружающей среде и политика, 6, 57–67.

Самец Д. Х., Грей Д. М., 1981: Удаление снежного покрова и руление ff.В: Gray D. M., Male D.

H. (eds): Handbook of Snow. Pergamon Press, Торонто, 360–436.

МакКул Д. К., Уильямс Дж. Д., 2005: Эффекты замораживания / оттаивания и эрозия оврагов на севере -

, западная область пшеницы и ареала. Международный журнал исследований отложений, 20,

3, 2002–2010.

Øygarden L. 2003: Развитие мель и оврагов во время экстремального зимнего стока в

на юго-востоке Норвегии. Катена, 50, 2-4, 217–242.

Пхукан А., 1985: Техника мерзлого грунта. Prentice Hall Inc., Энглвуд Клис, 336 стр.

Репелевска-Пекалова Ю., Пекала К., 2003: Пространственные и временные вариации в активном слое

толщины, Калипсостранда, Шпицберген. В 8 Int. Конференция по вечной мерзлоте,

Цюрих, июль 2003 г .; Ред. Swets & Zeitlinger, Лиссе, Нидерланды, 941–945.

Розновский Ю., 1990: Характеристики динамики температуры почвы. Acta Univ. Agric.,

Факс. Agron., Brno, 38, 3-4, 97–104 (на чешском языке).

Шаррат Б.С., Радке Дж.К., Хинзман Л.Д. и др., 1997: Физика, химия и экология

мерзлых почв в управляемых экосистемах: Введение Труды Международного симпозиума

по физике, химии и экологии Сезонные промерзшие почвы. CRREL

Специальный отчет.

Шарратт Б. С., МакКул Д. К., 2005: Глубина мороза. В: Хэтфилд Дж. Л., Бейкер Дж. М., Вини

М. К. (ред.), Микрометеорология в сельскохозяйственных системах: мониторинг агрономии, 47,

115–177.

Сляба Н., 1972: Инструкция для наблюдателей метеостанций ЧССР. Hand-

Регламент. Гидрометеорологический институт, 7, 224 с. (на чешском языке).

Степпун Х., 1981: Снег и сельское хозяйство. В: Грей Д. М., Мале Д. Х. (ред.): Справочник

по снегу, Pergamon Press, Торонто, 60–125.

268

Без аутентификации | 37.48.37.0

Дата загрузки | 15.06.14 17:34

(PDF) Процессы замерзания и оттаивания почвы, затронутые различными ландшафтами в среднем течении бассейна реки Хэйхэ, Ганьсу, Китай

Генри, Х.А.Л., 2007. Эксперименты с циклом замораживания-оттаивания почвы: тенденции, методологические недостатки

и предлагаемые улучшения. Soil Biol. Biochem. 39, 977–986.

Херкельрат, В.Н., Делин, Г.Н., 1999. Долгосрочный мониторинг влажности почвы в суровом климате

с использованием рефлектометра и датчиков TDR. В: Материалы второго международного симпозиума и семинара

по временной области

Реектометрия для инновационных геотехнических приложений. Инфраструктура

Технологический институт Северо-Западного университета, Эванстон, Иллинойс, стр.262–272.

Ивата, Ю., Хаяси, М., Хирота, Т., 2008. Влияние снежного покрова на тепловой поток почвы и процессы замораживания-оттаивания

. J. Agric. Meteorol. 64, 301–309.

Ивата, Ю., Хаяси, М., Судзуки, С., Хирота, Т., Хасегава, С., 2010. Влияние снежного покрова

на промерзание почвы, движение воды и таяние снега: парный участок

эксперимент. Водный ресурс. Res. 46, 1–11.

Ивата, Ю., Немото, М., Хасегава, С., Янаи, Ю., Кувао, К., Хирота, Т., 2011. Влияние

дождя, температуры воздуха и снежного покрова на последующее весеннее таяние снега

инфильтрация в тонкий слой мерзлой почвы на севере Японии. J. Hydrol. 401, 165–176.

Ji, X.B., Kang, E.S., Zhao, W.Z., 2009. Моделирование теплопередачи и водообмена в

поверхностной орошаемой песчаной почве. Agric. Управление водными ресурсами. 96, 1011–1020.

Кахимба, Ф. К., Ранджан, С.Р., 2007. Поправка на температуру почвы в полевых показаниях TDR

, полученных в условиях, близких к замерзанию.Может. Биосист. Англ. 49, 119–126.

Кодзима Ю., Хейтман Дж. Л., Флерчингер Г. Н., Хортон Р., 2013. Численная оценка

метода явного теплового баланса для определения скорости замерзания и оттаивания почвы.

Зона Вадос J. 12. http://dx.doi.org/10.2136/vzj2012.0053.

Ли, X., Лу, Л., Ченг, Г.Д., Сяо, Х.Л., 2001. Количественная оценка ландшафтной структуры

бассейна реки Хэйхэ, северо-запад Китая, с использованием FRAGSTATS. J. Arid Environ. 48,

521–535.

Ли, X., Ченг, G.D., Wu, L.Z., 2010. Цифровой бассейн реки Хэйхэ. 1: Инфраструктура

для науки о водоразделе. Adv. Water Sci. 25, 297–305.

Лю Б., Чжао В.З., Чанг, X.X., Ли С.Б., 2011. Реакция влажности почвы на осадки

пульса в пустынном районе бассейна реки Хэйхэ. J. Desert Res. 31, 716–722 (на китайском языке

).

Лю Б. , Ли Д.Ю., 2012. Простой метод тестирования для измерения содержания незамерзшей воды в системах глина-вода

.Холодный Рег. Sci. Technol. 78, 97–106.

Лу, Л., Ли, X., Ченг, Г.Д., 2003. Эволюция ландшафта в среднем бассейне реки Хэйхэ

на северо-западе Китая в последнее десятилетие. J. Arid Environ. 53, 395–408.

Нагаре Р.М., 2011. Комбинированный перенос тепла и воды в мерзлых органических почвах.

Университет Западного Онтарио, Канада.

Ochsner, T.E., Baker, J.M., 2008. Мониторинг тепловых свойств почвы и

теплового потока во время замерзания и оттаивания.Почвоведение. Soc. Являюсь. J. 72, 1025–1032.

Рот, К.Р., Шулин, Р., Флухлер, Х., Аттингер, В., 1990. Калибровка рефлектометрии во временной области

для измерения содержания воды с использованием метода композитного диэлектрика

. Водный ресурс. Res. 26, 2267–2273.

Сейфрид, М.С., Мердок, М.Д., 1996. Калибровка рефлектометрии во временной области для измерения

жидкой воды в мерзлых грунтах. Почвоведение. 161, 87–98.

Спаанс, Э.Дж.А., Бейкер, Дж.М., 1995. Изучение использования рефлектометрии во временной области

для измерения содержания жидкой воды в мерзлых почвах.Водный ресурс. Res. 31,

2917–2925.

Sun, Y., Cheng, Q., Xue, X., Fu, L., Chai, J., Meng, F., Lammers, PS, Jones, SB, 2012.

Определение замораживания почвы в костюме - динамика цикла оттаивания с помощью диэлектрического датчика

на основе трубки доступа. Геодермия 189–190, 321–327.

Топп, Дж. К., Дэвис, Дж. Л., Аннан, А. П., 1980. Электромагнитное определение содержания воды в почве

: измерения в коаксиальных линиях передачи. Водный ресурс. Res. 16,

574–582.

Troxler, 2001. Руководство по эксплуатации и инструкция для модели 4300 Depth Moisture

Gauge. Troxler Electronic Laboratories Inc., Треугольник Парк, Северная Каролина.

Ван, Г., Ченг, Г., 2001. Распределение фторидов в воде и определяющие факторы

окружающей среды в засушливом северо-западном Китае. Arid Environ. 49, 601–614.

Wang, F., Qiao, Y.F., Han, X.Z., 2008. Исследование динамических характеристик твердой

и жидкой воды в процессе замораживания-оттаивания в черном мягком.Adv. Water Sci.

19, 361–366 (на китайском языке).

Ван, Л.П., Акаэ, Т., 2004. Анализ процесса замерзания грунта незамерзшей водой.

Содержание

, полученное по данным TDR в ирригационном районе Хетао в Китае. J. Jpn. Soc.

Физика почв. 98, 11–19.

Уоррик, A.W., 2002. Companion по физике почвы. CRC Press, Бока-Ратон, Флорида.

Ватанабе, К., Мидзогучи, М., 2002. Количество незамерзшей воды в замороженной пористой среде

, насыщенной раствором.Холодный Рег. Sci. Technol. 34, 103–110.

Ватанабе, К., 2008. Поток воды и тепла в направленно мерзлой илистой почве. В:

Материалы третьего семинара HYDRUS, 28 июня 2008 г. Токийский университет

Сельское хозяйство и технологии, Токио, Япония, 15–22, ISBN 978-4-9

2.

Watanabe, K. , Wake, T., 2009. Измерение содержания незамерзшей воды и относительной диэлектрической проницаемости

мерзлых ненасыщенных грунтов с использованием ЯМР и TDR. Холодный Рег. Sci.

Technol.59, 34–41.

Xu, X., Nieber, J.L., Baker, J.M., Newcomb, D.E., 1992. Полевые испытания модели

водотока и переноса тепла в неоднородно насыщенных и мерзлых почвах. Трансп.

Рез. Рек. 1307, 300–308.

Чжан П.П., Шао М.А., 2013. Временная стабильность поверхностной влажности почвы в пустыне

области на северо-западе Китая. J. Hydrol. 505, 91–101.

Чжао В.З., Лю Б., Чжан З.Х., 2010. Потребность кукурузы в воде в средней части

Бассейн реки Хэйхэ.Китай. Agric. Управление водными ресурсами. 97, 215–223.

Чжао, Ю., Хуанг, М.Б., Хортон, Р., Лю, Ф., Пет, С., Хорн, Р., 2013. Влияние зимы

выпас скота на воду и поток тепла в сезонно мерзлой почве Внутреннего Монголия.

Зона Вадос J. http://dx.doi.org/10.2136/vzj2012.0059.

1338 J. Yi et al. / Journal of Hydrology 519 (2014) 1328–1338

Измерение глубины промерзания почвы в лесных экосистемах с помощью георадара

Лесная служба США
Забота о земле и служение людям

Министерство сельского хозяйства США


  1. Измерение глубины промерзания почвы в лесных экосистемах с помощью георадара

    Автор (ы): John R.Butnor ; Джон Л. Кэмпбелл ; Джеймс Б. Шенли; Стэнли Зарнох
    Дата: 2014
    Источник: Сельскохозяйственная и лесная метеорология 192-193: 121-131
    Серия публикаций: Научный журнал (JRNL)
    Станция: Южная исследовательская станция
    PDF: Скачать Публикация (1,3 МБ)

    Описание Глубина промерзания почвы в лесных экосистемах может быть различной и во многом зависит от температуры воздуха в начале зимы, а также от количества и времени выпадения снега. Тщательной оценке экологических реакций на сезонно мерзлые почвы препятствует наша неспособность адекватно охарактеризовать частоту, глубину, продолжительность и интенсивность заморозков почвы. Мы оценили использование георадара для неразрушающего определения наледи почв в полевых условиях в трех лесных экосистемах. Глубину промерзания почвы периодически контролировали с помощью антенны 900 МГц в Южном Берлингтоне, Вермонт (SB), Уотер-Шэд Слиперс-Ривер, Северный Данвилл, Вермонт (SR) и в экспериментальном лесу Хаббард-Брук, Нью-Гэмпшир (HBEF) зимой 2011–2012 гг. снег и очищенный от снега.Оценки на основе георадара сравнивались с данными термисторов и морозильных трубок, которые оценивают глубину промерзания почвы с помощью раствора, обозначающего цвет. В отсутствие снега изморозь первоначально обнаруживалась на глубине 8–10 см. Сухой снег глубиной до 35 см, улучшенное обнаружение приповерхностного наледи, увеличивая минимальную глубину обнаружения наледи до 4–5 см. Наиболее благоприятными условиями на поверхности для обнаружения с помощью георадара были голая почва или неглубокий сухой снег, где иней проник на минимальную обнаруживаемую глубину. К неблагоприятным условиям относились: стоячая вода на мерзлой почве, мокрый снег, талые почвы и глубокий снежный покров.И SB, и SR подходили для обнаружения заморозков большую часть зимы, в то время как HBEF - нет. Корни деревьев определялись как точечные отражения и легко отличались от непрерывных отражений от мороза. Смещение измерений глубины промерзания с помощью георадара относительно термисторов зависело от места и составляло в среднем 0,1 см на SB и 1,1 см на SR, и не отличалось значительно от нуля. При разделении снегоуборочными обработками на СР на очищенных от снега участках происходило завышение глубины промерзания почвы (5,5 см) и занижение (1.5 см) на участках со снегом. Несмотря на некоторые ограничения, связанные с пригодностью площадки и поверхности, георадар может быть полезен для добавления пространственного компонента к предварительно установленным сетям мониторинга заморозков почвы.

    Примечания к публикации
    • Вы можете отправить электронное письмо по адресу [email protected] fed.us, чтобы запросить печатную копию этой публикации.
    • (Пожалуйста, укажите именно , какую публикацию вы запрашиваете, и свой почтовый адрес.)
    • Мы рекомендуем вам также распечатать эту страницу и прикрепить ее к распечатке статьи, чтобы сохранить полную информацию о цитировании.
    • Эта статья была написана и подготовлена ​​служащими правительства США в официальное время и поэтому находится в открытом доступе.

    Цитата Butnor, John R .; Кэмпбелл, Джон Л .; Шенли, Джеймс Б.; Зарнох, Стэнли. 2014. Измерение глубины промерзания почв в лесных экосистемах георадаром. Сельскохозяйственная и лесная метеорология 192-193: 121-131.

    Процитировано

    Ключевые слова Георадар, Лес, Мерзлая почва, Неразрушающий, Мороз почвы

    Связанный поиск
    XML: Просмотр XML

Показать больше

Показать меньше

https: // www.fs.usda.gov/treesearch/pubs/45710

Оттаивание и замораживание в тундровых почвах по JSTOR

Начало и конец вегетационного периода напрямую связаны с оттаиванием и повторным замерзанием почвы соответственно. Точно так же потребление питательных веществ ограничено сезонной последовательностью оттаивания / замораживания. В тундровых болотах Стордалена выражен микрорельеф, состоящий из повышенных и пониженных элементов. Оттаивание приподнятых элементов достигает меньшей глубины, чем углублений.Таким образом, было обнаружено, что рельеф поверхности наледи более выражен, чем поверхность земли. Эти общие различия в оттаивании объясняются более влажными условиями впадин и, как следствие, более высокой теплопроводностью. Эти условия противоположны тем, которые наблюдаются, например, в Барроу на Аляске. Зимой наблюдали оттаивание на дне незамерзшего слоя, который остается ниже сезонного повторного промерзания поверхностного слоя. Это вторичное оттепель не было описано ранее в английской литературе.Корреляционные исследования глубины сезонного протаивания и факторов окружающей среды показывают явную связь с индексом протаивания и летними осадками. Однако корреляция с чистым излучением была нулевой или отрицательной. В течение вегетационного периода взаимосвязь с индексом протаивания и количеством осадков наиболее ярко проявлялась в период с мая по июнь включительно, т.е. когда глубина протаивания относительно невелика. В дальнейшем, с увеличением глубины протаивания, корреляция практически исчезает. Верхние 25 см прикорневой зоны были незамерзающими около 3 и 4 месяцев, соответственно для повышенных и пониженных элементов.С другой стороны, на поверхности болота в среднем безморозный период составлял приблизительно 5½ месяцев.

Ecological Bulletins издается в сотрудничестве с экологическими журналами Ecography и Oikos. Экологические бюллетени состоят из монографий, отчетов и симпозиумов по темам, представляющим международный интерес, опубликованных на некоммерческой основе.

Редакция Oikos - это автономная редакция, расположенная при Департаменте экологии Лундского университета, Швеция.Офис выпускает несколько журналов по экологии и биологии; Экография, Журнал биологии птиц, Oikos, Lindbergia, Hereditas, Web Ecology, Nordic Journal of Botany и серия монографий Ecological Bullletins.

Frontiers | Изменения в сезонно промерзшей земле над восточным Цинхай-Тибетским плато за последние 60 лет

Введение

Мерзлый грунт - одно из последствий чередования холодного и теплого климата, он очень чувствителен к изменению климата.В течение последних нескольких десятилетий исследования мерзлого грунта показали, что в северном полушарии, включая Цинхай-Тибетское плато (QTP), происходили значительные изменения в распределении и температуре как вечной мерзлоты, так и сезонно мерзлых грунтов (SFG) (например, Wang, 1993). ; Serreze et al., 2000; Wang et al., 2000, 2015, 2017a, 2019; Zhao et al., 2004; Cheng and Wu, 2007; Shi and Wang, 2015; Kong and Wang, 2017; Wang and Yang, 2018; Ян и др., 2018). Такие изменения являются результатом существенных изменений потоков энергии и влаги между сушей и атмосферой (Yang et al., 2018; Wang et al., 2019). Они, в свою очередь, являются результатом изменений климатических систем как в региональном, так и в глобальном масштабе (Smith, Burgess, 1999; Nelson et al. , 2001; Yang et al., 2018).

С 1967 года сезонно-мерзлая глубина (СФО) уменьшилась на 5 см со средней скоростью 0,7 см / год над восточной частью КТП (Zhao et al., 2004), а максимальная глубина промерзания (MDFP) также показывает тенденция к снижению QTP с 1980-х годов (Wang et al., 2001) и уменьшается на 33 см с середины 1980-х годов (Li et al., 2009). Наблюдение также позволило предположить, что дата начала замерзания почвы становится более поздней, а дата начала оттаивания почвы - более ранней (Gao et al., 2008), что все подтвердило, что мерзлый грунт над QTP постепенно деградировал.

Предыдущие исследования мерзлых грунтов в основном были посвящены изменениям вечной мерзлоты и их влиянию на климат (Wang et al., 2003, 2017b; Yi et al., 2014; Yang et al., 2016; Yang and Wang, 2019a, b). В этом исследовании на месте наблюдаемая максимальная глубина промерзания (MDFP) на QTP с 1960 года по настоящее время используются для анализа временных и пространственных характеристик глубины сезонного оттаивания на QTP. Кроме того, будут исследованы механизмы, связанные с изменением глубины сезонного протаивания.

В следующем разделе представлена ​​информация об области исследования и данных. В разделе «Результаты» представлены результаты диагностики временных и пространственных характеристик и изменений сезонно мерзлых грунтов в период 1960–2019 гг. Обсуждение и выводы - это два последних раздела.

Область исследования, данные и методология

В этом исследовании выбрано 19 наблюдений на месте, наблюдений, которые расположены над восточной и южной QTP (рис. 1).Данные включают суточную глубину мерзлого грунта, регистрируемую один раз в день, и среднегодовые значения минимальных суточных температур воздуха и среднегодовые температуры воздуха (температура воздуха наблюдается на высоте 1,5 м над уровнем земли). Наблюдение за мерзлой почвой начинается, когда температура поверхности достигает или ниже 0 ° C. Вышеупомянутые наблюдения, которые охватывают период 1960–2019 годов, получены от Китайского метеорологического управления (CMA), были тщательно изучены после контроля качества перед анализом этого исследования. Завершенность данных наблюдений составляет более 99%, недостающие данные в анализе не используются. Следовательно, наблюдения, использованные в этом исследовании, должны быть надежными.

Рис. 1. Распределение 19 наблюдений на месте , использованных в этом исследовании.

коэффициентов корреляции Пирсона были использованы для изучения взаимосвязи между MDFP без тренда и температурными данными. Линейный тренд данных о морозах и данных о температуре, используемых в исследовании, основан на линейной регрессии наименьших квадратов.Тест значимости корреляции и анализ тенденций основаны на тесте Стьюдента t . Ряд данных без тренда получается путем удаления наилучшего прямого приближения из исходных рядов данных.

Результаты

Характеристики сезонно мерзлого грунта (СЗГ) в период 1960–2019 гг.

На рисунке 2 показана дата начала промерзания почвы, дата полного оттаивания почвы, продолжительность периода промерзания почвы и максимальная глубина промерзания почвы с 1960 по 2019 год. Эти количества обычно рассматриваются как индикатор изменений SFG. Результаты показывают, что дата промерзания поверхности земли начинается раньше в северном и западном QTP, чем на южных склонах QTP. В целом оттаивание грунта начинается раньше в южной и восточной частях КТП. В результате период промерзания грунта в бассейне аналогичен периоду, зафиксированному на южном и восточном флангах QTP. MDFP уменьшается к югу, за исключением северных бассейнов на более низких высотах, в основном параллельно распределению среднегодовой температуры воздуха (MAAT) (Li et al., 2009). Общие результаты на Рисунке 2 предполагают, что все соответствующие индикаторы SFG изменились, но имеют пространственные расхождения из-за влияния высоты местности и климатических условий, средней даты начала промерзания почвы, даты полного оттаивания почвы, продолжительности периода промерзания почвы. , а максимальная глубина промерзания грунта с 1960 по 2019 г. для всех 19 станций составляет 16 октября, 24 апреля, 190 дней и 105 см соответственно. Подробное описание изменений каждого индикатора будет дано в следующих разделах.

Рисунок 2. Среднегодовое значение (A) дата начала замерзания почвы (единица измерения: день), (B) дата полного оттаивания почвы (единица измерения: день), (C) длина период промерзания почвы (единица измерения: сутки), (D) максимальная глубина промерзания почвы (единица измерения: см) с 1960 по 2019 год. Цифры на рисунках. (A – C) представляют порядок дня, начинающегося с 1 января.

Вариации показателей SFG с 1960 по 2019 год

Все пункты наблюдений расположены на плоских участках, в бассейне или на поверхности плато, без существенных перепадов высот.На рис. 3 показано изменение максимальной глубины промерзания в период 1960–2019 гг. Результаты показывают, что MDFP имеет тенденцию к снижению на большинстве станций, с гораздо большим снижением на больших высотах. MDFP снижался гораздо быстрее на большинстве станций, особенно после 1995 г. , по сравнению с незначительным снижением в период с 1960 по 1995 г. (Таблица 3). Наименьший MDFP из всех станций составлял около 0,17 м для станции Чанду в 2007 году. Среднее значение MDFP составляет 1,05 м для станций ниже 3000 м с уменьшением на 0.21 м с 1960 по 2019 год. На станциях выше 4500 м смена МДФП заметно выше, чем на других станциях. В течение 1960–2019 гг. Средний MDFP уменьшился на 1,37 м выше 4500 м и на 0,35 м ниже 4500 м. Эти результаты предполагают, что вариации максимальной глубины промерзания коррелируют с более высокими отметками.

Рисунок 3. Временной ряд максимальной глубины промерзания (нормированной относительно 1981–2010 гг.) С 1960 по 2019 гг. Для (A) станций с высотой от 4500 до 5000 м, (B) станций с высота от 4000 до 4500 м, (C) станции с высотой от 3500 до 4000 м, (D) станции с высотой от 3000 до 3500 м и (E) станции с высотой от 2500 и 3000 м.

На рис. 4 показаны изменения даты начала промерзания грунта в период 1960–2019 гг. Результаты показывают, что начало замерзания грунта отложено на последние 60 лет. Самая ранняя дата замерзания всех станций наступила 19 августа (станция Синхай в 1965 году), а средняя дата начала замерзания грунта была примерно 15 октября на высоте 2500–3000 м, средняя дата начала замерзания грунта всех станций была отложена на 31 день с 1960 года. до 2019 г. на высоте 2500–3000 м по сравнению с 16 днями на высоте 4500 м за тот же период.Однако дата окончания оттаивания почвы на большинстве исследуемых участков наступила раньше (Рисунок 5). В среднем дата окончания оттаивания грунта приходилась на 14 апреля на отметке 2500–3000 м, а средняя дата оттаивания постепенно откладывалась с увеличением высоты, окончание оттаивания грунта приходилось на 1 июня выше 4500 м. Например, средняя дата оттаивания всех станций стала более ранней примерно на 26 дней с 1960–2019 гг. На высоте 2500–3000 м, с диапазоном 42 дня выше 4500 м. Общие результаты показывают, что продолжительность промерзания грунта сократилась на 44 дня с 1960 по 2019 год.

Рисунок 4. Аналогично рисунку 3, но для начальной даты промерзания грунта.

Рисунок 5. Аналогично рисунку 3, но для даты исчезновения инея на земле.

Колебания средней годовой температуры воздуха (MAAT)

Корреляция между ЮФО и годовой минимальной температурой воздуха рассчитана в таблице 1. Результаты показывают, что почти все коэффициенты корреляции проходят значимый уровень 99%.В целом, среднесуточная минимальная температура лучше всего коррелирует с MDFP. Поскольку суточная минимальная температура и годовая минимальная температура обычно появляются в ночное время и зимой, соответственно, они иллюстрируют снижение SFD по сравнению с QTP за последние 60 лет, что в первую очередь может быть связано с повышением температуры в ночное время и зимой. .

Таблица 1. Коэффициент корреляции между температурой воздуха и максимальной глубиной мерзлого грунта.

Изменения SFD по QTP в первую очередь связаны с повышением температуры воздуха. На рисунке 6 показаны изменения MAAT и среднегодовых минимальных температур воздуха на 19 станциях с 1960 по 2019 гг. Это указывает на то, что тенденция к увеличению средней годовой минимальной температуры больше, чем у MAAT. MAAT 19 станций увеличилась на 1,8 ° C с 1960 по 2019 г. с тенденцией к увеличению на 0,3 ° C / десятилетие. Однако за период 1995–2019 гг. MAAT увеличилась на 0,6 ° C. Аналогичным образом среднегодовая минимальная температура воздуха увеличилась в 2 раза.6 и 0,7 ° C в период 1960–2019 и 1995–2019 годов соответственно. Общие результаты показывают, что средняя годовая минимальная температура воздуха увеличивается быстрее, чем MAAT, а это означает, что MAAT будет увеличиваться непрерывно. Результаты моделирования Фазы 5 проекта взаимного сравнения связанных моделей (CMIP5) также предполагают, что деградация мерзлого грунта продолжится в 21 веке. Результаты таблицы 2 показывают, что среднегодовая минимальная температура воздуха имеет тенденцию к значительному увеличению (превышает 95% доверительный уровень). В частности, тенденция к повышению среднегодовых минимальных температур воздуха на станциях (Нагку и Андуо) на большей высоте (4500–5000 м) почти в два раза больше, чем в других регионах. За исключением станций на высоте 4000–5000 м, годовые осадки на большинстве станций имеют тенденцию к значительному увеличению и превышают доверительный уровень 95%. Эти результаты предполагают, что изменения среднегодовой минимальной температуры воздуха более значительны, чем MAAT, особенно на высоте более 4500 м.

Рис. 6. Повышение среднегодовой температуры воздуха и среднегодовой минимальной температуры воздуха для всех 19 станций с 1960 по 2019 г.

Таблица 2. Тенденции MAAT, средней годовой минимальной температуры воздуха, среднего годового количества осадков и абсолютной разницы (DT) температуры по QTP с 1960 по 2019 год.

Обсуждение

Изменение мерзлого грунта - индикатор изменения климата. С одной стороны, на характеристики поверхности QTP легко влияет изменение климата. Результаты Peng et al. (2020) показали, что Цинхай-Тибетское плато и Сибирь претерпели явное уменьшение глубины мерзлого грунта в течение 1850–2005 гг. И будет быстро уменьшаться в 2006–2100 гг. На основе моделирования CMIP5; с другой стороны, изменение поверхности QTP, в свою очередь, может влиять на циркуляцию окружающей атмосферы. Изменение мерзлого грунта повлияет на взаимодействие суши и воздуха в QTP, из-за большой высоты QTP, который действует как огромная печь на среднем уровне тропосферы для нагрева / охлаждения атмосферы, его обычно считают причиной изменения климата в середине. широта в северном полушарии.Изучение и понимание временных и пространственных характеристик мерзлого грунта являются обязательными.

Исследование Guo и Wang (2013) исследовало SFG по QTP с использованием результатов моделирования модели общинных земель (CLM), их результаты показали, что среднее MDFP по QTP уменьшилось на 0,34 м / десятилетие; на глубине 1 м дата начала замерзания SFG линейно задерживается на 4,0 дня / декаду, в то время как дата окончания оттаивания SFG увеличивается линейно на 4,6 дня / десятилетие, а продолжительность замораживания составляет около 124 дней. Результаты, основанные на 19 наблюдений in-situ в нашем исследовании, аналогичны Guo and Wang (2013), предполагая, что MDFP SFG и период заморозки имеют тенденцию к снижению в последние десятилетия с датой начала замораживания и дата окончания оттаивания отложенная и более поздняя соответственно. Результаты текущего исследования также согласуются с результатами, полученными со спутников (Li et al., 2012), а именно: ежегодное количество замороженных дней сократилось на 16,8 дней за десятилетие по сравнению с QTP, при этом дата окончания оттаивания почвы была продвинута раньше на ∼14 дней, а начало промерзания грунта было перенесено на ∼10 дней в течение 1988–2007 гг.Наше исследование показывает, что деградация вечной мерзлоты на большинстве участков ускоряется более значительно, особенно с 1995 г. (Таблица 3). Кроме того, результаты этого исследования предполагают, что изменения SFG более отчетливы в регионах, где среднегодовая максимальная глубина промерзания почвы относительно больше (например, Рисунок 2 и Таблица 4), эти результаты аналогичны выводам Zhao et al. al. (2004), а именно, наиболее значительные изменения SFG произошли в регионах, где SFG наиболее толстая. В частности, среднее значение MDFP выше и ниже 4500 м уменьшается на 1.37 и 0,35 м в период с 1960 по 2019 год, соответственно, что позволяет предположить, что уменьшение MDFP намного сильнее на станциях выше 4500 м (например, на станциях Андуо и Нагку) по сравнению с другими станциями.

Таблица 3. Тенденции даты оттаивания, даты промерзания и максимальной глубины мерзлого грунта в 1960–2019 и 1995–2019 годах.

Таблица 4. То же, что и в таблице 3, но для результатов за период 1960–2019 гг.

На рисунке 7 показаны изменения среднемесячной температуры воздуха и осадков с 1960 по 2019 гг.Результаты показывают, что изменения среднемесячных температур воздуха имеют очевидные межгодовые особенности, повышение происходит в основном с октября по январь, а снижение происходит в основном с марта по июль, это означает, что повышение и понижение температуры воздуха происходит в холодное время года и теплое время года соответственно. Эти результаты хорошо согласуются с сезонными изменениями температуры в высокогорных районах (Stocker et al., 2013). Рисунок 7 также показывает, что увеличение количества осадков (снега) происходит в холодное время года, что может быть важной причиной сдерживания снижения температуры почвы в холодное время года, что согласуется с результатами Frauenfeld et al.(2004) и Zhao et al. (2004).

Рисунок 7. Изменения среднемесячной температуры воздуха и осадков для всех 19 станций с 1960 по 2019 гг.

Таяние мерзлого грунта может значительно изменить содержание влаги в почве, баланс поверхностной энергии, обмен воды и углерода между землей и атмосферой (Hinzman et al., 1991; Lewkowicz, 1992; Jorgenson et al., 2001; Cui and Wang, 2009) . Это вызовет изменения во взаимодействии между земной поверхностью и атмосферой над QTP (Wang et al., 2003).

Заключение

На основании долгосрочных наблюдений на месте, результаты этого исследования показывают, что продолжительность замерзания грунта становится короче, дата замерзания откладывается, дата оттаивания перемещается вверх, а сезонные отклонения температуры становятся небольшими. Общие результаты показывают, что QTP становится все теплее, и подразумевают, что существующий режим циркуляции атмосферы, сформированный в прошлом, вероятно, также изменится.

Корреляция между зимними температурами воздуха и MDFP подразумевает, что годовая минимальная температура воздуха является основным фактором, влияющим на мерзлый грунт, особенно на большой высоте.Период промерзания грунта также сократился за последние 60 лет, что также можно объяснить более высокими температурами осенью. Хранение воды в виде льда зимой задерживает прогревание почвы с марта по июнь из-за увеличения скрытого тепла, необходимого для оттаивания льда. Низкая теплопроводность сухой почвы летом и более высокая теплопроводность богатой льдом почвы зимой также играют определенную роль в возникновении различий в годовых режимах температуры почвы и воздуха.

Заявление о доступности данных

Данные, проанализированные в этом исследовании, подлежат следующим лицензиям / ограничениям: Авторские права на эти данные принадлежат Китайскому метеорологическому агентству. Любой, кто использует эти данные, должен зарегистрироваться как пользователь. Запросы на доступ к этим наборам данных следует направлять на www.nmic.cn.

Авторские взносы

CW разработал и написал рукопись. WZ обработал данные и цифры. YC отредактировал рукопись. Все авторы внесли свой вклад в статью и одобрили представленную версию.

Финансирование

Это исследование было поддержано Национальным научным фондом Китая (гранты № 91837205, 41975111, 41805032 и 41801015).

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось в отсутствие каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Список литературы

Cheng, G., and Wu, T. (2007). Реакции вечной мерзлоты на изменение климата и их экологическое значение, Цинхай-Тибетское плато. J. Geophys. Res. Поверхность Земли 112: F02S03. DOI: 10.1029 / 2006JF000631

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Цуй, Ю. , и Ван, К. (2009). Сравнение потоков явного и скрытого тепла в переходный сезон над западным тибетским плато на основе наборов данных реанализа. Прог. Nat. Sci. 19, 719–726. DOI: 10.1016 / j.pnsc.2008.11.001

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Фрауэнфельд, О. В., Чжан, Т., Барри, Р. Г., и Гиличинский, Д.(2004). Междекадные изменения глубины сезонного промерзания и оттаивания в России. J. Geophys. Res. Атмосфера 109: D05101. DOI: 10.1029 / 2003JD004245

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гао Р., Донг В. Дж. И Вэй З. Г. (2008). Особенности временного и пространственного распределения сезонных мерзлых грунтов Тибетского плато. J. Glaciol. Геокриол. 30, 740–744.

Google Scholar

Го, Д., и Ван, Х. (2013). Моделирование условий вечной мерзлоты и сезонной мерзлоты на Тибетском плато, 1981–2010 гг. J. Geophys. Res. Атмосфера 118, 5216–5230. DOI: 10.1002 / jgrd.50457

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хинзман, Л. , Кейн, Д., Гик, Р., и Эверетт, К. (1991). Гидрологические и термические свойства активного слоя в Арктике Аляски. Холодная Рег. Sci. Technol. 19, 95–110. DOI: 10.1016 / 0165-232x (91)

-w

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Йоргенсон, М. Т., Расин, К. Х., Уолтерс, Дж. К., и Остеркамп, Т.Э. (2001). Деградация вечной мерзлоты и экологические изменения, связанные с потеплением климата в центральной части Аляски. Клим. Изменить 48, 551–579. DOI: 10.1023 / A: 1005667424292

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Kong, Y., и Wang, C.H. (2017). Реакции и изменения водного эквивалента вечной мерзлоты и снега в Северном полушарии при сценарии потепления на 1,5 ° C. Adv. Клим. Изменить Res. 8, 235–244. DOI: 10.1016 / j.accre.2017.07.002

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Левкович, А.Г. (1992). «Факторы, влияющие на распространение и начало оползней отрыва активного слоя на острове Элсмир, Арктическая Канада», в Periglacial Geomorphology. Труды 22-го Ежегодного Бингемтонского симпозиума по геоморфологии , ред. Дж. К. Диксон и А. Д. Абрахамс (Западный Суссекс: John Wiley & Sons, Inc.), 223–250. DOI: 10.4324 / 9781003028901-10

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ли, Р., Чжао, Л., Дин, Ю., Шен, Ю., Ду, Э., и Лю, Г. (2009). Климатические характеристики максимальной сезонной глубины промерзания на Тибетском плато. J. Glaciol. Геокриол. 31, 1050–1056.

Google Scholar

Ли, X., Цзинь, Р., Пан, X., Чжан, Т., и Го, Дж. (2012). Изменения в цикле замораживания-оттаивания приповерхностных слоев почвы на Цинхай-Тибетском плато. Внутр. J. Appl. Earth Observ. Геоинформ. 17, 33–42. DOI: 10.1016 / j.jag.2011.12.002

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Пэн, X., Чжан, Т., Фрауэнфельд, О. В., Ду, Р., Вэй, К., и Лян, Б. (2020). Изменчивость глубины промерзания почв Евразии в 1850–2100 гг. Клим. Изменить 158, 531–549. DOI: 10.1007 / s10584-019-02586-4

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Серрез, М. , Уолш, Дж., Чапин, Ф. С., Остеркамп, Т., Дюргеров, М., Романовский, В. и др. (2000). Наблюдательные свидетельства недавних изменений в окружающей среде северных высоких широт. Клим. Изменить 46, 159–207.

Google Scholar

Ши, Х., и Ван, К. (2015). Прогнозируемые изменения водного эквивалента снега в 21 веке над сушей в северном полушарии по ансамблю моделей CMIP5. Криосфера 9, 1943–1953 гг. DOI: 10.5194 / TC-9-1943-2015

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Смит, С. Л., и Берджесс, М. М. (1999). Составление карты чувствительности канадской вечной мерзлоты к потеплению климата. Wallingford: Iahs Publication, 71–80.

Google Scholar

Stocker, T.F., Qin, D., Plattner, G.K., Tignor, M., Allen, S.K., Boschung, J., et al. (2013). МГЭИК, 2013 г .: Изменение климата, 2013 г .: основы физических наук.Вклад Рабочей группы I в Пятый доклад об оценке Межправительственной группы экспертов по изменению климата . Кембридж, Нью-Йорк: Издательство Кембриджского университета, 1535. DOI: 10.1017 / CBO9781107415324

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ван, К., Донг, В., и Вэй, З. (2001). Особенность сезонной мерзлоты на Цинхай-Тибетском плато. Acta Geogr. Грех. Подбородок. Эд. 56, 525–531.

Google Scholar

Ван, К., Ван, З., Конг, Ю., Чжан, Ф., Ян, К., и Чжан, Т. (2019). Большая часть вечной мерзлоты в северном полушарии остается в условиях изменения климата. Sci. Rep. 9, 1–10.

Google Scholar

Ван Ч., Ву Д., Конг Ю., Ли Р. и Ши Х. (2017a). Изменение теплового и гидравлического режимов почв в районах вечной мерзлоты Северного полушария в XXI веке. Arc. Антарктида. Al. Res. 49, 305–319. DOI: 10.1657 / aaar0016-026

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ван, К., Ян К., Ли Ю., Ву Д. и Бо Ю. (2017b). Влияние пространственно-временных аномалий снежного покрова тибетского плато на летние осадки в Восточном Китае. J. Clim. 30, 885–903. DOI: 10.1175 / jcli-d-16-0041.1

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ван, К., Янг, К. (2018). Новая схема для рассмотрения взаимосвязи переноса воды и тепла в почве на основе модели общинных земель: описание модели и предварительная проверка. J. Adv. Режим. Earth Sys. 10, 927–950.DOI: 10.1002 / 2017ms001148

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ван Ч.-Х., Донг У. Дж. И Вэй З. Г. (2003). Изучение взаимосвязи между процессами замораживания-оттаивания плато Цин-Ай-Тибет и атмосферной циркуляцией над Восточной Азией. Подбородок. J. Geophys. 46, 438–448. DOI: 10.1002 / cjg2.3361

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ван, С. (1993). Недавняя смена вечной мерзлоты вдоль шоссе Цинхай-Сизан. Arid Land Geogr. 16, 1–7.

Google Scholar

Ван С., Цзинь Х., Ли С. и Чжао Л. (2000). Деградация вечной мерзлоты на Цинхай-Тибетском плато и ее воздействие на окружающую среду. Permafr. Периглак. Процесс. 11, 43–53. DOI: 10.1002 / (sici) 1099-1530 (200001/03) 11: 1 <43 :: aid-ppp332> 3.0.co; 2-ч

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Wang, W., Rinke, A., Moore, J., Cui, X., Ji, D., Li, Q., et al. (2015). Диагностическая и зависящая от модели неопределенность моделирования тибетской зоны вечной мерзлоты. Криосфера Обсудить. 9, 1769–1810. DOI: 10.5194 / tcd-9-1769-2015

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ян К. и Ван К. (2019a). Сезонное сохранение аномалий влажности почвы, связанных с замораживанием – таянием над тибетским плато, и прогнозируемый сигнал о летних осадках в восточном Китае. Клим. Дин. 53, 2411–2424. DOI: 10.1007 / s00382-019-04867-1

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ян К. и Ван К. (2019b).Влияние процесса промерзания-оттаивания почв на водоотделение и его влияние на изменения гидротермического режима почвы. Agric. За. Meteorol. 265, 280–294. DOI: 10.1016 / j.agrformet.2018.11.011

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ян К., Ван К. и Бао Х. (2016). Вклад изменчивости влажности почвы в летние осадки в Северном полушарии. J. Geophys. Res. Атмосфера 121, 12,108–12,124.

Google Scholar

Ян К., Ван, К., и Ли, С. (2018). Улучшено моделирование процесса замораживания-оттаивания в модели земной поверхности (CLM4. 5). J. Geophys. Res. Атмосфера 123, 13 238–13 258.

Google Scholar

И, С., Ван, X., Цинь, Ю., Сян, Б., и Дин, Ю. (2014). Реакция альпийских лугов на Цинхай-тибетском плато на потепление климата и деградацию вечной мерзлоты: перспективы моделирования. Environ. Res. Lett. 9: 074014. DOI: 10.1088 / 1748-9326 / 9/7/074014

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чжао, Л., Пинг, Ч.-Л., Ян, Д., Ченг, Г., Дин, Ю., и Лю, С. (2004). Изменения климата и сезонной мерзлоты за последние 30 лет на плато Цинхай-Сизан (Тибетское). Китай. Глобальная планета. Изменить 43, 19–31.

Google Scholar

CALM Протокол активного уровня

Введение

Активный слой, зона ежегодного замерзания и оттаивания между атмосферой и вечной мерзлотой, является местом нескольких важных наборов динамических процессов, включая биологические, почвенные, геоморфологические, биогеохимические и гидрологические.Несмотря на важность для широкого круга физических и биологических исследований, информация о развитии активного слоя редко собиралась систематическим стандартизированным способом на больших площадях.

В идеале, данные активного слоя следует собирать через регулярные интервалы времени с момента таяния снега до ежегодного ледостава. Эти данные следует собирать для получения статистической характеристики толщины активного слоя на репрезентативной местности и типах растительности на межгодовой основе.Первоначально сеть Международного эксперимента в тундре (ITEX) предлагала отличные возможности для получения долгосрочных записей колебаний активного слоя в ответ на климатические и почвенные факторы (Molau and Molgaard 1996). Аналогичные цели существуют и в других международных мероприятиях, в том числе в Международной ассоциации вечной мерзлоты (IPA) и ее рабочих группах по вечной мерзлоте и глобальным изменениям, а также перигляциальным процессам и окружающей среде (см. Веб-сайт IPA по адресу http://www.geo.uio.no / IPA).

Большая часть исторических данных о глубине оттаивания (по крайней мере, в Североамериканской Арктике) была получена с использованием металлических стержней малого диаметра для исследования дна активного слоя.К другим методам относятся трубки для замораживания или оттаивания (Mackay 1973; Rickard and Brown 1972; Nixon and Taylor 1998), а также измерение и регистрация температуры земли; оба подхода дают данные высокого качества, но их способность предоставлять пространственную информацию обязательно ограничена. Преимущество физического зондирования заключается в том, что он является наиболее практичным и недорогим методом неразрушающего и обширного сбора данных. Однако на грубых и каменистых почвах, а также в более глубоких активных слоях (> 1,5 м) зондирование становится нецелесообразным, и следует рассмотреть другие методы.

Дизайн выборки

Известно, что толщина активного слоя существенно меняется на очень коротких расстояниях. В публикациях, посвященных исследованиям глубины оттаивания в Арктике, план отбора проб редко рассматривается в явной форме, но, по-видимому, он включает два широко используемых метода: 1) линейные разрезы с измерениями, проводимыми через равные промежутки времени; и 2) неопределенный «случайный» выбор мест измерения. Существует возможность нескольких типов неточностей при сборе данных активного слоя с использованием разрезов, наблюдений с равным интервалом и чисто случайных методов.Трансекты могут не совпадать с градиентами окружающей среды, что приводит к ошибочным выводам о пространственных моделях глубины оттаивания и ошибочным выводам о мерах контроля за окружающей средой. При наличии таких пространственных закономерностей, как узорчатый грунт, равноотстоящие наблюдения могут привести к серьезным недооценкам или переоценкам толщины активного слоя. Места зондирования, выбранные с использованием чисто случайной схемы, обычно не обеспечивают хорошего покрытия площади, и их может быть трудно определить. Стандартизированный набор измерений, полученный с использованием явно пространственного плана выборки, дает информацию, полезную для изучения взаимосвязей между физическими и биологическими параметрами.Сетки со стороной от 100 до 1000 метров подходят в большинстве случаев для оценки толщины активного слоя репрезентативной растительности.

Обширные эксперименты, как в полевых условиях, так и посредством моделирования, показывают, что наиболее эффективным и экономичным вариантом построения выборки является систематическая стратифицированная несогласованная (SSU) схема выборки, предложенная Берри и Бейкером (1968), Ячсоном (1985) и несколькими другими исследователями. включая исчерпывающий трактат Томпсона (1992).Подтверждение эффективности конструкции в контексте вариации активного слоя было продемонстрировано для северной Аляски в диссертации Фагана (1995). Конструкцию SSU относительно легко реализовать в полевых условиях, используя либо стимуляцию, либо более точно измеренные расстояния для определения отдельных точек отбора проб. Он также обеспечивает превосходное покрытие площади и позволяет избежать проблем, которые в противном случае могли бы возникнуть из-за наличия таких пространственных закономерностей, как отсортированный или несортированный узорчатый грунт. Проект SSU, реализованный на серии сеток, соответствует рекомендациям, предложенным Международной ассоциацией вечной мерзлоты для CALM.

Рекомендуемые процедуры

Рекомендуется двухуровневая программа измерения активного слоя на всех объектах ITEX. Измерения уровня 1 состоят из контроля толщины активного слоя с помощью металлического стержня на сетке. Измерения уровня 2 включают в себя стационарно установленные устройства, использующие комбинацию морозильных трубок и регистраторов данных. Программа измерения уровня 1 предоставляет информацию о скорости и максимальной глубине оттаивания. Измерения производятся тонким жестким металлическим стержнем (диаметром менее 1 см), калиброванным с шагом в сантиметры, и вставляемым вертикально в почву на глубину, на которой ледяная почва обеспечивает прочное сопротивление.При снятии стержня следует проявлять особую осторожность, чтобы не повредить почву и растительность.

Стандартные сеточные измерения

Измерения производятся один раз каждое лето в самую последнюю возможную дату, но до ежегодного замораживания. Крайне желательны более частые измерения, и их можно проводить, если позволяют время и ресурсы.

Шаг 1: Создание сети

Схема выборки SSU реализована для 100-метровой сетки путем разделения интересующей области на 100 квадратных подобластей (слоев), каждая из которых имеет длину 10 м.Сетка может быть установлена ​​с достаточной степенью точности с использованием методов компаса и шага. Отметьте четыре внешних угла решетки деревянными кольями или металлическими прутьями, которые останутся на месте навсегда. Если доступно оборудование глобальной системы позиционирования (GPS), местоположение этих маркеров должно быть записано с максимально возможной точностью. Пересечения сетки могут быть постоянно отмечены серией деревянных столбов, которые также могут служить площадками для дополнительных наблюдений за снегом, почвой или растительностью.

Шаг 2: Выбор мест отбора проб

Внутри сети. Стандартизированный набор точек измерения, расположенных в ячейках сетки в соответствии с проектом SSU, появляется в форме данных с координатной сеткой (см. Приложение к руководству) и используется для определения точек отбора проб. Пересечение координат строки и столбца в каждой ячейке представляет собой место отбора пробы в этом блоке и может быть определено точно с помощью стальной ленты или с точностью до одного метра, шагая от юго-западного угла ячейки сетки.В каждой точке отбора проб следует разместить постоянный маркер, чтобы гарантировать, что измерения будут проводиться в том же месте в последующие годы. Форма данных с координатной привязкой может использоваться с буфером обмена для записи измерений глубины оттаивания в полевых условиях и вычисления среднего значения за интервал выборки. Если место отбора проб оказывается недоступным или находится под водоемом, эта ячейка сетки может быть навсегда исключена из рассмотрения.

Шаг 3: Измерение

Стоя на месте отбора проб, наблюдатель вставляет металлический стержень на глубину сопротивления и записывает значение непосредственно в форме данных с координатной сеткой (см. Приложение).Если позволяет время, желательно записать два измерения на каждом участке, так как это обеспечивает меру устойчивости образца. Такие дублирующие измерения следует проводить на расстоянии 1 м друг от друга. Если по какой-либо причине (например, камень под поверхностью) наблюдатель считает наблюдение нерепрезентативным или предвзятым, замену следует произвести, повернувшись в противоположном направлении (поворот на 180 градусов) и проведя другое измерение. Если усложняющее воздействие (например, участки каменистого материала) распространяется на территорию, окружающую место расположения образца, наблюдатель должен двигаться с шагом 1 м к юго-западному углу сетки, пока его эффекты не станут заметны.Маркер этого слоя следует переместить на новое место.

Трубки для замораживания

При периодическом считывании замерзшие трубки предоставляют информацию о сезонной прогрессии оттепелей и максимальных сезонных оттепелях. Точное положение одиночной трубки инея следует определять в конце первого лета измерений активного слоя путем выбора точки, имеющей среднюю глубину активного слоя для всей сетки.

Температура и влажность почвы

Температуру почвы можно включить в приборы, используемые в настоящее время, или можно использовать миниатюрные регистраторы данных, такие как HOBO, производимые Onset Computer Corporation (Покассет, Массачусетс, США).Температуру почвы следует регистрировать с интервалом примерно в один час, измеряя на глубине датчика 15 см, на сезонной или годовой основе. Посетите веб-сайт CALM для получения дополнительной информации об измерениях влажности почвы.

Список литературы

Берри Б.Дж.Л. и Бейкер А.М., 1968. Географическая выборка. В: B.J.L. Берри и Д.Ф. Мрамор (редакторы), Пространственный анализ: Читатель по статистической географии. Прентис-Холл, Энглвуд Клиффс, Нью-Джерси, стр. 91–100.

Фаган, Дж. 1995. Проекты выборки для измерения толщины активного слоя, M.S. Диссертация, Университет Рутгерса, Нью-Брансуик, Нью-Джерси, США.

Ячан Р., 1985. Отбор проб с самолета. Statistics & Probability Letters, 3: 151-159.

Mackay, J.R. 1973. Трубка для определения замерзания активного слоя над вечной мерзлотой. Канадский геотехнический журнал 10: 392-396.

Молау, У., и Мольгаард, П., 1996. Руководство ITEX, второе издание, Датский полярный центр, Копенгаген.

Nixon, F.M., and Taylor, A.E., 1998. Региональный мониторинг активного слоя в спорадических, прерывистых и непрерывных зонах вечной мерзлоты, долина Маккензи, Северо-Западная Канада. Труды Седьмой Международной конференции по вечной мерзлоте, 23-27 июня 1998 г., Йеллоунайф, Канада, Антони Г. Левкович и Мишель Аллард (ред.), Университет Лаваля, Северный центр исследований, Коллекция Nordicana № 57, стр. 815-820 .

Рикард В. и Браун Дж., 1972. Характеристики морозильной трубки для определения глубины промерзания и оттаивания почвы.Почвоведение 113, стр. 149-154.

Томпсон, С.К., 1992. Отбор проб. Wiley, New York, 343 стр.

Участникам CALM рекомендуется связаться с авторами перед реализацией программы полевых измерений.

Оценка влияния циклов замерзания-оттаивания почвы на взаимодействия между накоплением воды в водосборе, потоком и возрастом с использованием экогидрологической модели с использованием индикаторов

Ала-ахо, П., Тецлафф, Д., Макнамара, Дж. П., Лаудон, Х.и Соулсби, К .: Использование изотопов для ограничения потока воды и оценок возраста в заснеженных водосборах с использованием модели STARR (пространственно распределенные осадки с использованием трассирующих индикаторов - сток), Hydrol. Earth Syst. Sci., 21, 5089–5110, https://doi.org/10.5194/hess-21-5089-2017, 2017.

Ala-aho, P., Tetzlaff, D., McNamara, JP, Laudon, H ., Кормос, П., и Соулсби, Ч .: Моделирование изотопной эволюции снежного покрова и таяния снега: тестирование пространственно распределенного экономного подхода, Water Resour. Res., 53, 5813–5830, https://doi.org/10.1002/2017WR020650, 2018.

Амели, А.А., Бевен, К., Эрландссон, М., Крид, И.Ф., Макдоннелл, Дж. Дж., И Бишоп, К. : Скорость первичного выветривания, время прохождения воды и отношения концентрации и расхода: теоретический анализ критической зоны, водные ресурсы. Res., 53, 942–960, https://doi.org/10.1002/2016WR019448, 2017.

Биркель, К. и Соулсби, К.: Развитие моделирования дождевых осадков-стока на основе индикаторов: обзор прогресса, проблемы и нереализованный потенциал, Hydrol.Process., 29, 5227–5240, https://doi.org/10.1002/hyp.10594, 2015.

Боттер, Г., Бертуццо, Э., и Ринальдо, А .: Транспорт в гидрологической реакции: Путешествие распределение во времени, динамика влажности почвы и старый водный парадокс, водные ресурсы. Res., 46, W03514, https://doi.org/10.1029/2009WR008371, 2010.

Кэри, С. и Ву, М .: Замораживание субарктических холмов, бассейн Вулф-Крик, Юкон, Канада, Arct. Антарктида. Альп. Res., 37, 1–10, 2005.

Крейг, Х. и Гордон, Л.I. Вариации дейтерия и кислорода в океане и морской атмосфере, в: Стабильные изотопы в океанографических исследованиях и палеотемпературах, Consiglio nazionale delle richerche, Laboratorio di geologia nucleare, Пиза, 1965.

Dee, DP, Uppala, SM, Симмонс, AJ, Беррисфорд, П., Поли, П., Кобаяши, С., Андрэ У., Бальмаседа, AM, Бальзамо, Г., Бауэр, П., Бехтольд, П., Бельяарс, ACM, ван де Берг, Л., Бидло, Дж., Борман, Н., Делсол, К., Драгани, Р., Фуэнтес, М., Гир, А.J., Haimberger, L., Healy, SB, Hersbach, H., Hólm, EV, Isaksen, L., Kållberg, P., Köhler, M., Matricardi, M., McNally, AP, Monge-Sanz, BM , Моркрет, Дж. Дж., Парк, Б. К., Пьюби, К., де Росне, П., Таволато, К., Тепо, Дж. Н., и Витарт, Ф .: Реанализ ERA-Interim: конфигурация и производительность системы усвоения данных. QJ Рой. Meteorol. Soc., 137, 553–597, https://doi.org/10.1002/qj.828, 2011.

Дуино, А., Тецлафф, Д., Манета, М., Куппель, С., Шульте-Биспинг, Х.и Soulsby C.: Экогидрологическое моделирование с EcH 2 O-iso для количественной оценки воздействия лесов и пастбищ на водное разделение и возраст потоков, Hydrol. Process., 33, 2174–2191, https://doi.org/10.1002/hyp.13480, 2019.

Fatichi, S., Pappas, C., and Ivanov, VY: Моделирование взаимодействий между водными тканями и водой: экогидрологические исследования. обзор из призыва к глобальному масштабу, WIREs Water, 3, 327–368, https://doi.org/10.1002/wat2.1125, 2016.

Филиппа, Г., Маджони, М., Занини, Э. , и Фреппаз М.: Анализ непрерывных профилей температуры снега с автоматических метеостанций в Валле-д'Аоста (северо-запад Италии): неопределенности и приложения, Cold Reg. Sci. Technol., 104–105, 54–62, https://doi.org/10.1016/j.coldregions.2014.04.008, 2014.

Gray, DHM и Male, DH: Удаление и сток снежного покрова, в: Handbook of snow, Pergamon Press, Willowdale, Ontario, Canada, 1981.

Guttorp, P. и Xu, J .: Изменение климата, тенденции к экстремальным явлениям и оценка модели для длинных временных рядов температур из Швеции, Environmetrics, 22, 456–463, https: // doi.org / 10.1002 / env.1099, 2011.

Харман, К. Дж .: Распределение времени прохождения и перенос в зависимости от времени: Теория и применение к переносу хлоридов в водоразделе в зависимости от хранения, Водные ресурсы. Res., 51, 1–30, https://doi.org/10.1002/2014WR015707, 2015.

Янссон, П. Э .: Руководство пользователя модели SOIL: второе издание, Шведский университет сельскохозяйственных наук, Департамент почвоведения, Отдел сельскохозяйственной гидротехники, Уппсала, Швеция, 1998.

Юмикис, А.Р .: Thermal Geotechnics, Rutgers University Press, Нью-Брансуик, Нью-Джерси, 375 стр., 1977 г.

Карлсен, Р., Зайберт, Дж., Грабс, Т., Лаудон, Х., Бломквист, П., и Бишоп, К .: Предположение о равномерном удельном расходе: небезопасно в любое время ?, Hydrol. Process., 30, 3978–3988, https://doi. org/10.1002/hyp.10877, 2016a.

Карлсен, Р. Х., Грабс, Т., Бишоп, К., Баффам, И., Лаудон, Х., и Зайберт, Дж .: Ландшафтный контроль изменчивости пространственно-временного расхода в бореальном водосборе, Водные ресурсы.Res., 52, 6541–6556, https://doi.org/10.1002/2016WR019186, 2016b.

Крог, С. и Помрой, Дж .: Последние изменения гидрологического цикла арктического бассейна на переходе тундра-тайга, Hydrol. Earth Syst. Sci., 22, 3993–4014, https://doi.org/10.5194/hess-22-3993-2018, 2018.

Кундзевич, З.В., Мата, Л.Дж., Арнелл, Н.В., Дёлл, П., Кабат, П., Хименес, Б., Миллер, К.А., Оки, Т., Сен, З., и Шикломанов, И.А.: Ресурсы пресной воды и их управления, в: Изменение климата 2007: воздействия, адаптация и уязвимость, Вклад Рабочей группы II в Четвертый оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата, отредактированный: Парри, М.Л., Канциани, О.Ф., Палутикоф, JP, ван дер Линден, П.Дж., и Хансон, CE, Cambridge University Press, Кембридж, Великобритания, 173–210, 2007.

Куппель, С., Тецлафф, Д., Манета, MP и Soulsby, C .: EcH 2 O-iso 1.0: изотопы воды и отслеживание возраста в распределенной экогидрологической модели на основе процессов, Geosci. Model Dev., 11, 3045–3069, https://doi.org/10.5194/gmd-11-3045-2018, 2018a.

Куппель, С., Тетзафф, Д., Манета, М. П., и Соулсби, Ч .: Что мы можем узнать из калибровки по нескольким данным экогидрологической модели, основанной на процессах ?, Environ.Модель. Программное обеспечение, 101, 301–316, https://doi.org/10.1016/j.envsoft.2018.01.001, 2018b.

Курылык, Б. и Хаяси, М.: Улучшенные поправочные коэффициенты уравнения Стефана для учета накопления ощутимого тепла во время замерзания или оттаивания почвы, Permafrost Periglac. Process., 27, 189–203, https://doi.org/10.1002/ppp.1865, 2016.

Лаудон, Х. и Оттоссон Лефвениус, М .: Добавление снега к изображению - предоставление дополнительных данных о зимних осадках для база данных исследования водосборного бассейна Криклана, Hydrol. Process., 30, 2413–2416, https://doi.org/10.1002/hyp.10753, 2016.

Laudon, H., Sjöblom, V., Buffam, I., Seibert, J., and Mörth, М .: Роль масштаба водосбора и ландшафтных характеристик в формировании стока бореальных водотоков, J. Hydrol., 344, 198–209, https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2007.07.010, 2007.

Лаудон, Х., Таберман, И., Агрен, А., Футтер, М., Оттоссон-Лефвениус, М., и Бишоп, К.: Исследование водосборного бассейна Криклана - флагманская инфраструктура для гидрологии, биогеохимии и исследований климата в северном пейзаже, водные ресурсы.Res., 49, 7154–7158, https://doi.org/10.1002/wrcr.20520, 2013.

Лаудон, Х., Спенс, К., Баттл, Дж., Кэри, С. К., Макдоннелл, Дж. Дж., Макнамара, Дж. П., Соулсби, К., и Тецлафф, Д .: Сохраните северные водосборы в высоких широтах, Nat. Geosci., 10, 324–325, 2018.

Ли Т. Дж. И Пилке Р. А. Оценка удельной влажности поверхности почвы, J. Appl. Meteorol., 31, 480–484, 1992.

Lindström, G., Bishop, K., and Ottosson Löfvenius, M . : Мороз почвы и сток в Свартбергете, северная Швеция - измерения и анализ моделей, Hydrol.Process., 16, 3379–3392, https://doi.org/10.1002/hyp.1106, 2002.

Лю, X., Сан, Г., Митра, Б., Ноормец, А., Гавацци, М.Дж. , Домек, Ж.-К., Халлема, Д.У., Ли, Дж., Фанг, Ю., Кинг, Дж. С., и МакНалти, С. Г.: Засуха и прореживание имеют ограниченное влияние на эвапотранспирацию в сосновых плантациях T на юго-восточная прибрежная равнина США, Agr. Лесная метеорология, 262, 14–23, https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2018.06.025, 2018.

Манета, М. П. и Сильверман, Н.Л .: Пространственно распределенная модель для моделирования динамики воды, энергии и растительности с использованием информации из региональных климатических моделей, Earth Interact., 17, 1–44, 2013.

Максвелл, Р.М., Кондон, Л.Е., Данеш-Язди, М. ., и Bearup, LA: Изучение смешивания исходной воды и переходных распределений времени пребывания оттока и эвапотранспирации с помощью интегрированной гидрологической модели и подхода частичного отслеживания лагранжа, Ecohydrology, 12, e2042, https://doi. org/10.1002/eco.2042 , 2019.

Маккей М., Бекман Р. и Коновер В.: Сравнение трех методов выбора значений входных переменных при анализе выходных данных компьютерного кода, Technometrics, 21, 239–245, https://doi.org/10.2307 / 1268522, 1979.

Мелёйсунд, В., Лейра, Б., Хойзет, К.В., и Лисё, К.Р.: Прогнозирование плотности снега с использованием метеорологических данных, Meteorol. Appl., 14, 413–423, https://doi.org/10.1002/met.40, 2007.

Пирсон, Р. Г., Филлипс, С. Дж., Лоранти, М. М., Бек, П. С. А., Дамулас, Т., Найт, С. Дж., И Гетц, С. Дж .: Изменения арктической растительности и связанные с ними обратные связи при изменении климата, Nat. Клим. Change, 3, 673–677, 2013.

Peralta-Tapia, A., Soulsby, C., Tetzlaff, D., Sponseller, R., Bishop, K., и Laudon, H .: Гидроклиматические воздействия на не- стационарное распределение времени прохождения в бореальном водосборе, J. Hydrol., 543, 7–16, https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2016.01.079, 2016.

Пиовано, Т. , Тецлафф, Д., Ала-ахо, П., Баттл, Дж., Митчелл, К.П. Дж. И Соулсби, Ч .: Тестирование пространственно распределенной модели стока с использованием индикаторов на водосборе под влиянием снега: Влияние многокритериальной калибровки на возраст водотока, Hydrol. Process., 32, 3089–3107, https://doi.org/10.1002/hyp.13238, 2018.

Pomeroy, J., Gray, DM, Brown, T., Hedstrom, NR, Quinton, WL, Granger , Р.Дж., и Кэри, С.К .: Гидрологическая модель холодных регионов: платформа для базирования представления процесса и структуры модели на физических доказательствах, Hydrol. Процесс., 21, 2650–2667, https://doi.org/10.1002/hyp.6787, 2007.

Riche, R. и Schneebeli, M .: Теплопроводность снега, измеренная тремя независимыми методами, и соображения анизотропии, Криосфера , 7, 217–227, https://doi.org/10.5194/tc-7-217-2013, 2013.

Шлезингер, WH, Ясечко, S .: Транспирация в глобальном круговороте воды, Agr. Forest Meteorol., 189–190, 115–117, https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2014. 01.011, 2014.

Schöne, B.R., Dunca, E., Mutvei, H., и Norlund, U .: 217-летний рекорд летней температуры воздуха, восстановленный по пресноводным жемчужницам (M. margarifitera, Швеция), Quaternary Sci. Rev., 23, 1803–1816, г. https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2004.02.017, 2004.

Сохейр, Х., Фаргес, Ж.-Л., и Пит-Лаханье, Х .: Улучшение репрезентативности Морриса Метод эшелонирования «воздух-старт-орбита», Протокол ИФАК, 47, 7954–7959, https://doi.org/10.3182/20140824-6-ZA-1003.01968, 2014.

Sprenger, M., Tetzlaff, Д., Баттл, Дж., Лаудон, Х. и Соулсби, Ч .: Вода стареет в критической зоне долгосрочных экспериментальных участков в северных широтах, Hydrol. Earth Syst. Sci., 22, 3965–3981, https://doi.org/10.5194/hess-22-3965-2018, 2018a.

Sprenger, M., Tetzlaff, D., Buttle, J., Carey, SK, McNamara, JP, Laudon, H., Shatilla, NJ, и Soulsby, C .: Хранение, смешивание и потоки воды в критических зона через северную среду, определенную стабильными изотопами почвенной воды, Hydrol. Процесс., 32, 1720–1737, https: // doi.org / 10.1002 / hyp.13135, 2018b.

Стадник Т., Делавау К., Коувен Н. и Эдвардс Т. В. Д .: На пути к калибровке и проверке гидрологической модели: моделирование стабильных изотопов воды с использованием модели isoWATFLOOD, Hydrol. Process., 27, 3791–3810, 2013.

Sterte, EJ, Johansson, E., Sjöberg, Y., Karlsen, RH, и Laudon, H .: Взаимодействие грунтовых и поверхностных вод в разных масштабах в бореальном ландшафте исследовано с использованием метод численного моделирования, J. Hydrol., 560, 184–201, https: // doi.org / 10.1016 / j.jhydrol.2018.03.011, 2018.

Штурм, М., Тарас, Б., Листон, Г.Е., Дерксен, К., Йонас, Т., и Ли, Дж .: Оценка водного эквивалента снега Использование данных о высоте снежного покрова и климатических классов, J. Hydrometorol., 11, 1380–1394, https://doi.org/10.1175/2010JHM1202.1, 2010.

Тецлафф, Д., Баттл, Дж., Кэри, С. К., ван Хейджворт, М. Х., Лаудон, Х., Макнамара, JP, Митчелл, С. П., Спенс, К. , Габор, Р. С., и Соулсби, К.: предварительная оценка разделения воды и экогидрологической связи в северных истоках с использованием стабильных изотопов и концептуальных моделей стока, Hydrol.Process., 29, 5153–5173, 2015.

Tetzlaff, D., Piovano, T., Ala-Aho, P., Smith, A., Carey, SK, Marsh, P., Wookey, PA, Street, Л.Е. и Соулсби, К.: Использование стабильных изотопов для оценки времени в пути в арктическом водосборе с ограниченным объемом данных: проблемы и возможные решения, Hydrol. Process., 32, 1936–1952, https://doi.org/10.1002/hyp.13146, 2018.

USACE - Инженерный корпус армии США: Северо-Тихоокеанский дивизион: гидрология снега, Сводный отчет исследования снега, Портленд, Орегон, 1956.

van Huijgevoort, M.H.J., Tetzlaff, D., Sutanudjaja, E.H. и Soulsby, C .: Использование данных трассера с высоким разрешением для ограничения оценок запасов воды, потока и возраста в модели пространственно распределенных дождевых осадков-стока, Hydrol. Process., 30, 4761–4778, https://doi. org/10.1002/hyp.10902, 2016.

Веняляйнен, А., Туоменвирта, Х., Хейкинхеймо, М., Келломяки, С., Пелтола, Х., Страндман, Х., и Вяйсянен, Х .: Влияние изменения климата на морозостойкость почвы под снежным покровом в лесном ландшафте , Клим.Res., 17, 63–72, 2001.

Vogt, HJ: Isotopentrennung bei der Verdunstung von Wasser, Staatsexamensarbeit, Institut für Umweltphysik, Гейдельберг, Германия, 1976.

Waite, W., Gilbert, L., Winters, W., and Mason, D.: Оценка температурного диффузии удельная теплоемкость по данным теплопроводности игольчатого зонда, Rev. Sci. Instrum., 77, 044904, https://doi.org/10.1063/1.2194481, 2006.

Ву, М .: Влияние изменчивости и изменения климата на водно-болотные угодья Канады, Can. Водный ресурс.J., 17, 63–69, https://doi.org/10.4296/cwrj1701063, 2013.

Чжан, X. и Сун, С. Ф .: Влияние процессов замерзания / оттаивания почвы на водный и энергетический баланс, Adv. Атмос. Sci., 28, 169–177, 2011.

Zhang, X., Sun, SF, and Xue, YK: Разработка и тестирование параметризации мерзлого грунта для исследования холодных регионов, J.

Ответить

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *