5.3. Температурный режим торфяной залежи Западно- Сибирских болот

Температурный режим торфяной залежи Западно-Сибирских болот изучен крайне слабо. Стационарные наблюдения ведутся лишь на Тю­менской болотной гидрометеорологической станции, расположенной в зо­не плоских евтрофных и мезотрофных осоково-гипновых болот. Экспеди­ционные наблюдения, обычно кратковременные, эпизодически выполня­ются в разных районах Западно-Сибирской равнины (см. табл. 1.1).

Температурный режим неосушенных болот ЕТС в той или иной мере рассматривается в работах [12, 72, 170, 203], а болот Западной Сибири — в работах [198, 203].

В настоящей работе дается характеристика температурного режима болот, находящихся в разных частях Западно-Сибирской равнины (се­верной,центральной и южной), преимущественно по материалам наблю­дений Западно-Сибирской экспедиции ГГИ.

5.3.1. Температурный режим болот северной части равнины.

Температурный режим торфяных залежей болот этой территории, рас­положенной в зоне многолетней мерзлоты, имеет свои особенности, про­являющиеся прежде всего в малой глубине распространения суточных колебаний температуры и в наличии в течение всего года отрицательных температур на глубине свыше 60 см.

Наблюдения за температурой торфяной залежи в этой зоне велись Западно-Сибирской экспедицией ГГИ в двух пунктах: на полигональном болоте в районе пос. Тазовского и на массиве, расположенном на границе зоны крупнобугристых и выпуклых олиготрофных болот вблизи оз. Нум­то. Описание болот зоны многолетней мерзлоты было дано в разд. 2. На­блюдения на полигональном болоте были начаты Ю/УП 1971 г. при тол­щине оттаявшего слоя залежи около 20 см и закончены 31/УП. Комплект электротермометров был установлен на глубинах 2, 5, 10, 15, 20, 40, 80, 120 и 160 см от поверхности. Поверхность исследуемого полигона харак­теризуется мелкокочковатым микрорельефом. Кочки, покрытые мха­ми и лишайниками, высотой 5—15 см и диаметром 15—20 см, занима­ют до 40% площади полигона. Кустарничковый покров (багульник, мо­рошка, подбел) разреженный, сомкнутостью 20°/о, и только на кочках

159

сомкнутость его достигает 60—70%- Сплошной лишайниково-моховой покров характеризуется лишь незначительной примесью на кочках зеле­ных и сфагновых мхов.

Наблюдения на втором, указанном выше, болотном массиве велись в 1964 г. (начаты 9/УШ при толщине оттаявшего слоя залежи около 40 см и закончены 20/1Х). Электротермометры были установлены в сфагново- кустарничково-лишайниковом микроландшафте. Микрорельеф участка

Рис. 5.19. Ход радиационного баланса, температуры воздуха и темпе­ратуры торфяной залежи в течение суток. Полигональное болото в районе пос. Тазовского. 1971 г.

/ — радиационный баланс; 2 — температура воздуха; 3 — температура торфяной залежи на поверхности болота; 4, .5, ь, 7 — соответственно на глубинах 5, 10, 15

и 20 см.

наблюдений мелкокочковатый, средняя высота кочек порядка 10 см. Рас­тительность представлена мхами, среди которых преобладает сфагнум, на кочках лишайник; из кустарничков на кочках — багульник, Кассандра, карликовая березка, подбел; в понижениях — редкий подбел; из трав — пушица.

Суточный ход температуры на поверхности болота и на различных глубинах показан на рис. 5.19. На этом же рисунке приведен ход темпе­ратуры воздуха и радиационного баланса. На поверхности болота макси­мум температуры наблюдается между 12 и 14 ч, минимум — между 0 и 2 ч. С глубиной происходит запаздывание сроков экстремальных значе­ний температуры (по времени), что подтверждается данными, приведен­ными в табл. 5.6. На глубине 15 см максимум температуры наблюдается в среднем на 7 ч позже, чем на поверхности. Это свидетельствует о низ­ких коэффициентах температуропроводности деятельного слоя болот.

160

Таблица 5.6

Время наступления (числитель) и значения (знаменатель) экстремальных температур торфяной залежи иа различных глубинах в течение отдельных суток. Полигональное болото 1971 г.

Максимальная температура, °С [ Минимальная температура, "С | Амплитуда, °С

глубина, см

Дата	поверх­ность	2	5	10	15	20	поверх иость	2	5	10	15	20	поверх­ность	2	5	10	15	20
13/УШ	12	15	16	17	18		1	3	4	5			28,5	13,4	5,1	3,4	1,1	0,2
	32,5	16,2	7,9	2,7	2,7	0,0	4,0	1,6	2,8	2,5	1,6	0,2
19/УН	12	14	17	18	19		2	2	3	3	6		34,8	21,2	8,3	4,0	2,0	0,5
	35,0	23,0	11,8	7,0	4,8	1,2	0,2	1,8	3,5	3,0	2,8	0,7
2/УШ	12	13	16	17	18		~	3	4	4	6		21,1	11,4	4,3	5,3	2,3	0,9
	29,5	17,4	10,4	11,0	7,0	4,2	8,4	6,0	6,1	5,7	4,7	3,3
З/УШ	12	12	13	13	19		2	3	4	4	6		19,3	10,1	3,3	4,6	1,5	0,3
	28,7	17,2	10,8	11,4	7,3	4,5	9,4	7,1	7,5	6,8	5,8	4,2
9/УШ	13	13	17	18	21		2	4	4	4	6		29,5	17,1	8,9	4,5	1,2	0,9
	35,3	22,3	16,2	10,5	7,5	5,2	5,8	5,2	7,3	6,0	6,3	4,3
10/УШ	13	13	18	15	16		2	3	4	5	5		26,4	15,2	4,2	3,4	1,4	0.3
	31,4	21,0	12,2	11,4	8,0	5,3	5,0	5,8	8,0	6,6	6,9
28/УШ	13	13	14	17	22		2	3	3	5	6		7,5	4,7	1,5	0,9	0,4	1,0
	9,3,	6,2	5,8	4,2	5,1	4,5	1,8	1,5	4,3	3,3	4,7	3,5
Среднее за­паздыва­ние на­ступления экстре­мальных темпера­тур с уве­личением глубины, ч	0	1,0	3,5	4,0	7,0		0	1,0	2,0	2,5	6,0

Таблица 5.7

Значения коэффициентов температуропроводности верхнего слоя торфяной залежи полигонального болота. 1971 г.

Глубина горизонтов от поверхности, см

Дата

0-2

2—5

5—10

10-15

15—20

13/УИ 19/УП 2/У1П З/УШ 9/УШ Ю/УШ 28/УШ

0,00025

0,00059

0,00040

0,0036

0,00050

0,00047

0,00063

0,00036

0,00038

0,00033

0,0027

0,00058

0,00020

0,00022

0,0061 0,0018

0,0026

0,00182

0,0073

0,0020 0,0455

0,0018 0,0018

0,0014 0,0013

0,00059 0,0073

0,00050 0,0121

0,00114 0,0091

Суточная амплитуда колебаний температуры на разных глубинах ме­няется в широких пределах: от 34,8°С на поверхности болота до 0,2°С на глубине 20 см. Таким образом, глубина распространения суточных изме­нений температуры на рассматриваемых полигональных болотах не пре­вышает 20—25 см. В табл. 5.7 приведены значения коэффициентов тем­пературопроводности деятельного слоя полигональных болот, вычислен­ные на основании данных табл. 5.6 по зависимости

где А_г — амплитуда температуры на глубине г\ А₀ — амплитуда темпе­ратуры на поверхности болота; кг — коэффициент температуропроводно­сти, см²/с; т — время, с.

Коэффициенты температуропроводности деятельного слоя в сфагново- кустарничково-лишайниковых микроландшафтах полигональных болот на порядок меньше, чем коэффициенты температуропроводности верх­него слоя залежи в грядово-озерковом комплексе выпуклых олиготроф­ных болот (табл. 5.7, 5. 12). Последнее объясняется повышенной влаж­ностью торфяной залежи полигональных болот. Аналогичный темпера­турный режим торфяных залежей болот наблюдается также на границе зон крупнобугристых и олиготрофных сфагновых болот (район Сибир­ских Увалов) в микроландшафтах, имеющих остаточную многолетнюю мерзлоту. Суточный ход температуры торфяной залежи на болоте этого района при глубине ее оттаивания около 50 см показан на рис. 5.20. Зна­чения температуры на разных глубинах и характер ее изменения здесь очень близки к суточным колебаниям температуры на полигональных болотах (рис. 5.19). На сходство температурного режима болот рассмат­риваемых районов указывают также данные, приведенные в табл. 5.8.

Наличие мерзлого горизонта в нижних слоях деятельного слоя торфя­ной залежи сказывается на плавности кривой хода среднесуточной тем­пературы по глубине. Вблизи мерзлого горизонта (рис. 5.21) наблюда­ется довольно резкий перелом кривой, что объясняется большими поте­рями тепла в этом слое на оттаивание мерзлоты.

Сравнение суточных амплитуд температуры торфяных и минеральных грунтов этой зоны (табл. 5.9) показывает, что на всех глубинах амплитуда

(5.13)

162

/?кал/(см²-ч,

Рис. 5.20. Ход радиационного баланса, температуры воздуха и темпе­ратуры торфяной залежи в течение суток. Сфагново-кустарничково-ли- шайниковый микроландшафт в районе оз. Нумто. 1964.

1 — радиационный баланс; 2 — температура воздуха; 3— температура торфяной за- лежн на поверхности болота; 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 — соответственно на глубинах 2,5, 5,

10, 15, 20, 30 И 40 см.

Нем

Рис. 5.21. Распределение среднесуточной температуры торфяной залежи по глубине.

Полигональное болото в районе пос. Тазовского (а): 1, 2, 3, 4 — соответственно 16/УП, 26/УП, 11/УШ и ЗО/УШ 1971 г. Сфагиово-кустариичково-лишайииковый микроландшафт (б) и сухо­дольный участок в районе оз. Нумто (в)\ 1. 2, 3, 4 — соответственно 9/VIII, 20/VIII, 5/1Х, 20/1Х 1964 г. Суходольный участок, покрытый лишайником, в районе пос. Пангода (г): 1, 2, 3, 4 — со­ответственно 1, 4, 15 и 31/УШ 1972 г.

Таблица 5.8

Среднедекадная температура торфяных и минеральных почво-грунтов

Глубина, см

Месяц, декада	поверх­ность	2	5		10	15	20	30	40	60	80	120	160
	Район пос.			Тазовского (устье р. Таза). Полигональное болото. 1971 г.
VII 2	16,3	10,6	7,1		5,6	3,0	0,4	—	—0,8	—1,8	-2,3	-3,2	—4,2
3	10,0	7,6	6,4		4,8	4,2	2,7	—	—0,4	-1,6	—2,0	-2,8	—3,8
VIII1	17,5	11,8	8,8		8,1	6,1	4,4	—	—0,2	-1,3	-1,8	-2,5	—3,4
2	13,4	9,7	8,4		6,8	6,8	5,1	—	-0,1	—1,2	—1,6	—2,3	—3,2
3	7,8	5,5	6,1		4,8	5,7	4,3	—	0,2	—1,1	—1,4	—2,2	—2,9

Район пос. Нумто (Сибирские Увалы). 1964 г. Болото (сфагиово-кустарничково-лишайниковый микроландшафт)

VIII 2	8,3	—	6,5	5,3	5,6	4,2	4,4	1,7	—	—	—	—
3	9,7	—	7,5	6,0	6,3	4,7	4,5	2,2	—	—	—	—
IX 1	7,4	—	7,5	7,1	5,6	4,9	4,8	2,7	—	—	—	—
2	8,3	—	7,0	6,2	5,3	4,7	4,6	2,7	—	—	—	—

Суходол

VIII 2	10	—	—	—	—	9,8	—	9,7	—	9,5	—	8,8
3	11	—	—	—	—	9,9	—	9,4	—	8,5	—	8,4
IX 1	8	—	—	—	—	8,4	—	8,4	—	7,8	—	8,4
2	9	—	—	—	—	8,4	—	8,4	—	7,2	—	8,1

Район пос. Пангоды (бассейн р. Правой Хетты) 1972 г. Суходол*

VIII 1	18,0	—	10,5	10,1	9,6	9,1	—	6,6	—	4,3	2,5	1,6
2	14,9	—	10,1	9,8	9,4	8,9	—	7,5	—	5,6	3,8	2,6
3	11,1	—	8,3	8,1	7,8	7,7	—	6,6	—	5,5	4,3	3,5

* Измерение температуры иа глубинах до 20 см производилось коленчатыми тер мометрами, а на глубине 40 см и более — термисторами.

Таблица 5.9

Амплитуда суточных колебаний температуры на болоте* и суходоле в районе оз. Нумто за период с 9/УШ по 20/1Х 1964 г.

Глубина, см	Болото				Суходол				Лс ^б
	средняя лб	макси­мальная	мини­мальная	средняя А с		макси­мальная	мини­мальная
Поверхность	11,3	34,2	3,2	9,0		24,2	0,4	0,8
20	0,3	0,7	0,0	1,3		3,4	0,3	4,3
40	0,2	0,8	0,0	0,9		2,4	0,2	4,5

* Сфагново-кустарничково-лишайинковый микролаидшафт.

164

колебания температур торфяной залежи меньше, чем в минеральных грунтах. Так, на глубине 20 см отношение амплитуд равно 4,3, на

глубине 40 см — 4,5. На поверхности болота амплитуда колебания суточ­ных температур несколько больше, чем на суходоле, что объясняется весьма низкой температуропроводностью самого верхнего (1—2 см) слоя торфяной залежи. Малая температуропроводность деятельного слоя рас­сматриваемых болот (табл. 5.14) обусловливает медленное прогревание торфяной залежи, и особенно ее нижних горизонтов, в летний период. Это подтверждается данными, приведенными в табл. 5.10 и на рис. 5.22. На­блюдения в районе оз. Нумто также свидетельствуют (см. рис. 5.19) о слабом прогревании торфяной залежи на участках с многолетней мерз­лотой.

Таблица 5.10

Температуры торфяной залежи на разных глубинах в начале и конце периода наблюдений (11/У11—31/УН1). Полигональное болото в районе пос. Тазовского

Глубина, см	40			60		80		120			160
Дата		11/VII	31/ VIII	11/УП	31/ VIII	11/УН	31/ VIII	11/УН	31/ VIII	11/УН		31/ VIII
Температура,°С		—0,8	0,6	2,0	—1,0	—2,3	-1,3	—3,2	—2,1	-4,3		-2,8
Разность темпе- тур, °С	1,4			1,0		1,0		1,1			1,5

Как показал анализ температур воздуха по метеостанции Тазовский за многолетний период наблюдений, 1971-й год по температурным усло­виям зимы (2( —/) = — 4832° С) был несколько холоднее среднего года (2( — I) = — 4400°С), а по температурным условиям лета (2(-К) = — + 1070° С)—близок к нему (2(-И) = + 1029° С). Поэтому приведенная выше характеристика температурного режима полигональных болот, а также данные по температуре их торфяной залежи, содержащиеся в табл. 5.8, могут быть отнесены к средним условиям и использованы в ка­честве первого приближения при оценке теплового режима этих болот.

В связи с отсутствием непосредственных наблюдений за температур­ным режимом болот рассматриваемой территории была сделана попытка подойти к оценке теплового режима болот по данным наблюдений сете­вых метеостанций. На рис. 5.23 представлена связь среднесуточных тем­ператур поверхности болота и суходола( метеоплощадка). Разброс точек на графике довольно велик, что, по-видимому, объясняется недостаточ­ной точностью самих измерений, особенно на болотах. Вследствие этого точность определения температуры поверхности болота по такой связи от­носительно низка (средняя квадрэтическая ошибка около 1,2—1,5°С). Приведенный график вполне определенно показывает, что температура поверхности болот в среднем на 1°С ниже температуры поверхности су­ходольных участков. Это обстоятельство следует принимать во внимание при характеристике температурного режима болот в летние месяцы (июль—сентябрь) по имеющимся данным наблюдений за температурой поверхности почво-грунтов на суходолах. Поскольку такие наблюдения

165

ЧцкалДсм'сутки) 1%

на метеостанциях, расположенных в зоне многолетней мерзлоты, очень редки, широко использовать приведенный выше график (рис. 5.23) для определения температуры болот не представляется возможным.

По данным экспедиционных наблюдений были построены связи меж­ду температурой поверхности болота и температурой воздуха. Анализ связей среднесуточных и среднедекадных температур показал, что луч­шей и пригодной для расчета является связь между среднедекадными значениями температуры (рис. 5.24). При построении этого графика использованы данные наблюдений в районе пос. Тазовского (пять декад наблюдений) и в районе оз. Нумто (четыре декады наблюдений). По гра-

8 12 Суходол

Рис. 5.23. Связь между температурами поверхности минеральных и торфяных почво-грунтов (сфагново-кустарнич- ково-лишайниковый микроландшафт) в районе оз. Нумто. 1964 г.

/ — среднесуточные, 2 — среднеиеитадные.

2О(,_п0Ъ°С

			" /	/
	•
	/	•		э 1 »2 >1? —
	/

к 8 12 16 Температура воздуха

Рис. 5. 24. Связь между среднедекад­ными температурами поверхности торфяной залежи и температурами воздуха.

I — полигональное болото в районе пос. Тазовского, 1971 г.; 2 — сфагйово-кустар- ничково-лишайииковый микроландшафт в районе оз Нумто, 1964 г.; 3— среднемесяч­ные значения.

фику можно проследить характер связи между температурами воздуха и поверхности болота: при температуре воздуха выше 12° С поверхность болота на 1—2° С теплее воздуха, при температуре воздуха ниже 12° С — на столько же градусов холоднее. Такой характер связи объясняется как низкой теплопроводностью поверхностного слоя торфяной залежи, так и малыми теплозапасами деятельного слоя болот.

Зависимость между температурами на глубине 5 см и на поверхности болот (рис. 5.25) имеет следующий вид:

*„= 0,28/_пов +4,4, (5.14)

где ?пов и /5 — среднедекадная температура соответственно на поверхно­сти болота и на глубине 5 см.

На рис. 5.25 приведены графики связи среднедекадных температур на различных глубинах деятельного слоя торфяной залежи: на поверхно­сти и 5 см, на 5 и 10 см, на 10 и 15 см, на 15 и 20 см, на 20 и 40 см. Анализ графиков показывает, что прямые связи температур на глубинах 5 и 10, 10 и 15, 15 и 20 см имеют одно и то же аналитическое выражение:

167

б'и 74

• 1 о 2

. • /

\ /

уллз

/

\

О ,—""«

с о <

|

оЯ

•ч /

о/ »

/

V

/

• • /

У

%

/

/•

1

у

У/ Ор

•

• '

ч о г

О 2 Ч 6 8 101₅°С

О

л.

6 Ь₁₅°С

Рис. 5.25. Связь между средиедекадными температурами торфяной залежи на различных глубинах.

1 — полигональное болото в районе пос. Тазовского, 1971 г. 2 — сфагно во-кустарничково-лишайниковый мнкроландшафт в районе оз. Нумто,

1964 г.

/_г+5 = 1,Ш_г-2,1,

(5.15)

где г — любая глубина от поверхности.

Указанная зависимость может быть использована лишь для расчета температуры торфяной залежи на глубинах 10, 15 и 20 см.

Связь между температурами на глубине 20 и 40 см оказалась очень слабой (рис. 5.25), что объясняется влиянием мерзлого слоя, находив­шегося в период наблюдений на глубине около 40 см. Выражения (5.14) и (5.15) и рис. 5.24 позволяют по данным наблюдений за температурой воз­духа на метеостанциях определить температуру поверхности болота и на разных глубинах деятельного слоя.

Нем

<Ю_Г

30 -

20 г

10 - / /

I [ I I I I 1 1

0 200 400 600 800 1000 12001(+1)° С

Рис. 5.26. Зависимость глубины оттаивания мерз­лых грунтов от суммы положительных температур.

Полигональное болото в районе пос. Тазовского, 1971 г.

Эти зависимости могут быть использованы для приближенной оценки температурного режима болот в зоне многолетней мерзлоты в период ее прогревания. При этом следует иметь в виду, что они справедливы лишь для оттаявшего слоя. Поэтому при определении температуры болот на разных глубинах необходимо знать глубину оттаивания залежи на мо­мент расчета. Последняя может быть получена по графику связи # = /2(-К)] (рис. 5.26) заимствованному из работы [135].

5.3.2. Температурный режим болот центральной части равнины. Эта территория, как и северная часть равнины, характеризуется отрицатель­ной среднегодовой температурой воздуха и в то же время отсутствием многолетней мерзлоты, что и обусловливает некоторые особенности тем­пературного режима болот этого региона по сравнению с тепловым ре­жимом как более северных, так и более южных болот Западно-Сибирской равнины.

Наблюдения за температурой торфяной залежи в обширной зоне оли­готрофных сфагновых болот (с широким распространением грядово-мо- чажинных и грядово-озерковых комплексов), занимающей всю централь­ную часть равнины, проводились на двух массивах: Мортымьинском (бассейн р. Конды) и Самотлорском (междуречье Ваха и Ватинского Егана). На первом из них наблюдения велись на грядах в грядово-моча- жинном комплексе в летние периоды 1965 и 1966 гг., на втором — в гря- дово-озерковом комплексе с 1967 по 1973 г. Описание болотных ком­плексов дано в приложении 1. Для измерения температуры на разных

169

IX

Рис. 5.27. Суточный ход температуры торфяной залежи в грядово-озерковом комплексе (гряда). Сургутское Полесье, 1968 г. I — радиационный баланс, 2 —- температура поверхности торфяной залежн; 3, 4, 5, 6, 7, В — соответственно на

глубинах 5, 10, 15, 20, 30 и 60 см.

Таблица 5.11

Время наступлении (числитель) н значения (знаменатель) экстремальных суточных температур на различных глубинах деительного слоя в течение суток. Грядово-озерковый комплекс, грида сфагново-кустарничковая, облесенная сосной. 1968 г.

Дата

Максимальная температура, °С

Минимальная температура,°С

Амплитуда, °С

глубина, см

поверх­ность

10

15

20

поверх- . ность

15

20

поверх­ность

10

20

5/УШ 6/УШ

18/УШ

Среднее запаздывание наступления экстремаль­ных температур с уве­личением глубины, ч

13 28,0 13 27,8 12 16,6

15 22,9

16 19,3 15 12,1

16 17,3 19 16,1 18 10,0

18 15,9 20 15,4 19 9,8

21 12 21

12,4 21 8,4

3

5,0 3

7,6 5 0,0

6 11,0

6

12,5 8

4,4

11,8 8 12,6 9

6,3

9

11,9 10 12,5 10 7,1

10 10,2 11 10,6 11 7,4

23,0

20,3 16,6

11,9

6,8 7,7

5,5

3,5 3,7

4,0

2,9 2,7

1,8

1,8 1,0

глубинах залежи использовались термисторы; температура поверхности болота измерялась с помощью термопауков системы АФИ (ПТПП-2К) [136].

Полученные данные говорят о большом сходстве температурного ре­жима этих двух болотных массивов. Это объясняется незначительным раз­личием в климатических условиях районов их расположения и одина­ковыми или очень близкими водно-физическими свойствами торфяной залежи в пределах деятельного слоя. Суточный ход температуры и ради­ационного баланса болота показан на рис. 5.27. Как видно из графика, изменения температуры залежи в течение суток в значительной степени зависят от радиационного баланса. На поверхности болота ход темпера­туры строго повторяет ход радиационного баланса, и время наступления максимумов температуры и радиационного баланса практически совпа­дает. С глубиной колебания температуры постепенно затухают и на глу­бине 30 см не прослеживаются. Значения суточных амплитуд температу­ры на разных глубинах приведены в табл. 5.11. Эти данные использованы

Таблица 5.12

Значения коэффициентов температуропроводности деятельного слоя торфяной залежн. Грядово-озерковый комплекс. Гряды сфагново-кустарннчковые,

облесенные сосной. 1968 г.

Дата	Глубина горизонтов от поверхности, см
	0—5	5-10	10-15	15-20
5/У1П	0,0021	0,0017	0,0091		0,0013
6/VIII	0,0008	0,0020	0,0279		0,0036
15/УШ	0,0045	0,0017	0,0125		0,0013
28/VIII	0,0017	0,0018	0,0079		0,0010

при вычислении коэффициентов температуропроводности деятельного слоя по зависимости (5.13). При сравнении полученных данных с коэф­фициентами температуропроводности деятельного слоя на болотах ЕТС в соответствующих болотных микроландшафтах обнаруживается их большое сходство [171].

Как следует из данных, приведенных в табл. 5.11, по мере роста глу­бины не только уменьшается амплитуда суточных колебаний температу­ры, но и происходит запаздывание наступления экстремальных значений температуры. Так, запаздывание наступления максимальной суточной температуры на глубине 10 см составляет в среднем 5 ч, на глубине 15 см — 6 ч, на глубине 20 см — 8 ч. В отдельных случаях время запазды­вания может несколько отличаться от приведенных выше значений, что объясняется различными величинами радиационного баланса, влажности верхнего слоя и наличием остаточного мерзлого слоя. В отличие от болот зоны многолетней мерзлоты на рассматриваемых болотных массивах про­гревание деятельного слоя залежи происходит несколько быстрее (при тех же или близких значениях радиационного баланса в летние месяцы) вследствие более высоких коэффициентов температуропроводности (табл. 5.12).

Максимумы и минимумы в годовом ходе температуры показаны на рис. 5.28. На поверхности болота и на глубинах до 40 см максимум тем­

172

пературы обычно приходится на июль, а минимум — на ноябрь — де­кабрь. На глубинах более 80 см температура в течение всего года остает­ся положительной. Таким образом, процесс замерзания болот может про­исходить только в верхнем 80-сантиметровом слое. На минеральных почво-грунтах нулевая изотерма опускается значительно ниже 80 см, до­стигая глубины 160 см (рис. 5.29). С глубиной происходит запаздывание

К кал/(см²-декада)

Рис. 5.28. Годовой ход температуры торфяной залежи в грядово-озерковом комп­лексе (гряда). Сургутское Полесье, 1968 г.

1 — радиационный баланс, 2 — температура поверхности торфяной залежи; 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 н 11 — соответственно на глубинах 5, 10, 15, 20, 50, 100, 160, 240 н 370 см.

наступления экстремальных температур. Так, на глубине 40 см сдвиг во времени наступления максимума составляет 9 суток, а на глубине 240 см — 100 суток (табл. 5.13). Сведения о годовых амплитудах колеба­ния температуры торфяной залежи приведены в табл. 5.13. Амплитуда температуры на поверхности болота достигает 34,7°С. Однако с глубиной она быстро уменьшается и на 50 см от поверхности болота составляет всего лишь 6,0°С, а на 370 см — около 1,0°С. В этой же таблице приведе­ны аналогичные данные по температуре минеральных почво-грунтов. Сравнение температур на болотах и суходолах показывает, что на всех

173

Таблица 5.13

Время наступления и значения максимальной среднесуточной температуры на различных глубинах торфяных и минеральных почво-грунтов. Сургутское Полесье. 1968 г.

	Болото					Суходол				Аз
Глуби­на, см	дата	темпе­рату­ра, 'С	запаздывание наступления максимума с увеличением глубииы, сутки	годовая ампли­туда, Аб	дата		темпе­рату­ра, °С	запаздывание наступления максимума с увеличением глубины,сутки	годовая ампли­туда, Ас
Пове­
рхно­сть	16/УИ	24,7	0	34,7	15,16/УИ		30	0	—
5	16/УИ	22,2	0	30,9	16/УИ		25,5	1	—
10	17/VII	18,9	1	27,0	16/УИ		24,0	1	—
15	17/VII	18,0	1	22,8	16/УИ		22,7	1	—
20	17/VII	14,7	1	16,0	16/УП		25,2	1	31,7
25	8/У1И	10,7	23	11,4	—		—	—	—
30	8/УШ	9,8	23	—	—		—	—	—
35	23/ VIII	9,8	38	10,4	—		—	—	—
40	23/ VIII	9,1	38	9,1	17/УП		20,8	2	25,0	2,8
50	27/ VIII	6,6	42	6,3						3,5
60	27/ VIII	6,2	42	6,0	17/УН		18,0	2	21,2
80					23/УП		15,6	7	17,6
100	II дек. IX	5,2	~ 60	4,6	—		—		—
120					' 24/УН		12,8	8	13,7
160	Шдек. IX	4,2	~ 70	2,8	25/УШ		11,4	41	11.4	4.1
240	Шдек. X	3,1	~ 100	0,9	25/УШ		9,4	41	8,6	9,6
320					27/VIII		8,2	43	7,4	12,3
370	I дек. IV	3,4	—	0,6

Примечания 1. На болоте наблюдения проводились на гряде (сфагново-ку- старннчковая, облесенная сосной) грядово-озеркового комплекса.

2. На суходоле начиная с глубины 20 см температура изме­рялась вытяжными термометрами.

без исключения глубинах амплитуда колебания температуры в торфяной залежи меньше, чем в минеральных почво-грунтах, что также свидетель­ствует о более низкой температуропроводности торфяных грунтов.

Как уже отмечалось ранее, сведения о температурном режиме болот центральной части Западной Сибири весьма ограничены ввиду отсутст­вия стационарных наблюдений на болотах. Поэтому для получения более

174

полного представления о температурном режиме торфяных залежей бо­лот этого района была использована изложенная схема расчета темпера­туры на разных глубинах по температуре воздуха.

На рис. 5.30 представлен график связи среднедекадных температур поверхности болота и воздуха на высоте 2,0 м. Коэффициент корреляции связи равен 0,95±0,011, средняя квадратическая ошибка определения температуры поверхности болота составляет 1,8°С.

4°С

Рис. 5.29. Годовой ход температуры минеральных грунтов. Сургутское По­лесье, 1968 г.

/ — температура поверхности; 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 — соответственно на глубинах 5, 10, 20, 40, 60, 80, 120, 160, 240 и 320 см.

Эмпирические зависимости температур на разных глубинах торфяной залежи олиготрофных болот, построенные по типу связей, представлен­ных на рис. 5.25, показали, что вполне удовлетворительные зависимости имеют место лишь до глубины 40 см. На графиках рис. 5.31 точки обра­зуют две линии связи: одна — относится к периоду интенсивного прогре­вания залежи (от начала прогревания до наступления максимальных температур воздуха), вторая — к периоду постепенного охлаждения за­лежи, что обычно наблюдается в августе—сентябре.

Поскольку при построении связей на рис. 5.30 и 5.31 использовались данные наблюдений на болотных массивах, расположенных в разных районах зоны олиготрофных болот, они могут применяться для всех бо-

175

Пределы изменения среднесуточных центральной части Западно-Сибирской равнины

Глубина, см	I	II	III	IV	V	VI
40	0,8— (—0,2)	0,4-(-1,5)	0,2- (-1,4)	(—0,3) —0,2	(—0,1)—0,6	(—0,5)—11,3
60	1,0—0,3	0,7—0,0	(—0,2) —0,4	(—0,2) —0,3	(—0,2) —0,3	(—0,2)—1,6
80	1,3—0,6	1,0—0,3	0,2—0,7	0,1—0,3	0,1—0,3	0,0—0,9
120	2,2—1,2	1,9—1,0	1,4—0,8	0,6—1,2	0,6—1,2	0,4—1,2
160	2,4-1,8	2,4—1,4	2,2—1,3	1,1—1,9	1,0—1,8	0,9—1,4
370	2,6—3,4	3,3—2,9	3,3—2,4	3,4—2,3	2,1—3,1	1,9-3,0

Пределы изменения среднесуточных температур

Болото

Глубина, см	I	II	III	IV	V	VI
40	2,0—1,1	1,6—0,8	1,3—0,7	0,6—3,6	0,6—8,6	5,9—13,3
60	3,1—1,8	2,3—1,5	2,0—1,2	2,3—1,1	1,1—6,9	4,6—11,1
80	4,6—2,7	3,5—2,2	3,4—1,9	1,7—2,9	1,6-6,2	3,7—9,5
120	5,6—3,7	4,4—3,2	3,7—2,8	3,2—2,5	2,4—4,4	3,1—6,7
160	6,6—4,9	5,6—4,3	4,8—3,9	4,3—3,8	3,3—4,2	3,4—5,6
240	7,0—5,8	6,5—5,4	5,9—5,1	5,4—4,7	5,1—4,4	4,4—5,0
320	7,4—6,2	7,3—6,1	• 7,2—5,8	7,0—5,6	6,8—5,3	6,6—5,2

28

24 20 16 12

					/ о
				' о
		О	# У / о	8
	О
	о/				о ^ •2

8 12 16 20 {_в03?^оС'

лотных массивов этой зоны, за исключением участков болот с остаточной мерзлотой. Воз­можность распространения по­лученных эмпирических связей подтверждается также и дан­ными температурных наблюде­ний на болотах ЕТС (болото Ламмин-Суо), представленны­ми на рис. 5.31.

Для характеристики темпе­ратурного режима более глу­боких слоев торфяной залежи на основе анализа и обобще­ния всего имеющегося ма-

Рнс. 5.30. Связь среднедекадной тем­пературы поверхности торфяной зале­жи с температурой воздуха. Сургут­ское Полесье.

1 — 1967, 1968 гг., 2 — 1969, 1970 гг.

176

Таблица 5.14

температур торфяной залежи болот (зона выпуклых олиготрофных болот)

VII	VIII	IX	X	XI			XII
(-0,2) —15,0	14,3—2,3	9,6—1,8	6,7—1,3	8,7—0,4		2,2—0,0
(-0,2) —8,5	9,1— (-0,2)	8,2—0,0	5,7—1,8	4,4—0,8		2,3—0,7
(-0,1) —5,9	7,9-(-0,1)	7,0—0,1	5,3—2,0	3,6—1,0		1,5—0,9
0,4—3,9	6,1—0,4	6,3—0,6	5,5—1,8	4,9—1,6		3,6—1,5
0,9—2,7	0,8—4,7	1,0—5,0	1,8—4,7	2,1—4,7		3,9—2,1
1,9—2,9	1,9—3,0	1,9—2,8	2,0—3,2	2,3—3,2		3,2—2,5

Таблица 5.15

торфяной залежи олиготрофных болот ЕТС. Ламмин-Суо

VII	VIII	IX	X	XI	XII
10,4—15,3	14,9—11,0	14,1-8,1	10,4—4,6	7,8—2,3	3,8—1,6
9,1—13,4	13,4—10,5	12,8—9,1	10,8—5,9	8,1—3,4	5,3—2,4
7,6—12,0	9,8—12,5	12,1—9,2	11,2—6,9	9,0—4,5	6,9—3,3
5,8-9,1	7,8—10,2	10,2—8,8	9,8—7,5	8,7—5,8	7,4—4,5
4,7—7,4	6,3—8,4	7,4—8,6	8,6—7,4	8,3—6,5	7,7—5,6
4,4—5,6	5,0—6,4	5,7—7,0	6,4—7,3	6,5—7,4	7,3—6,2
5,1—6,6	5,2—6,8	5,4—7,1	5,6—7,4	5,9—7,6	6,1—7,8

териала наблюдений на болотах рассматриваемой территории составлена таблица пределов изменения среднесуточных температур за каждый ме­сяц (табл. 5.14). Эти данные позволяют с достаточной для практики точ­ностью характеризовать пределы изменения температуры торфяной за­лежи в течение года на болотных массивах центральной части Западно- Сибирской равнины, за исключением болотных массивов или их отдель­ных участков с остаточной мерзлотой.

Сравнение пределов изменения температур, приведенных в табл. 5.14, с аналогичными данными по болотам ЕТС (табл. 5.15), расположенных на тех же широтах, показывает, что торфяная залежь олиготрофных бо­лот Западной Сибири имеет более низкую температуру, чем европейские болота того же типа. Последнее является следствием более суровых кли­матических условий Западной Сибири, где зона выпуклых олиготрофных болот полностью расположена на территории со среднегодовой темпера­турой воздуха ниже 0°С.

5.3.3. Температурный режим болот южной части равнины. Темпера­турный режим болот южной части равнины, расположенной на террито­рии с положительной среднегодовой температурой воздуха, характеризу­ется относительно глубоким (до 70 см) проникновением нулевой изотер­мы, интенсивным нарастанием температур в весенний период и более ран­ним, чем в центральной части, наступлением максимальных температур. Изучение температурного режима низинной торфяной залежи болот, как

177

IX 24

22 20 18 16 14 12 10 в 6 4 2 О

■

Л4

4

Д

)

ЧГ/

■У Л

П<

а

О

4,1

Р/У

л'

А

г

/<

9

Л

//

\

<•

У

/

4

у

А

Д д . А

о

/

/.

а

о

У /

О

1

У

И

)

А

' о

к А у

у

/

/

/о

к а,

х 1 ® 2— о 3 о 4 — • 5 л /Г

У

/

/ о

А

, »/

^ о

у

/ X

1

с/

/

А

Г

1 >

/ А

*

/

о

А

-X

<

V

—т!

>

/

10

12 14 16 18 20 22 {/С

в 10 12 14

0 2 4 6 16 18 20 Ь,₀°С

8 10 12 14 16 18 20 Ь₂₀°С

Рис. 5.31. Связь между среднедекадными температурами на разных глубинах деятельного слоя болот. Сургутское Полесье, /—май; г —июнь; 3 — июль; 4 — август; 5—сентябрь; 6 и 7 — соответственно на подъеме и спаде температуры воздуха на болоте Ламмин-Суо (ЕТС).

уже отмечалось выше, ведется Тюменской болотной гидрометеорологи­ческой станцией на Тарманском массиве с 1961 г. Комплект ко­ленчатых и вытяжных термометров установлен в осоково-гипновом мик­роландшафте, краткое описание которого приведено в приложении 1.

На этом же массиве в 1958—1959 гг. экспедицией ГГИ проводились наблюдения за температурой торфяной залежи с помощью термистров, а над температурой поверхности болота — с помощью термопауков [136].

Рис. 5.32. Суточный ход температуры торфяной залежи в осоково-гипновом микро­ландшафте. Тарманский болотный массив. 1958 г. /—температура поверхности торфяной залежи; 2, 3, 4, 5, 6, 7 и 8 — соответственно иа глубинах 5,

10, 15, 20, 40, 80 и 120 см.

На рис. 5.32 показан суточный ход температуры на разных глубинах торфяной залежи в летний период очень сухого 1958 г., когда уровни на болоте были очень низкими и в осоково-гипновом микроландшафте нахо­дились в 100 см от поверхности болота. Несмотря на сухое и жаркое ле­то глубина распространения суточных колебаний температуры была не­велика и составляла, как и на болотных массивах центральной части рав­нины, около 30 см.

С глубиной прослеживается резкое уменьшение амплитуды колебаний температуры, особенно в верхнем 5-сантиметровом слое, где разница между амплитудами достигает 30°С (табл. 5.16). Градиенты температу­ры в этом слое в отдельные дни превышают 4°С. Величины суточных ам-

179

Таблица 5.16

Время наступления (числитель) н значения (знаменатель) экстремальных температур на различных глубинах в течение отдельных суток. Тарманский болотный массив, осоково-гипновый микроландшафт. 1958 г.

Дата

Максимальная температура, ^СС

Минимальная температура, °С

Амплитуда

глубина, см

	поверх­ность	5	10	15	20	поверх­ность	5	10	15	20	поверх­ность	5	10	15	20
12/VII	9	14	17	17	19	0	2	9	9	9	21,2	2,7	1,5	0,6	0,2
	33,9	17,8	15,8	15,0	13,1	12,7	15,1	14,3	14,4	12,9
13/УИ	13	13	17	23	23	4	6	6	10	16	31,5	3,8	1,7	1,7	1,5
	38,5	17,5	15,5	15,7	13,6	7,0	13,7	13,8	14,0	12,1
14/УП	10	14	16	18	20	1	6	7	7	11	24,1	3,7	2,0	1,0	0,2
	36,8	17,9	15,8	15,1	12,8	12,7	14,2	13,8	14,1	12,6
26/УП	12	13	16	17	18	2	2	6	6	11	17,4	5,7	1,7	0,5	0,3
	32,8	21,5	17,1	15,2	14,0	15,4	15,8	15,4	14,7	13,7
9—10/VIII	12	17	19	21	4	3	7	9	10	14	30,6	3,1	1,2	0,9	0,6
	35,5	16,6	14,8	14,3	13,6	4,9	13,5	13,6	13,4	13,0
10—11/УШ	12	15	20	21	23	2	6	8	И	12	32,8	2,9	1,3	0,8	0,4
	38,3	16,9	15,1	14,5	13,1	5,5	14,0	13,8	13,7	13,2
Среднее запаздывание
наступления максималь­
ных температур с уве­
личением глубины, ч	0	3	7	8	10	0	3	5	6,5	10

Примечание. Уровни болотных вод в период наблюдений находились

на глубине около 1,0 м от поверхности болота.

плитуд температуры на различных глубинах (табл. 5.16) оказались зна­чительно меньше соответствующих амплитуд на олиготрофных болотах (табл. 5.11). Последнее свидетельствует о более низкой температуропро­водности торфяных залежей евтрофных болотных микроландшафтов (табл. 5.17).

Таблица 5.17

Значения коэффициентов температуропроводности деятельного слоя торфяной залежи.

Тарманский болотный массив. Осоково-гипновый микроландшафт. 1958 г.

Дата	Глубина горизонтов от поверхности, см
	0-5	5—10	10-15
12/УИ	0,00021	0,00236	0,0074
14/УН	0,00026	0,00236	0,0019
9-10/УШ	0,00017	0,00094	0,0455
10—11/УШ	0,00015	0,00132	0,0171

Максимум в годовом ходе температуры на рассматриваемых болотах (на глубинах до 40 см), как и на массивах зоны выпуклых олиготрофных болот, приходится на июль (рис. 5.33). Наступление минимума темпера­туры наблюдается в феврале — марте, т. е. на три-четыре месяца позже, чем на болотах Среднего Приобья. Годовые амплитуды колебания тем­пературы на разных глубинах торфяной залежи изменяются от 15,9°С на глубине 20 см до 4,2°С на глубине 160 см (табл. 5.18). По величине они близки к значениям амплитуд на соответствующих глубинах олиготроф­ных болот (см. табл. 5.13) и значительно меньше, чем на минеральных почво-грунтах.

Таблица 5.18

Дата наступления и значения максимальной среднесуточной температуры на различных глубинах торфяных и минеральных почво-грунтов.

Бассейн р. Туры. 1958 г.

	Болото (осоково-гипновый микро­ландшафт)					Суходол
Глубина, см	дата	темпе­ратура, °С	запаздыва­ние на­ступления максимума с увеличе­нием глу­бины, суткн	годо­вая ам­плиту­да, Аб	дата		темпе - ратура, °с	запаздыва­ние на­ступления максимума с увеличе* нием глу­бины, сутки	годовая амплитуда, Ас	^б
20	23/VII	13,9	21	15,9	22/УП		19,5	19	22,1	1,4
40	23/VII	12,2	21	12,7	22/УП		17,4	19	19,4	1,5
60					23/УП		15,7	20	16,6
80	9/УШ	8,9	38	8,2	24/VII		14,4	21	14,7	1,8
120					20/У1П		12,8	36	12,4
160	8/1Х	6,4	68	4,2	28/УШ		11,6	44	10,6	2,5
240					1 /IX		9,6	48	7,7

181

Пределы изменения среднесуточных температур торфяной залежи болотных

Глубина, см	I	II	1П	IV	V	VI
40	—1,8—1,0	—2,3—0,5	—1,6—0,3	—0,6—0,2	—0,2—8,8	—0,2—13,8
80	0,7—2,9	0,3—2,3	0,1—1,9	0,1—1,6	0,1—4,2	0,2— 9,0
160	2,9—4,6	2,5—3,8	2,3—3,4	2,0—3,1	2,0—2,8	1,8— 4,8

Для характеристики изменения температурного режима верхнего слоя торфяной залежи рассматриваемых болот при разных метеорологических условиях на рис. 5.34 приведен график колебания температуры (средне- декадные значения) на глубинах 20 и 40 см в сухой 1962 г. ( 2Х_г0д= = 277 мм) и влажный 1971 г. (БХ_ГОД = 504 мм). По температурным услови­ям теплого периода эти годы характеризуются следующими величинами: в 1962 г. сумма положительных средне-суточных температур составляла 2406°С, в 1971 г. — 2238°С при норме 2344°С. Несмотря на некоторые раз­личия в метеорологических условиях рассматриваемых лет существен­ных расхождений в температурном режиме верхнего слоя торфяной за­лежи в эти годы не наблюдалось, что указывает на относительную ста­бильность температурного режима торфяных грунтов. Принимая во вни-

•1°С

Рис. 5.33. Годовой ход среднедекадных температур торфяной залежи в осоково-гипно­вом микроландшафте. Тарманскнй болотный массив. 1968 г.

1 — температура поверхности торфяной залежи; 2, 3, 4, 5, 6, 7 н В — соответственно на глубинах 5,

10, 15, 20, 40, 80 и 120 см.

182

Т аб л и ц а 5.19

массивов зоны евтрофных и мезотрофных осоково-гипновых болот

	VII	VIII	IX	X	XI	XII
	1,0-15,2	7,4—14,6	5,0—13,2	1,8—8,8	0,7—3,9	—0,6—1,8
	0,2—11,9	4,1—11,9	6,3—10,7	3,4-9,1	2,2—5,7	1,4—3,9
	1,8- 6,7	2,2— 7,7	4,3— 7,8	4,6—7,7	3,9-6,8	3,4—5,6

V С

183

мание данные, приведенные в табл. 5.16, можно полагать, что это спра­ведливо и для залежи глубже 5 см.

Для характеристики температурного режима более глубоких слоев торфяной залежи болот южной части Западно-Сибирской равнины в табл. 5.19 приведены пределы изменений среднесуточных температур, по­лученные в результате обобщения материалов наблюдений на Тарман- ском массиве за 10 лет. Эти данные в качестве первого приближения мо­гут быть использованы при характеристике теплового режима торфяных грунтов в осоково-гипновых, гипново-осоковых и грядово-мочажинных микроландшафтах неисследованных массивов зоны евтрофных и мезо­трофных осоково-гипновых болот.