- •1. Энергообмен на земной поверхности, роль структуры радиационно-теплового баланса в формировании температуры горных пород. Широтная зональность и высотная поясность геокриологических условий.
- •2. Влияние природных факторов и условий на температурный режим и глубину сезонного оттаивания пород.
- •3. Классификация типов сезонного оттаивания и промерзания пород в.А.Кудрявцева как основа изучения закономерностей пространственной и временной изменчивости глубины сезонного оттаивания пород.
- •4. Формирование мощности многолетнемерзлых пород под влиянием колебаний климата. Аградация и деградация мерзлых толщ и их роль в формировании разрезов мерзлых толщ.
- •5. Влияние рельефа, геологического строения, состава и влажности пород на мощность многолетнемерзлых толщ.
- •6. Талики, их генезис, классификация, закономерности распространения.
- •7. Подземные воды криолитозоны, их подразделение и характеристика. Проявления взаимодействия многолетнемерзлых толщ с подземными водами.
- •8. Подземные льды, их генезис и залегание в мерзлых толщах.
- •9. Миграция влаги в промерзающих дисперсных породах. Влияние состава, влажности и температуры на процессы миграции и текстурообразования. Классификация криогенных текстур.
- •10. Криогенное строение и льдистость сингенетических и эпигенетических мерзлых толщ.
- •11. Физические и механические свойства мерзлых пород и льда.
- •12. Криогенные процессы и явления, их систематизация.
- •13. Процесс морозобойного растрескивания мерзлых пород и его проявление в отложениях и рельефе.
- •14. Морозное пучение дисперсных пород в открытых и закрытых системах промерзания. Сезонные и многолетние бугры пучения.
- •15. Термокарст: условия возникновения и развития процесса. Формы проявления в рельефе и отложениях.
- •16. Геокриологическая съемка и картирование - основа изучения геокриологических закономерностей. Задачи геокриологической съемки.
- •17. Геокриологический прогноз и его роль при освоении территории криолитозоны. Виды, задачи и методы прогноза.
- •1. Методы моделирования
- •18. Способы управления температурным режимом, процессами промерзания и оттаивания пород. Принципы строительства на многолетнемерзлых породах.
1. Энергообмен на земной поверхности, роль структуры радиационно-теплового баланса в формировании температуры горных пород. Широтная зональность и высотная поясность геокриологических условий.
Основным источником энергии для протекания многих процессов на поверхности Земли и для формирования температурного поля верхней части земной коры является поступление лучистой энергии от Солнца.
Температурный режим, формирующийся на этой поверхности, определяет динамику температурного поля верхней части литосферы, а также существенно влияет на температуру приземного слоя воздуха. Выявить эту динамику можно, составив балансовые соотношения приходящей и уходящей от этой поверхности энергии.
Часть поступающей к поверхности Земли радиации отражается от нее, а оставшаяся часть поглощается. Отношение отраженной части радиации ко всей приходящей радиации представляет собой альбедо а поверхности. Поглощенная земной поверхностью коротковолновая солнечная радиация, таким образом, может быть представлена в следующем виде: Часть энергии, излучаемой атмосферой и поглощаемой поверхностью Земли, обозначается приходная часть баланса затрачивается на поддержание температуры на поверхности Земли, существенно отличной от 0 К. Поэтому к основным расходным статьям радиационно-теплового баланса поверхности Земли относится, в первую очередь, количество длинноволновой лучистой энергии, которую Земля, как нагретое тело, теряет во внешнее пространство Разность между в климатологии нередко именуется как длинноволновое эффективное излучение поверхности Земли Разность между поглощаемой коротковолновой радиацией и длинноволновым эффективным излучением Земли называется радиационным балансом подстилающей поверхности R.
К другим наиболее существенным и наиболее изученным процессам относятся испарение (конденсация) с поверхности ( — произведение скрытой теплоты испарения—конденсации на количество испаряемой или конденсируемой влаги), турбулентный теплообмен поверхности с окружающим воздухом и теплопотоки в грунт В зимний период теплопотоки в грунте B направлены к поверхности и должны быть отнесены к приходной части баланса. Это часто относится и к турбулентному теплообмену р. Таким образом, структура теплового или радиационно-теплового баланса на поверхности Земли существенно зависит от временного интервала, для которого этот баланс составлен.
Принято записывать уравнение радиационно-теплового баланса в таком виде, в котором группирование членов производится не по принадлежности их к приходной или расходной части, а по способу теплообмена: в одну часть записываются составляющие лучистого теплообмена, в другую — составляющие, связанные с конвективным и кондуктивным механизмом переноса тепла
(10.2)
где левая часть носит название радиационного баланса, а правая — теплового баланса.
Широтная климатическая зональность обусловлена широтно-зональным поступлением лучистой энергии Солнца на дневную поверхность и преимущественно зональной циркуляцией атмосферы, отражающей теплообмен между полярными и тропическими областями Земли.
Широтно-зональные закономерности в распределении солнечной радиации и общей циркуляции атмосферы определяют широтную дифференциацию радиационного и теплового баланса Земли, среднегодовой температуры воздуха и других элементов климата, а также ландшафтов. Геокриологическая зональность проявляется в понижении с юга на север среднегодовых температур воздуха и пород, в увеличении сплошности распространения мерзлых пород, залегающих с поверхности; в сокращении количества и размера таликов и изменении их генезиса; в тенденции к сокращению глубин сезонного оттаивания и увеличению глубин сезонного промерзания пород; в изменении типов и масштаба проявления мерзлотно-геологических процессов и образований.
Выраженность зональных изменений в распространении многолетнемерзлых пород и их среднегодовых температурах возрастает в северном направлении. Это связано с повышением альбедо к северу в связи с увеличением времени существования снежного покрова и возрастанием затрат тепла на таяние снега и льда.
Климатическая секториальность видоизменяет широтную геокриологическую зональность. Ее проявление связано с циркуляцией возуха, которая в свою очередь определяется тремя причинами: 1) преобладанием в верхней тропосфере почти для всей планеты западных ветров; 2) неоднородностью в распределении на поверхности Земли океанов и континентов; 3) существованием высоких горных хребтов, являющихся преградой на пути воздушных потоков.
Со степенью континентальности (океаничности) климата тесно связано формирование и распространение многолетнемерзлых пород, их температурный режим и другие мерзлотные характеристики.
Вертикальная климатическая поясность в горных массивах проявляется в понижении с высотой температур воздуха, в увеличении количества атмосферных осадков, в удлинении сезона промерзания пород и залегания снежного покрова. Климатическая и геокриологическая вертикальная поясность существуют на фоне широтной климатической и геокриологической зональности.
В настоящее время считается, что существуют два основных типа геокриологической поясности — океанический и континентальный. В горных массивах с океаническим типом климата (океанический тип поясности) температура воздуха и пород понижается с увеличением высоты. С высотой увеличивается сплошность распространения мерзлых толщ и их мощность, уменьшаются количество и площадь таликов, глубин сезонного оттаивания пород. В горах арктических и субарктических широт многолетнемерзлые породы распространены от подножий гор до их вершин, в умеренных широтах вне криолитозоны — преимущественно в верхних частях гор.
В областях континентального типа климата вследствие мощных зимних температурных инверсий тепловое поле тропосферы и приземного воздуха приобретает трехслойную структуру: нижний слой — инверсионный средний — самый теплый — характеризуется изотермией, а в верхнем температура понижается с повышением рельефа.