Аннотация результатов, полученных в 2017 году
Арктические берега, сложенные мёрзлыми песками и суглинками, очень чувствительны к современному потеплению климата. Считается, что таяние мерзлоты, повышение температуры грунтов, увеличение продолжительности сезона, когда море свободно ото льда, а также силы и частоты штормов способствуют ускорению разрушения берегов волнами. В свете активного освоения Арктики становятся актуальными вопросы устойчивого состояния морских берегов для обеспечения безопасного функционирования промышленных объектов, т.к. разрушение берегов может привести к негативным последствиям от экономических потерь до серьезных аварий на объектах транспорта углеводородов и катастрофических экологических последствий разного масштаба. В настоящей работе рассмотрены взаимосвязи между изменениями берегового уступа, температуры воздуха и грунтов, силы и повторяемости ветра на основе конкретных измерений на местности и наблюдений на метеостанции на примере арктического побережья в районе п. Варандей (Ненецкий АО). Круглогодичные измерения грунтов ведутся в стационарных скважинах. Изменения рельефа на морском берегу измеряются геодезическими методами в ходе экспедиционных работ на местности. Наблюдения близлежащей метеостанции находятся в открытом доступе. На первом этапе исследований были проанализированы взаимосвязи между температурой грунта и метеопараметрами (температура воздуха, ветер и снежный покров) для периода времени, когда берег находился в стабильном положении (2012-2014). Установлено, что отсутствие экстремальных штормов в теплые периоды не способствовало деформациям берегового профиля, несмотря на аномалию в продолжительности теплого периода. Изменчивость активности штормовых ветров с моря играет более важную роль как для размыва берегов, так и для миграции дюн, чем продолжительность теплого сезона. Хотя косвенно последнее может привести к изменению повторяемости ветров разных направлений и скоростей. Снег, накапливающийся под береговым уступом, оказывает дополнительное отепление пляжевым отложениям, защищая их от промерзания зимой. Информация о проекте размещена на следующих интернет-ресурсах: http://www.geogr.msu.ru/structure/labs/geos/nauchd/17-77-10140.php https://istina.msu.ru/projects/74525535/

Аннотация результатов, полученных в 2018 году
Выполненные работы и полученные научные результаты за второй год проекта: 1) Проведены полевые работы на о. Песяков, располагающемся к западу от гидрометеостанции (ГМС) Варандей (Ненецкий АО, Печорское море). В ходе полевых исследований было произведено считывание температурных данных термокос (5 шт) за период 2014-2018 гг., геоморфологическое обследование надводной части береговой зоны в ходе пеших вдольбереговых маршрутов (30 км), повторная геодезическая съемка (нивелирование) электронным тахеометром Sokkia SET230 RK3 поперечных береговых профилей (12 шт) и восстановление временных реперов при их утрате, фотофиксация характерных участков берега. По результатам полевых работ в дополнение к имеющемуся двухлетнему ряду наблюдений за температурами грунтов морского берега острова Песяков, находящегося в настоящее время в естественных условиях, получен четырехлетний ряд наблюдений. Таким образом, общий непрерывный ряд наблюдений составил 6 лет. 2) Характеристика динамики берегов о. Песяков за период 2014-2018 гг. по данным полевых геодезических съемок и дешифрирования дистанционных материалов. Результаты наблюдений 2018 г. сравнивались с результатами 2014 г., когда здесь были проведены последние предшествующие работы. По данным геодезической съемки были построены поперечные береговые профили, сравнение которых с профилями предшествующей съемки путем их наложения и привязки по координатам реперов позволило оценить плановые и вертикальные деформации надводной части берегового профиля. Для получения более полной картины о пространственной изменчивости плановых деформаций берегового уступа и береговой линии о. Песяков были сопоставлены между собой высокодетальные снимки с космических аппаратов SPOT-7 от 14.06.2015 и SPOT-6 от 31.08.2018, на которых дешифрировались береговой уступ, береговая линия и характерные объекты (например, озера и формы рельефа). Пространственное разрешение данных снимков составляет 1,5 м/пкс. По итогам сравнения повторных полевых геодезических съемок 2014 и 2018 гг., а также сопоставления положения берегового уступа по данным космоснимков 2015 и 2018 гг. получены новые данные об изменениях поперечных береговых профилей и положении берегового уступа. установлено, что на исследуемом участке за последние 4 года плановые деформации берегового склона о. Песяков практически отсутствуют, либо существенно меньше тех, которые наблюдались здесь ранее, особенно в период 2010-2012 гг. (в среднем до 1,5 м/год). В настоящее время на исследованном участке берега Печерского моря продолжается стабилизация абразионных процессов после интенсивного размыва в июле 2010 г. в результате экстремального штормового нагона, в ходе которого уровень моря поднимался до 3,6 м БС. По всей видимости, такая стабилизация носит временный характер и связана с перестройкой профиля подводного берегового склона после активного размыва надводной части. После выработки подводного берегового склона и приспособления к новым условиям следует ожидать очередной активизации размыва берегов. Так, в частности, штормовой нагон, случившийся 30 сентября 2018 г., т.е. после проведения полевых работ, может привести к активизации размыва берегового уступа. 3) Анализ метеорологических параметров ГМС Варандей за период с сентября 2014 по август 2018 гг. по данным из открытого ресурса архива погоды rp5.ru. Установлена сезонная и межгодовая изменчивость температуры воздуха, ветрового режима и снежного покрова за период с 2014 по 2018 гг. Наблюдаемая аномалия среднегодовой температуры воздуха и продолжительности теплого периода не сказалась на динамике берега в створе стационара в 2014-2018 гг., что говорит о морфодинамической стабильности берега несмотря на увеличение продолжительности теплого сезона по сравнению с многолетней нормой на 1-6 недель на протяжении 4 лет и однократного повышения среднегодовой температуры воздуха до минус 0,9 градуса. В летние сезоны рассматриваемого периода отсутствовали экстремальные шторма, соответственно, ветровой режим не способствовал деформациям берегового профиля. Наблюдаемые колебания высоты снежного покрова (максимальная - 91-118 см, средняя - 45-76 см) не приводят к существенному отеплению грунтов, которое могло бы способствовать отступанию берегового уступа. 4) Анализ температур грунтов по горизонтам и скважинам термометрического стационара на о. Песяков за период с августа 2014 по август 2018 гг. По среднесуточным температурам грунта были вычислены среднемесячные, среднесезонные и среднегодовые температуры грунта по горизонтам всех скважин, а также суммы отрицательных и положительных температур. По полученным результатам были построены графики внутригодовой изменчивости среднемесячных температур грунта по горизонтам, а также графики изменения среднемесячных и среднегодовых температур грунта по глубине для каждой скважины. Установлена сезонная и межгодовая изменчивость температуры грунта за период с 2014 по 2018 гг. Получены уравнения регрессии, которые позволяют вычислять среднегодовую температуру грунта на заданной глубине, заданной формы рельефа и расстояния от берега по наблюденной среднегодовой температуре воздуха. Таким образом, имея прогноз изменения среднегодовой температуры воздуха можно прогнозировать изменения среднегодовых температур грунта морского берега на разной глубине и расстоянии от берега. Рассчитано среднее термическое сопротивление снежного покрова, которое пропорционально его высоте, и найдено уравнение зависимости термического сопротивления со средней отрицательной температурой грунта на глубине 0,5 м, что позволяет рассчитывать среднюю отрицательную температуру грунта по средней величине термического сопротивления (т.е. высоте снежного покрова) за зимний сезон. Это может применяться при прогнозе отепляющего (или охлаждающего) эффекта снежного покрова при различных сценариях изменения климата. Охарактеризованы причинно-следственные связи между изменениями метеорологических параметров, температурой грунтов и деформациями берегового уступа о.Песяков за период 2012-2018 гг. Метеопараметры, недостаточные для деформации берегового уступа, имеют следующие количественные характеристики: увеличение продолжительности теплого сезона по сравнению с многолетней нормой на 1-6 недель на протяжении 4 лет; однократное повышение среднегодовой температуры воздуха до минус 0,9 градуса; средняя скорость ветра с моря в летние сезоны не превышает 20 м/с; повторяемость ветров 15-20 м/с менее 0,3-0,6%; максимальная высота снежного покрова в пределах 91-118 см, а средняя - 45-76 см. 5) Характеристика экстремальных штормовых нагонов в районе ГМС Варандей и синоптических условий их формирования. Проведен анализ функции распределения уровня моря за весь период наблюдений на ГМС Варандей, чтобы оценить, какой штормовой нагон нужно считать экстремальным. Охарактеризованы синоптические условия формирования 10 наиболее экстремальных штормовых нагонов, что имеет важное значение для прогноза нагонов и их последствий. В результате анализа уровнемерных наблюдений на ГМС Варандей с 1951 года была построена функция распределения уровней моря. 50% обеспеченность уровня составляет минус 30 см БС, 1% – минус 93 см БС, 99% – 88 см БС. 1% значений, больших 88 см, - это 430 случаев. Из них резко выделяются значения выше 161 см БС, которые можно считать экстремальными штормовыми нагонами. Максимальный уровень (358 см БС) относится к штормовому нагону 24 июля 2010 г. Анализ синоптических ситуаций формирования экстремальных штормовых нагонов показал, что они наблюдаются при северо-западных ветрах, возникающих преимущественно в двух типах ситуаций: при дипольном расположении барических структур и при локации развитого циклона в районе Карского моря. 6) Сравнительный анализ, обобщение всех полученных результатов за все время выполнения проекта. Проведен детальный сравнительный анализ годового хода температур грунта по горизонтам скважин острова Песяков, а также температурного и ветрового режима по данным ГМС Варандей за период 2014-2018 гг. Данный анализ состоял в характеристике условий, которые способствуют формированию определенного температурного режима грунтов, находящегося в равновесном состоянии, или выводят его из равновесия, что в свою очередь может приводить к деформациям берегового профиля. По итогам выполнения проекта все полученные результаты были обобщены с целью формулировки выводов по термодинамической устойчивости морских берегов и безопасности функционирования нефтетранспортной системы Варандейского терминала в условиях меняющегося климата. Были получены уравнения регрессии между среднегодовыми температурами грунта и воздуха в разных скважинах, на разных горизонтах. Данные уравнения позволяют вычислять среднегодовую температуру грунта на заданной глубине, заданной формы рельефа и расстояния от берега по наблюденной среднегодовой температуре воздуха. В настоящее время берега острова Песяков термодинамически устойчивы, однако легко могут быть выведены из равновесия климатическими изменениями, которые приведут к отклонениям от количественных характеристик метеопараметров, указанных выше, техногенными нарушениями в результате хозяйственного освоения, а также экстремальными штормовыми нагонами, особенно такими, уровень моря которых повышается более чем на 1,6 м БС. Возможно, термодинамическая устойчивость уже нарушена штормовым нагоном, произошедшим 30 сентября 2018 г., уровень которого составил 2,2 м БС. Кроме того, на о. Песяков уже начаты работы по строительству производственной площадки для буровой скважины, подъездных дорог к ней, а также карьера для добычи стройматериалов на нужды строительства. В связи с этим, продолжение начатого мониторинга имеет особый интерес с точки зрения лучшего понимания процессов динамики морских берегов Арктики и их отклика на изменения внешних сигналов. Информация о проекте размещена на следующих интернет-ресурсах: http://www.geogr.msu.ru/structure/labs/geos/nauchd/17-77-10140.php https://istina.msu.ru/projects/74525535