Диссертация

Цель исследования заключается в оценке изменчивости строения и свойств снежного покрова в Московском регионе в зависимости от погодных условий, растительности и микрорельефа поверхности. Основные задачи: 1) анализ данных метеорологических измерений на станциях Московского региона за период с 1960 по 2021 гг. 2) анализ данных натурных измерений параметров снежного покрова в шурфах и траншеях (зимы 2014–2021 гг.) и сравнение полученных результатов с данными литературных источников (зимы 1957/58 и 1961/62 гг.). 3) оценка возможностей восстановления и прогноза строения снежной толщи на основе среднесуточных значений метеорологических параметров; 4) выявление различий в строении снежной толщи, связанных с особенностями растительного покрова и микрорельефа поверхности; 5) оценка возможностей оперативного получения информации о снежном покрове с использованием методов дистанционного зондирования. Объектом исследования диссертационной работы является снежный покров в Московском регионе, который включает территорию Москвы, Московской области и прилежащих областей в радиусе 150 км от центра Москвы. Предметом исследования является пространственно-временная изменчивость строения и свойств снежного покрова на исследуемой территории в зависимости от зимних погодных условий, растительного покрова и микрорельефа поверхности, представленного биогенными формами с амплитудой высот до десятков сантиметров. Для решения поставленных задач выполнялся сбор и обобщение литературных данных, применялись методы полевых исследований, которые включали снегомерные съемки и структурно-стратиграфические описания снежной толщи. Последующий камеральный анализ полученных данных выполнялся с использованием методов сравнения, статистического анализа, математического моделирования и дешифрирования данных дистанционного зондирования (аэрофотосъемка с БПЛА). Основные защищаемые положения: 1. Регистрируемый с середины XX века рост средней зимней температуры воздуха и количества жидких осадков, выпадающих в зимние месяцы, приводит к сокращению продолжительности залегания, но не влияет на значения максимальной высоты снежного покрова в Московском регионе. Сокращение продолжительности залегания устойчивого снежного покрова происходит преимущественно за счет смещения дат его установления на более поздний срок. 2. Межгодовая изменчивость продолжительности залегания, дат установления, разрушения и максимальной высоты снежного покрова в Московском регионе за тот же период времени увеличивается. 3. Результаты применения разработанного алгоритма, позволяющего восстанавливать строение снежной толщи на основе анализа среднесуточных значений метеорологических параметров, свидетельствуют об увеличение доли слоев таяния- замерзания в снежном покрове в Московском регионе в начале XXI века по сравнению с серединой XX века. 4. Высота снежного покрова, запасы воды в снеге и пространственная однородность исследуемых параметров снежного покрова в Московском регионе в лесных природно- территориальных комплексах (ПТК) меньше, чем в безлесных ПТК. Неоднородность снежного покрова в лесных ПТК обусловлена преимущественно влиянием стволов и крон деревьев, в то время как в безлесных ПТК она связана преимущественно с влиянием микрорельефа поверхности и ветровым воздействием. Научная новизна работы. В результате полевых измерений получены и обобщены данные о строении снежного покрова рассматриваемого региона и впервые представлены схемы изменения строения снежной толщи зимами, характеризующимися значительно различающимися погодными условиями. Впервые выполнено сравнение стратиграфических разрезов снежной толщи исследуемой территории, описанных в соответствии с различающимися классификациями снега, и приведение их к единым классам для возможности сопоставления. Впервые дана оценка влияния изменяющихся погодных условий, растительности и микрорельефа поверхности нанеоднородность строения и свойств снежной толщи на северо-востоке Московского региона. Разработана методика восстановления и прогноза строения снежной толщи на основе данных стандартных метеорологических наблюдений. Впервые на исследуемой территории произведена оценка возможностей определения высоты снежной толщи методами дистанционного зондирования с применением БПЛА. Впервые на данной территории произведены измерения твердости снега с использованием прибора SnowMicroPen. Теоретическая и практическая значимость работы. Использование информации о строении снежного покрова и понимание особенностей егозалегания и свойств вМосковском регионе дает возможность совершенствовать методы моделирования природных процессов и оценки рисков опасных и неблагоприятных процессов, связанных со снежным покровом, на исследуемой территории и территориях со схожими условиями снегонакопления и метаморфизма снежной толщи. Установленные закономерности пространственного залегания снежного покрова и отдельных его слоев создают основу для гидрологических, метеорологических и климатических прогнозов, инженерного проектирования объектов инфраструктуры, включая оценку устойчивости фундамента, инженерных коммуникаций и несущих конструкций сооружений. Информация о пространственно-временной изменчивости снежного покрова даёт возможность рассчитывать и прогнозировать снеговые нагрузки, запасы воды в снеге и интенсивность весеннего снеготаяния, температурный режим и глубину промерзания грунта, интенсивность энергетического обмена между атмосферой и почвой на территориях, характеризующимся аналогичными району исследования рельефом, климатом и зимними погодными условиями.