Учёные наблюдают таяние многолетней мерзлоты на Кольском полуострове. Это может служить важным индикатором изменения климата и основой для разработки климатических сценариев для Арктики, сообщила Российская академия наук.
«Для изучения этой проблемы специалисты Карельского научного центра РАН разработали новый способ мониторинга мерзлоты на основе методов дистанционного зондирования и машинного обучения. Он позволяет оценить степень деградации бугристых болот*, содержащих области мёрзлого торфа. Учёные применили комплексный подход, включающий аэрофотосъёмку, георадиолокацию, компьютерное моделирование и описание растительного покрова», — говорится в сообщении.
Как отметили в РАН, из-за глобального потепления южная граница основной вечной мерзлоты отодвигается все дальше на север. Поэтому необходима организация мониторинга мерзлоты в разных регионах Арктической зоны. Динамика бугристых болот Кольского полуострова также является важным маркером возможных климатических изменений. По существующим прогнозам, пальза Фенноскандии могут полностью растаять в течение 40—60 лет.
Восполнить пробел в знаниях о состоянии пальза-болот на Кольском полуострове призван научный проект карельских учёных. В рамках исследования специалисты разного профиля разработали комплексный метод изучения этих природных объектов. Результаты его апробации опубликованы в международном журнале Remote Sensing.
Полевые работы проводились на болоте в Ловозерском районе Мурманской области. Учёные фотографировали и измеряли участки местности с использованием аэрофотосъёмки с дрона, описывали растительность на поверхности, «просвечивали» бугры георадаром, вручную бурили скважины и копали почвенные разрезы. Для обработки всего набора данных и получения итоговой классификации поверхности привлекались методы машинного обучения.
Анализ аэрофотоснимков и наземных ботанических описаний позволил разделить поверхность на ландшафтные классы. А георадарные зондирования дополненные скважинами обеспечили представление о внутреннем строении и гидрологии торфяника. Затем эти данные сопоставили между собой с помощью методов машинного обучения. В итоге исследователи смогли определить, как состояние мерзлоты влияет на распределение ландшафтных классов, и как форма и размер бугров связаны с растительность их покрывающей. Если мерзлота деградирует, то это находит своё отражение на поверхности: мхи сменяются на травянистые и кустарничковые сообщества, а в последствие появляются деревья.
Труднодоступность и широкое распространение пальза на Кольском полуострове осложняют оценку всего масштаба их таяния. Поэтому в дальнейшем, после машинного обучения на полученной выборке, система позволит оценивать состояние болот с помощью дистанционных данных, без наземных наблюдений.
Результаты исследований на Ловозерском болоте показали: на сегодняшний день протекание процессов деградации бугров не вызывает сомнения. Хотя ранее российские учёные полагали, что состояние пальза на Кольском полуострове достаточно стабильно.
Ещё один важный результат исследования: данные георадара показали, что мерзлота внутри бугра не всегда повторяет его форму. Учёные обнаружили ассиметричное расположение мерзлоты в отдельных буграх. Выяснилось, что это связано с накоплением снега на подветренных склонах, и, как следствие, изменением температуры промерзания. Таким образом, авторы подтвердили, что на деградацию бугристых болот влияет не только повышение среднегодовой температуры, наблюдаемое на Кольском полуострове, но и количество осадков.
Таяние мерзлоты — не просто маркер климатических изменений. Как правило, оно сопровождается повышенным выбросом парниковых газов, законсервированных в замёрзшем торфе. Эта тема также нуждается в дополнительном изучении. В планах карельских учёных, помимо разработки методики выделения и классификации бугристых болот, — создание системы автоматического мониторинга состояния мерзлоты пальза и их газовым режимом.
«Для учёных пальза — это природная лаборатория или обсерватория, так как циклы их роста и деградации тесно связаны с климатическими факторами. Мы можем изучать состояние бугристых болот и оценивать, как трансформируется мерзлота и как подобные изменения связаны глобальными климатическими процессами, в Северном полушарии», — приводятся в сообщении слова руководителя проекта, старшего научного сотрудника Отдела комплексных научных исследований КарНЦ РАН Павла Рязанцева.
* — Бугристые болота или пальза (фин. palsa — «торфяной выступ в болоте») — необычные природные объекты. Они представляют собой группы бугров высотой до нескольких метров, которые сформировались из-за криогенного пучения — выдавливания торфа из-за промерзания нижележащих слоёв. Такие болота встречаются только в Северном полушарии и относятся к зоне распространения спорадической мерзлоты. Кольский полуостров — северо-восточная граница распространения бугристых болот на территории Фенноскандии. Но в отличие от соседних стран Норвегии, Швеции и Финляндии, где давно ведётся мониторинг их состояния, пальза Кольского полуострова изучена гораздо меньше.