Степень с натуральным показателем 7 класс мерзляк: Степень с натуральным показателем,7 КЛАСС

Содержание

СР-05 Степень с натуральным показателем

Самостоятельная работа по алгебре в 7 классе

Степень с натуральным показателем

СР-05 Степень с натуральным показателем — это цитаты 2-х вариантов самостоятельной работы из пособия для учащихся «Алгебра 7 класс. Дидактические материалы / Мерзляк, Полонский, Рабинович, Якир», которое используется в комплекте с учебником «Алгебра 7 класс» УМК Мерзляк и др. Цитаты из пособия указаны в учебных целях. Третий вариант работы только в пособии!


Для увеличения изображения — нажмите на картинку !

 

Самостоятельная работа № 5.


Степень с натуральным показателем. Вариант 1

 

OCR-версия работы (транскрипт)

  1. Найдите значение выражения: 1) 26; 3) (0,6)2; 5) (1/2)3; 7) (6/5)3; 2) (–7)2; 4) 72;
  2. Вычислите: 1) 43 + 35; 4) (–0,6)3 – (—0,5)3; 2) (–8)2 – (–1)10; 5) (63 : 400 + 0,33): (–0,1)2;
  3. Не выполняя вычислений, сравните: 1) (—4,6)2 и 0; 3) (–10)5 и (—8)4; 2) 0 и (—2,7)3; 4) –66 и (–6)6.
  4. Составьте числовое выражение и найдите его значение: 1) сумма куба числа 5 и квадрата числа –8; 2) куб разности чисел 8 и 9; 3) разность квадратов чисел –2 1/2 и 1 1/4.
  5. Найдите значение выражения: 1) 14а2, если а = –1/7; 2) 16 – с4, если с = –2; 3) (18x)4, если х = 1/6;
  6. Какое наименьшее значение и при каком значении переменной принимает выражение: 1) х2 – 5; 2) (х – 1)4 + 12; 3) 2 + (x + 4)2?
  7. Какое наибольшее значение и при каком значении переменной принимает выражение: 1) –х2 – 5; 2) 3 – (х + 1)2; 3) –(х+7)4 + 1?
  1. Найдите значение выражения: 1) 26; 3) (0,6)2; 5) (1/2)3; 7) (6/5)3; 2) (–7)2; 4) 72;
  2. Вычислите: 1) 43 + 35; 4) (–0,6)3 – (—0,5)3; 2) (–8)2 – (–1)10; 5) (63 : 400 + 0,33): (–0,1)2;
  3. Не выполняя вычислений, сравните: 1) (—4,6)2 и 0; 3) (–10)5 и (—8)4; 2) 0 и (—2,7)3; 4) –66 и (–6)6.
  4. Составьте числовое выражение и найдите его значение: 1) сумма куба числа 5 и квадрата числа –8; 2) куб разности чисел 8 и 9; 3) разность квадратов чисел –2 1/2 и 1 1/4.
  5. Найдите значение выражения: 1) 14а2, если а = –1/7; 2) 16 – с4, если с = –2; 3) (18x)4, если х = 1/6;
  6. Какое наименьшее значение и при каком значении переменной принимает выражение: 1) х2 – 5; 2) (х – 1)4 + 12; 3) 2 + (x + 4)2?
  7. Какое наибольшее значение и при каком значении переменной принимает выражение: 1) –х2 – 5; 2) 3 – (х + 1)2; 3) –(х+7)4 + 1?

 

Степень с натуральным показателем. Вариант 2

 

 

ОТВЕТЫ готовятся к публикации …

Вы смотрели страницу «СР-05 Степень с натуральным показателем». Цитаты самостоятельных работ из пособия для учащихся «Алгебра 7 класс. Дидактические материалы / Мерзляк и др.», которое используется в комплекте с учебником «Алгебра 7 класс Мерзляк».

Вернуться к Списку самостоятельных работ по алгебре в 7 классе (УМК Мерзляк)

 

Базовый учебник Алгебра. 7 класс. А.Г. Мерзляк, В.Б.Полонский, М.С. Якир Тема урока: “Свойства степени с натуральным показателем”

Технологическая карта урока

Базовый учебник Алгебра. 7 класс. А.Г. Мерзляк, В.Б.Полонский, М.С. Якир

Тема урока: “Свойства степени с натуральным показателем”

Тип урока: Урок изучения и первичного закрепления новых знаний.

Оборудование: доска, задания для выполнения на уроке, интерактивная доска, проектор, презентация.

Цели урока:

Обучающие: формирование умений выведения формул умножения и деления степеней с натуральным показателем, выполнение умножения и деления степеней с одинаковыми основаниями; закрепить навыки работы со степенями при решении различных заданий, формирование навыков простейших преобразований выражений, содержащих степени с натуральным показателем.

Развивающие: развивать умение анализировать, сравнивать, обобщать, делать выводы, развивать внимание, развивать устную речь.

Воспитательные: развитие зрительной памяти, математически грамотной речи, логического мышления, сознательного восприятия учебного материала.

Формы работы учащихся: фронтальная работа, групповая работа.

Планируемый результат.

УУД.

Личностные: используют свойства степеней с натуральным показателем, применяют рациональные приёмы для вычислений, формируют внимательность и аккуратность в вычислениях требовательное отношение к себе и к своей работе.

Познавательные: закрепляют навыки и умения применять алгоритмы при решении заданий на степень с натуральным показателем и её свойства, систематизируют знания, обобщают и углубляют знания, выбирают и формулируют познавательную цель, выражают смысл ситуации с помощью различных примеров.

Регулятивные:

  1. Самостоятельно формулируют познавательную цель и строят свои действия в соответствии с ней.

  2. Планируют собственную деятельность, определяют средства для её осуществления.

Коммуникативные: регулируют собственную деятельность посредством речевых действий, умение слушать и вступать в диалог, воспитывать чувство взаимопомощи. Уважительное отношение к чужому умению, культуру учебного труда, требовательное отношение к себе и своей работе.

План.

  1. Орг.момент

  2. Актуализация знаний

  3. Постановка проблемы

  4. Изучение нового материала.

физминутка

  1. закрепление.

  2. Рефлексия

  3. Итог урока.Д/з

Ход урока

  1. Организационный момент.

Подготовка класса к уроку. Проверка наличия учебных принадлежностей.4 . Какое здесь основание? ( а в 3-й степени ( ответ)) А показатель степени? ( 4 ( ответ)).

Значит при возведении степени в степень что мы делаем со степенями?

( умножаем ( ответ)

Еще одно свойство показывает нам как возвести в степень произведение чисел.

Так чтобы возвести произведение чисел в степень что нужно сделать?

( каждый множитель возвести в эту степень ( ответ))

  1. закрепление.

Рассмотрим номер 204.

№ 205

1 группа:

2 группа:

3 группа:

№ 206 по группам устно.

  1. Рефлексия

1.​ Что мы изучали сегодня на уроке?

2.​ Назовите, какие свойства степеней узнали на уроке?

3.Кто может сформулировать, изученные свойства и записать в виде формул?

  1. Итог урока.Д/з

№ 207,210,212,214

Технологическая карта урока «Степень с натуральным показателем и ее свойства»

Базовый учебник Алгебра. 7 класс. А.Г. Мерзляк, В.Б.Полонский, М.С. Якир

Тема урока: “Степень с натуральным показателем и её свойства”

Тип урока: Урок изучения и первичного закрепления новых знаний.

Оборудование: доска, задания для выполнения на уроке, интерактивная доска, проектор, лист самоконтроля, смайлики для рефлексии, раздаточный материал, презентация.

Обучающие: формирование умений выведения формул умножения и деления степеней с натуральным показателем, выполнение умножения и деления степеней с одинаковыми основаниями; закрепить навыки работы со степенями при решении различных заданий, формирование навыков простейших преобразований выражений, содержащих степени с натуральным показателем.

Развивающие: развивать умение анализировать, сравнивать, обобщать, делать выводы, развивать внимание, развивать устную речь.

Воспитательные: развитие зрительной памяти, математически грамотной речи, логического мышления, сознательного восприятия учебного материала.

Формы работы учащихся: фронтальная работа, групповая работа.

Планируемый результат.

УУД.

Личностные: используют свойства степеней с натуральным показателем, применяют рациональные приёмы для вычислений, формируют внимательность и аккуратность в вычислениях требовательное отношение к себе и к своей работе.

Познавательные: закрепляют навыки и умения применять алгоритмы при решении заданий на степень с натуральным показателем и её свойства, систематизируют знания, обобщают и углубляют знания, выбирают и формулируют познавательную цель, выражают смысл ситуации с помощью различных примеров.

Коммуникативные: регулируют собственную деятельность посредством речевых действий, умение слушать и вступать в диалог, воспитывать чувство взаимопомощи. Уважительное отношение к чужому умению, культуру учебного труда, требовательное отношение к себе и своей работе.

Этап

урока.

Задачи этапа.

Деятельность учителя.

Деятельность учеников.

Время.

Формируемые УУД

1.Организационный этап.

Постановка цели и задач урока. Мотивация учебной деятельности учащихся

Создание благоприятного настроя на работу.

Создание условий для формулировки целей урока для каждого учащегося, зафиксировать их для их наибольшей визуализации.

Приветствие, проверка подготовленности учащихся к уроку, организация внимания детей. На листах самоконтроля изобразите смайлик, иллюстрирующий ваше настроение.

Создает проблемную ситуацию.

На экране записаны различные цели уроков. Выберите подходящие

— Итак, цели поставлены.

Включаются в деловой ритм урока. Стихотворение.

Отмечают свое настроение – рисуя смайлик.

Анализируют, выбирают цели урока, крепят их на доске (сколько целей – столько стрелок)

3

Коммуникативные:

планирование учебного сотрудничества с учителем и сверстниками.

Регулятивные: целеполагание.

Личностные: мотивация учения.

2. Актуализация знаний.

Актуализация опорных знаний и способов действий. Учить оперировать знаниями, развивать критическое мышление.

Организует устную фронтальную работу, демонстрирует задания с использованием слайдовой презентации.

(На слайде, записаны выражения)

Участвуют в работе. Формулируют определение. Степенью числа а с натуральным показателем n1, называют произведение n множителей, каждый из которых равен а.

5

Познавательные:

структурирование собственных знаний.

Коммуникативные выражение своих мыслей, аргументация своего мнения

Регулятивные: контроль и оценка процесса и результатов деятельности.

Личностные: оценивание усваиваемого материала

3. Обобщение и систематизация и знаний

Учить оперировать знаниями, развивать гибкость использования знаний.

Предупреждении усталости.

1.

3. Выполните задание №153.

Выполняют задания и делают взаимопроверку по окончании работы.

Проговаривают про степень отрицательного числа с четным и нечетным показателем. На конкретных примерах учатся их применять. Затем представитель от каждой группы комментируют по одному примеру.

Заполняют лист самоконтроля.

5

2

3

Познавательные: выделение и формулирование познавательной цели, рефлексия способов и условий действия.

Анализ и синтез объектов.

Регулятивные:

планирование своей деятельности для решения поставленной задачи, контроль и коррекция полученного результата, саморегуляция.

Коммуникативные: Задавать вопросы, необходимые для организации собственной деятельности и сотрудничества в группе..

4.Физкультминутка

Смена деятельности.

Сменить деятельность, обеспечить эмоциональную разгрузку учащихся.

Давайте немного отдохнём.

Поднимает руки класс — это «раз».

Повернулась голова – это «два».

Руки вниз, вперёд смотри – это «три».

Руки в стороны пошире развернули на «четыре»,

С силой их к рукам прижать –это «пять».

Всем ребятам надо сесть –это «шесть».

Учащиеся поднимаются с мест и повторяют действия за учителем

Учащиеся сменили вид деятельности и готовы продолжить работу

2

5.Применение знаний и умений в новой ситуации

Показать применение свойств степени с натуральным показателем. Тренировать способность к самоконтролю, взаимоконтролю и самооценки.

Организация и контроль за процессом решения примеров.

Выполним №155

Решение карточек по вариантам

Выполняют задание.

Комментируют решения примеров.

Вызываются два ученика. Они выполняют

задания на крыльях доски с другой стороны. Затем идет взаимоконтроль.

Обмен между тетрадями и взаимопроверка.

Отвечают на вопрос. При умножении одночленов.

4

5

4

Познавательные: формирование интереса к данной теме.

Личностные: формирование готовности к самообразованию.

Коммуникативные: уметь оформлять свои мысли в устной форме, слушать и понимать речь других.

Регулятивные: планирование своей деятельности для решения поставленной задачи и контроль полученного результата.

7.Контроль усвоения, обсуждение допущенных ошибок и их коррекция.

Дать качественную оценку работы класса и отдельных учащихся.

Выявляет качество и уровень усвоения знаний, а также устанавливает причины выявленных ошибок.

Учащиеся анализируют свою работу, выражают в слух свои затруднения и обсуждают правильность решения примеров и задач.

3

Личностные: формирование позитивной самооценки, учатся принимать причины успеха (неуспеха).

Коммуникативные:

планируют сотрудничество, используют критерии для обоснования своих суждений.

Регулятивные: умение самостоятельно адекватно анализировать правильность выполнения действий и вносить необходимые коррективы.

8.Рефлексия.

Дать количественную оценку работы учащихся.

Цели и задачи: подвести итоги урока, выяснить уровень достижения целей каждым учащимся.

Технология проведения.

Подводят итоги работы групп и класса в целом. Организуют обсуждение:

  • Какова была тема урока?

  • Какую задачу ставили?

  • Каким способом решали поставленную задачу?

Возвращается к «Дерево ожиданий» (на доске нарисовано с грушами)

— Достиг ли каждый из вас целей, которые были поставлены в начале урока? Посовещайтесь, выберете цели, которых вы достигли на уроке, и снимите соответствующие груши с дерева, положив их в корзину.

Изменилось ли ваше настроение к концу урока?

Нарисовать смайлик согласно вашему настроению.

Учащиеся подводят итоги своей работы:

Возврат к целям урока. Что получучилось, что было не понятно.

Выставить самооценку в листе самоконтроля и сдать его учителю.

Ф.И. учащегося

Задание

Оценка

1

Д/з

2

Устный счет

3

№155

4

Карточки с/р

5

Итоговая оценка учащегося

6

Итоговая оценка учителя

2

Регулятивные:

оценивание собственной деятельности на уроке.

8. Информация о домашнем задании.

Обеспечение понимания детьми содержания и способов выполнения домашнего задания.

Даёт комментарий к домашнему заданию.

Слайд №12

П.18 – 22

№560(а, б), №548

№546*

http://school-assistant.ru

Учащиеся записывают в дневники задание.

Сайт «Школьный помощник» поможет еще раз повторить данную тему и лучше подготовиться к контрольной работе.

2

ГДЗ Алгебра 7 класс Мерзляк, Полонский, Рабинович

Учебник по алгебре для 7 класса под редакцией Мерзляка – учебное пособие со сложной структурой. Автор уделяет недостаточно времени на изучение отдельных тем, не раскрывая их нюансы. В самом учебнике содержится мало номеров, что мешает школьникам нормально усвоить учебный материал. Поэтому учителя по математике используют дидактические материалы, которые содержат полноценную информацию по всему учебному курсу этого года. Они незаменимы для отработки знаний, проведения контрольных и самостоятельных работ и для подготовки учеников к экзаменам.

Особенности сборника

Дидактические материалы по алгебре для 7 класса — это:

  1. Продуманная и хорошо прописанная структура, которая дополняет учебник.
  2. Много заданий и номеров, которые предполагают практическую работу на уроках и дома.
  3. Задачи разного уровня сложности, которые соответствуют знаниям учеников с разной степенью подготовки.
  4. Несколько вариантов для каждого вида самостоятельной и контрольной работы.

Все это позволит учащимся полноценно ознакомиться с предметом и запомнить все необходимые алгоритмы.

ГДЗ – помощник в учебе

Алгебра – новый предмет для 7 класса, поэтому не все ученики понимают его сразу же. Некоторым необходимо время для адаптации, что порой негативно сказывается на успеваемости. Понять дисциплину и не упустить время поможет решебник к учебнику «Алгебра 7 класс Дидактические материалы Мерзляк, Полонский, Рабинович Вентана-Граф». Это вспомогательное пособие с подробным решением и ответами на все номера и задания. Они полностью соответствуют структуре дидактических материалов.

Как лучше пользоваться решебником

Предлагает несколько видов «ГДЗ по Алгебре 7 класс Мерзляк». Можно пользоваться печатным пособием. Правда, необходимо потрать время и деньги на его приобретение. Можно скачать учебник. Но это тоже время и занятая память компьютера. А можно использовать онлайн-решебник, который и предлагает наш сайт. Все, что от вас требуется – это выбрать раздел и номер самостоятельной или контрольной работы. А затем проверить, правильно ли вы решили ее. Сборник поможет школьникам:

  • хорошо понять изучаемую тему;
  • вникнуть во все нюансы решений;
  • всесторонне выучить материал.

Пользуйтесь нашими решебниками! Они помогут улучшить знания по алгебре и повысить средний балл! Решебник к учебнику «Алгебра 7 класс Дидактические материалы Мерзляк» — это хороший способ находить выход даже из самых сложных ситуаций.

Алгебра 7 Мерзляк Контрольная работа 2

Алгебра 7 Мерзляк Контрольная работа 2

Степень с натуральным показателем. Одночлены. Многочлены.
Сложение и вычитание многочленов

Алгебра 7 Мерзляк Контрольная работа 2 и Ответы. Решения контрольных работ учебного пособия «Дидактические материалы по алгебре 7 класс», которое используется в комплекте с учебником «Алгебра 7 класс» (авт. А.Г. Мерзляк, В.Б. Полонский, М.С. Якир).  Цитаты из пособия указаны в учебных целях, а также во избежание редакционных ошибок. При постоянном использовании контрольных работ в 7 классе лучше всего

купить книгу Алгебра 7 класс. Дидактические материалы. ФГОС. Ответы на контрольные работы адресованы родителям, которые смогут проконтролировать правильность выполнения домашнего задания.


Контрольная работа 2 (КР-02 В-1, образец).

 


КР-2. Вариант 1. ОТВЕТЫ:

№1.   46
№2.   1) х10             2) х6               3) х16              4) х10
№3.   1) –9а4b9               2) –64a6b18
№4.   3x2 + 9x + 1
№5.   1) 2               2) 3/8
№6.   –a12b15
№7.   a3 – 2ab – 2b
№8.   5(n + 2)   ==> делится на 5 при любом n
№9.   1) –27                      2) 40,5


КР-2. Вариант 2. ОТВЕТЫ:

№1

.   –9
№2.   1) х12             2) х2               3) х35              4) х4
№3.   1) –20m7n7                       2) 81m68n8
№4.   3x2 — 5x + 13
№5.   1) 3               2) 3/16
№6.   –x9y19
№7.   –4m4 – 15m2n + n2
№8.   2(n + 8) ==> делится на 2 при любом n
№9.   1) 8               2) 4/3

Алгебра 7 Мерзляк Контрольная работа 2 и Ответы. Выберите дальнейшие действия:


Презентация к уроку алгебры «Свойства степени с натуральным показателем»

библиотека
материалов

Содержание слайдов

Номер слайда 1

Свойства степени

Номер слайда 2

«Пусть кто-нибудь попробует вычеркнуть из математики степени, и он увидит, что без них далеко не уедешь» М. В. Ломоносов

Номер слайда 3

Найдем произведение a2 и a3a2 = a · a2 разаa3 = a · a · a 3 разаa2 a3 = 5 разa2 a3 = a2+3 = a5 2+3a·a·a·a·a=a5

Номер слайда 4

Основное свойство степени. Для любого числа a и произвольных натуральных чисел m и nam an = am+n

Номер слайда 5

Правило умножения степеней При умножении степеней с одинаковыми основаниями основание оставляют прежним, а показатели степеней складываютam · an· ak = a (m+n) ·ak = am+n+k. Примеры:

Номер слайда 6

Выбираем правильный ответ. Молодцы!

Номер слайда 7

Решаем в параха17· а23 =d4 · d6 =b4 · b11 =c12 · c13 =k3 · k34 =h42 · h31 =g24 · g13 =а40 d10 b15 c25 k37 h53 g37

Номер слайда 8

Найдем частное двух степеней a7 и a3 a ≠ 0a4 𝑎∙𝑎∙𝑎∙𝑎∙𝑎∙𝑎∙𝑎 =a7 : a3 a7 : a3 = a 7-3 = a4 𝑎∙𝑎∙𝑎 = 𝑎∙𝑎∙𝑎∙𝑎= 

Номер слайда 9

свойство степени Для любого числа a ≠ 0 и произвольных натуральных чисел m и n, таких, что m > n,am : an = am-nam : an = am-n

Номер слайда 10

Правило деления степеней При делении степеней с одинаковыми основаниями основание оставляют прежним, а из показателя степени делимого вычитают показатель степени делителя. Примеры:

Номер слайда 11

Выбираем правильный ответ. Молодцы!rrrr

Номер слайда 12

Определение степени с нулевым показателем. При a ≠ 0 Степень числа a, не равного нулю, с нулевым показателем равна единице.

Номер слайда 13

Задание 3(а3)4=а3∙а3∙а3∙а3=а3+3+3+3=а12 4 множителя(а𝑚)𝑛=а𝑚∙а𝑚…∙а𝑚=а𝑚+𝑚…+𝑚=а𝑚∙𝑛 n множителей

Номер слайда 14

Задание 4(𝑎𝑏)3=𝑎𝑏∙𝑎𝑏∙𝑎𝑏=(𝑎𝑎𝑎)∙(𝑏𝑏𝑏)=а3𝑏3 3 множителя(𝑎𝑏)𝑛=𝑎𝑏∙𝑎𝑏∙..∙𝑎𝑏=𝑎𝑎..𝑎∙𝑏𝑏..𝑏 =а𝑛𝑏𝑛 n множителейn мн.n мн.

Номер слайда 15

Пример 1 Упростите выражениеа) (а5)2 ∙ (а6)7=б) (−𝑏4)9=в) (−с3)8= 

Номер слайда 16

Пример 2 Представьте в виде степени 216а3𝑏6216 а3𝑏6= 63∙𝑎3∙(𝑏2)3 = (6𝑎𝑏2)3 

Номер слайда 17

Работа с учебником№ 204, 208, 211, 213

Номер слайда 18

Домашнее задание§6 формулы№ 205, 210, 212, 214 

Номер слайда 19

Спасибо за урок!style.colorfillcolorfill.typestyle.font. Sizestyle.colorfillcolorfill.typestyle.font. Size

Алгебра 7 Мерзляк С-07 В1

Самостоятельная работа № 07 по алгебре в 7 классе «Степень с натуральным показателем» с ответами (Вариант 1). Дидактические материалы (упражнения №№ 47 — 53) для учителей, учащихся и родителей. Алгебра 7 Мерзляк С-07 В1.

 

Алгебра 7 класс (Мерзляк)


Самостоятельная работа № 07. Вариант 1

 

С-07 В1 «Степень с натуральным показателем» (транскрипт заданий)

  1. Найдите значение выражения: 1) 26; 3) (0,6)2; 5) (1/2)3; 7) (6/5)3; 2) (–7)2; 4) 72;
  2. Вычислите: 1) 43 + 35; 4) (–0,6)3 – (—0,5)3; 2) (–8)2 – (–1)10; 5) (63 : 400 + 0,33): (–0,1)2;
  3. Не выполняя вычислений, сравните: 1) (—4,6)2 и 0; 3) (–10)5 и (—8)4; 2) 0 и (—2,7)3; 4) –66 и (–6)6.
  4. Составьте числовое выражение и найдите его значение: 1) сумма куба числа 5 и квадрата числа –8; 2) куб разности чисел 8 и 9; 3) разность квадратов чисел –2 1/2 и 1 1/4.
  5. Найдите значение выражения: 1) 14а2, если а = –1/7; 2) 16 – с4, если с = –2; 3) (18x)4, если х = 1/6;
  6. Какое наименьшее значение и при каком значении переменной принимает выражение: 1) х2 – 5; 2) (х – 1)4 + 12; 3) 2 + (x + 4)2?
  7. Какое наибольшее значение и при каком значении переменной принимает выражение: 1) –х2 – 5; 2) 3 – (х + 1)2; 3) –(х+7)4 + 1?

 

Алгебра 7 Мерзляк С-07 В1


ОТВЕТЫ на самостоятельную работу:

 

Смотреть РЕШЕНИЯ заданий №№ 47 — 53

 


Вы смотрели: Самостоятельная работа по алгебре в 7 классе «Степень с натуральным показателем» с ответами. Дидактические материалы для учителей, учащихся и родителей.

Другие варианты:  С-07. Вариант 2  С-07. Вариант 3


Вернуться к Списку самостоятельных работ по алгебре в 7 классе УМК Мерзляк.

Перейти к Списку контрольных работ по алгебре в 7 классе УМК Мерзляк.

Цитаты (упражнения) из учебного пособия «Дидактические материалы. Алгебра 7 класс / Мерзляк, Полонский, Рабинович, Якир — М.:Вентана-Граф» использованы на сайте исключительно в учебных целях (пп. 1 п. 1 ст. 1274 ГК РФ). Решения и ОТВЕТЫ на самостоятельную работу (нет в пособии) адресованы родителям для проверки знаний учащихся.

Что такое вечная мерзлота? | НАСА Climate Kids

Краткий ответ:

Вечная мерзлота — это любой грунт, который остается полностью замерзшим — 32 ° F (0 ° C) или ниже — в течение как минимум двух лет подряд. Эти постоянно мерзлые земли наиболее распространены в регионах с высокими горами и в более высоких широтах Земли — около Северного и Южного полюсов.

Вечная мерзлота — это любой грунт, который остается полностью замерзшим — 32 ° F (0 ° C) или ниже — в течение как минимум двух лет подряд.Эти постоянно мерзлые земли наиболее распространены в регионах с высокими горами и в более высоких широтах Земли — около Северного и Южного полюсов.

Вечная мерзлота покрывает большие области Земли. Почти четверть суши в Северном полушарии покрыта вечной мерзлотой. Хотя земля промерзшая, районы вечной мерзлоты не всегда покрыты снегом.

Большая часть тундры Аляски покрыта вечной мерзлотой. Многоугольники на снегу — признак того, что вечная мерзлота тает.Предоставлено: НАСА / Лаборатория реактивного движения-Калтех / Чарльз Миллер

.

Из чего состоит вечная мерзлота?

Вечная мерзлота состоит из смеси почвы, камней и песка, которые удерживаются вместе льдом. Почва и лед в вечной мерзлоте остаются замороженными в течение всего года.

У поверхности вечная мерзлота также содержит большое количество органического углерода — материала, оставшегося от мертвых растений, который не может разложиться или сгнить из-за холода. Нижние слои вечной мерзлоты содержат почвы, состоящие в основном из минералов.

Слой почвы поверх вечной мерзлоты не замерзает круглый год. Этот слой, называемый активным слоем , тает в теплые летние месяцы и снова замерзает осенью. В более холодных регионах земля оттаивает редко — даже летом. Там активный слой очень тонкий — всего от 4 до 6 дюймов (от 10 до 15 сантиметров). В более теплых районах вечной мерзлоты толщина активного слоя может достигать нескольких метров.

Слои вечной мерзлоты. Фото: Бенджамин Джонс, Геологическая служба США. Общественное достояние (изменено)

Как изменение климата влияет на вечную мерзлоту?

По мере потепления климата на Земле тает вечная мерзлота.Это означает, что лед внутри вечной мерзлоты тает, оставляя после себя воду и почву.

Таяние вечной мерзлоты может иметь драматические последствия для нашей планеты и живущих на ней существ. Например:

  • Многие северные деревни построены на вечной мерзлоте. Когда вечная мерзлота замерзает, она тверже бетона. Однако таяние вечной мерзлоты может разрушить дома, дороги и другую инфраструктуру.

  • Когда вечная мерзлота замерзает, растительный материал в почве, называемый органическим углеродом, не может разлагаться или гнить.По мере таяния вечной мерзлоты микробы начинают разлагать этот материал. Этот процесс выбрасывает в атмосферу парниковые газы, такие как углекислый газ и метан.

  • Когда тает вечная мерзлота, то же самое происходит с древними бактериями и вирусами во льду и почве. Эти недавно размороженные микробы могут вызвать сильное заболевание людей и животных. Ученые обнаружили микробы возрастом более 400 000 лет в талой вечной мерзлоте.

Блок тающей вечной мерзлоты, упавший в океан на арктическом побережье Аляски.Предоставлено: Геологическая служба США

.

Из-за этих опасностей ученые внимательно следят за вечной мерзлотой Земли. Ученые используют спутниковые наблюдения из космоса, чтобы изучить обширные районы вечной мерзлоты, которые было бы трудно изучить с земли.

Программа NASA Soil Moisture Active Passive , или SMAP , орбиты вокруг Земли для сбора информации о влажности почвы. Он измеряет количество воды в верхних 5 сантиметрах почвы по всей поверхности Земли.Он также может определить, замерзла ли вода в почве или оттаяла. Измерения SMAP помогут ученым понять, где и как быстро тает вечная мерзлота.

Связанные миссии НАСА

SMAP

границ | Биогеохимические процессы в активном слое и вечной мерзлоте высокогорной долины арктических фьордов

Введение

Районы вечной мерзлоты составляют 24% территории Северного полушария и хранят огромные количества (от 1330 до 1580 Пг) органического углерода (Tarnocai et al., 2009; Hugelius et al., 2014). Экосистемы вечной мерзлоты в настоящее время являются чистым поглотителем углерода из-за сокращения выбросов углекислого газа, превышающего выбросы метана и углекислого газа (Schaefer et al., 2011; Kirschke et al., 2013; Parmentier et al., 2013). Поскольку в высокогорных районах Арктики происходит быстрое изменение климата, повышение температуры вечной мерзлоты и постепенное углубление активных слоев подвергают ранее замерзший почвенный органический углерод микробному разложению (Романовский и др., 2010; Ковен и др., 2011; Шуур и др., 2015). Это приводит к выбросу углекислого газа и метана в атмосферу и, по прогнозам, к середине 2020-х годов приведет к тому, что экосистемы вечной мерзлоты станут чистым источником углерода (Lee et al., 2012; Elberling et al., 2013; Schuur et al., 2015).

Чтобы предсказать влияние таяния вечной мерзлоты на биогеохимические циклы, необходимо понимать пространственную неоднородность биогеохимических процессов в почвах Арктики. Распределение накопленного органического углерода варьируется по ландшафту вечной мерзлоты и с глубиной (Kuhry et al., 2010). Накопление и хранение органического углерода в вечной мерзлоте максимально в регионах, где преобладают заболоченные условия, поскольку в этих условиях чистая первичная продукция превышает разложение (Kolka et al., 2015). Гидрология оказывает сильное влияние на тип газообразных продуктов, выделяемых при разложении органического углерода вечной мерзлоты. Например, осушенная почва позволяет ранее замороженному органическому углероду быстро разлагаться в кислородных условиях с образованием двуокиси углерода (Liljedahl et al., 2012; Elberling et al., 2013), тогда как водонасыщение ограничивает поступление кислорода и усиливает анаэробное дыхание и производство метана (Турецкий и др., 2008; Липсон и др., 2012; Олефельдт и др., 2013). Однако в анаэробных условиях альтернативные акцепторы электронов, такие как нитрат, марганец, железо и сульфат, могут предпочтительно использоваться в микробном дыхании органического углерода и подавлять производство метана (Kristjansson and Schönheit, 1983; Dise and Verry, 2001). Использование альтернативных акцепторов электронов увеличивает производство углекислого газа по сравнению с метаном, и, следовательно, взаимосвязь между гидрологией и доступностью альтернативных акцепторов электронов играет решающую роль в определении величины выбросов углерода вечной мерзлоты.

Hodson et al. (2016) провели гидрологический мониторинг, который продемонстрировал, как сток низин, дренирующий химически активные мелкозернистые отложения Центрального третичного бассейна Шпицбергена (т.е. Адвентдален, место проведения настоящего исследования), приобретает химически активное железо в результате окисления пирита. Окисление пирита оказало серьезное влияние на состав этого стока, о чем свидетельствует наличие высоких концентраций сульфатов и катионов (Hodson et al., 2016). Этот процесс также был зарегистрирован в нескольких близлежащих водосборах (Фардален, Болтердален и Лонгйердален; Yde et al., 2008; Руттер и др., 2011; Hindshaw et al., 2016). Таким образом, отложения и вода в Адвентдалене и его окрестностях содержат множество альтернативных акцепторов электронов, таких как трехвалентное железо и сульфат, для микробного окисления органического углерода. Обилие трехвалентного железа и сульфата в водах, стекающих через Адвентдален, важно в контексте выбросов парниковых газов, поскольку восстановление Fe (III) и сульфатов термодинамически благоприятны и, следовательно, конкурентоспособны по сравнению с метаногенезом.Сообщалось, что доступность Fe (III) снижает метаногенез в вечномерзлотном ландшафте Барроу, Аляска (Lipson et al., 2012; Miller et al., 2015), а доступность сульфата может снизить производство метана на водно-болотных угодьях (например, Pester et al., 2012). Hodson et al. (2016) использовали уменьшение концентраций сульфата и * Fe (т.е. растворенного и коллоидного железа, прошедшего через фильтр 0,45 мкм) при низком расходе, чтобы сделать вывод об удалении путем восстановления сульфата и осаждения пирита (FeS 2 ), моносульфид железа (FeS) и, возможно, элементарная сера в грунтовых водах, стекающих через конус наносов в Эндалене (приток Адвентдалена).Однако предполагалось, что процессы удаления * Fe и сульфата из этих вод ограничены нехваткой органического вещества (например, Raiswell and Canfield, 2012). Также наблюдался дефицит органического вещества, который ограничивает удаление * Fe и сульфата из поровых вод в кернах фьордовых отложений на Шпицбергене (Wehrmann et al., 2014). Исходя из этих результатов, очевидно, что необходимо понять, приводит ли накопление органического углерода в таких средах к усиленному удалению железа и сульфата из раствора.

Целью данного исследования является определение того, как вертикальная и латеральная неоднородность накопления органического углерода в долине высоких арктических фьордов влияет на биогеохимические процессы в активном слое и неглубоких отложениях вечной мерзлоты и поровых водах. В этом исследовании представлены и обсуждаются геохимические анализы поровой воды и отложений, отобранных из керна, взятого из активного слоя и неглубокой вечной мерзлоты полигонального рельефа ледяного клина в высокогорной долине арктических фьордов.

Материалы и методы

Описание места эксплуатации

Адвентдален (78 ° 19 ‘северной широты, 15 ° 93’ восточной долготы) представляет собой долину размером 12 км × 4 км, ориентированную на северо-запад-юго-восток, в центре Шпицбергена.Группы ван Мийенфьорд и Адвентдален, содержащие осадочные породы (песчаники, сланцы и карбонаты), составляют литологию водосбора Адвентдален. Песчаники и сланцы содержат железосодержащие минеральные фазы, такие как пирит, сидерит и глауконит (Dallmann et al., 1999; Riber, 2009; Svinth, 2013). Также небольшое количество железа присутствует в биотите и хлорите (шамозит; Hodson et al., 2016).

Отступление ледников и постледниковый изостатический отскок влияют на эволюцию ландшафта (Milne and Shennan, 2007).Следовательно, разрастание вечной мерзлоты во многих долинах высоких арктических фьордов было связано с замерзанием реактивных мелкозернистых отложений, первоначально отложившихся на дне фьорда в результате ледниково-морского осаждения и расширения дельты на протяжении процесса дегляциации (Haldorsen et al., 2010; Gilbert et al., 2018). Во время последнего ледникового максимума Адвентдален был заполнен эрозионным ледяным потоком; это вызвало таяние вечной мерзлоты (Humlum et al., 2003; Humlum, 2005; Landvik et al., 2005). После отступления ледникового щита ледниковый изостатический отскок Свальбарда означал, что относительный уровень моря упал, и дельта типа Гилберта выдвинулась в Адвент-фьорд (Lønne and Nemec, 2004).В Адвентдалене более глубокая вечная мерзлота является эпигенетической, так как образовалась после выдвижения дельты (Gilbert et al., 2018). Более мелкая сингенетическая вечная мерзлота на эоловых террасах Адвентдалена разрасталась одновременно с эоловой седиментацией (Gilbert et al., 2018). Хотя после дегляциации вечная мерзлота только усилилась, она непрерывна на Шпицбергене, где достигает мощности 80-100 м у побережья (Brown et al., 1997; Humlum, 2005). Сезонно талый слой или «активный слой» может иметь значение 0.Мощность 4-6 м на Шпицбергене (Christiansen, 2005). В Адвентдалене толщина активного слоя составляет около 1 м (Christiansen et al., 2010). В данном исследовании основное внимание уделяется глубине зоны 0–2 м, которая включает отбор проб активного слоя и неглубокой вечной мерзлоты.

Климат Шпицбергена — полярная тундра (Kottek et al., 2006), а в Лонгйире с 1981 по 2010 год средняя годовая температура воздуха (MAAT) составляла −4,6 ° C (Førland et al., 2011). В период с 1989 по 2011 год MAAT увеличивался на 1,25 ° C за десятилетие (Førland et al., 2011), а в 2018 году MAAT составляла −1,8 ° C (eklima.met.no). Среднегодовая температура грунта (MAGT) колеблется от -5,6 ° C до -3,2 ° C в районе Адвентдален (Christiansen et al., 2010), а повышение температуры воздуха вызвало недавнее повышение температуры вечной мерзлоты (Isaksen et al., 2019). Растительный покров в долине колеблется от 1,3 г -2 до 27,2 г -2 (мох) и 2,8 г -2 и 9,6 г -2 (сосудистые растения), при этом количество мха зависит от влажность почвы (Sjögersten et al., 2006).

Участки исследования (Рисунки 1A – C) были выбраны с целью определения неоднородности среды вечной мерзлоты в долине фьорда. В таблице 1 перечислены места отбора проб с подробным описанием методов отбора проб. Участки покрыты лессовыми (эоловыми) отложениями позднего голоцена, перекрывающими аллювиальные и дельтовые отложения (Cable et al., 2017; Gilbert et al., 2018). Эоловые отложения и аллювиальные конусы доминируют в сингенетическом разрастании вечной мерзлоты, в то время как вечная мерзлота под ними представляет собой эпигенетическое разрастание вечной мерзлоты (после замораживания вниз; Gilbert et al., 2018; Toft-Hornum et al., В обзоре). Участки исследований расположены в районах низкоцентрированных полигонов клина льда, которые обычны для Адвентдалена (Sørbel, Tolgensbakk, 2002). Северный ледяной клин (рис. 1В) — водонасыщенное водно-болотное угодье, питаемое в основном источниками, тогда как ледяной клин Юг (рис. 1С) в основном питается атмосферными осадками и лишь время от времени затопляется местным таянием снега и дождями.

Рис. 1. (A) Архипелаг Шпицберген (врезка) и Адвентдален, с белым кружком, обозначающим каждое место, где были взяты образцы полигонов ледяного клина (предоставлено Норвежским полярным институтом), (B) с видом на полигон N1, обращенный на восток, и (C) , обращенный к многоугольнику S1, обращенный на север.Фото: Э. Л. Джонс.

Таблица 1. Места отбора проб в зоне UTM 33X.

Подразделение керна и керна

Забор керна проводился до начала оттепелей, когда температура воздуха была ниже 0 ° C. Керны мерзлого активного слоя и неглубокой вечной мерзлоты извлекались сегментами (диаметром 5 см, длиной от 5 до 50 см) на глубину 2 м с помощью ручного моторизованного бурового оборудования (буровой двигатель Stihl BT 130 с цилиндрической буровой головкой и др. стержни).Сегменты сердцевины экструдировали в стерильные пакеты Whirl Pak ® , которые были запечатаны и заморожены во время транспортировки в Университет Шеффилда, где они хранились при -18 ° C. Керны разделяли путем распиливания на срезы глубиной 2 см в замороженном состоянии. Свежесрезанные поверхности соскребали скальпелем, а внешние 2 см удаляли полой латунной трубкой (диаметром 3 см) для предотвращения загрязнения. Пильный диск, скальпель и латунную трубку очищали 70% изопропанолом между срезами.

Извлечение поровой воды

Метод извлечения поровой воды был адаптирован из работы Spence et al.(2005). Флаконы с образцами переносили в анаэробную камеру Coy Vinyl с атмосферой N 2 (0 ppm кислорода). Каждую пробирку взвешивали для определения массы образца. Барботируемую азотом деионизированную воду (Milli-Q) добавляли для заполнения каждого флакона. Флаконы повторно взвешивали, чтобы определить массу и объем добавленной воды. Затем из верхней части флакона удаляли 3 мл воды для создания свободного пространства. Флаконы закрывали крышками, переворачивали и хранили в течение 5 дней при 4 ° C, погружая в воду (для предотвращения диффузии газа через перегородки).Это время хранения позволило деионизированной воде уравновеситься с водой в поровых осадках (например, Spence et al., 2005). Через 7 дней после первого насыщения образца флаконы центрифугировали при 7750 об / мин в течение 5 минут и переносили обратно в анаэробную камеру. Уравновешенный супернатант фильтровали (нейлоновый шприц-фильтр 0,22 мкм) для химического анализа, и осадок, оставшийся во флаконах, взвешивали после сушки при 105 ° C в течение 24 часов (Kokelj and Burn, 2003; Ernakovich et al., 2017). Затем флаконы повторно взвешивали для определения начального содержания влаги в образцах.

Основные ионы (Ca 2+ , Mg 2+ , Na + , K + , Cl , NO3- и SO42-) определяли с помощью ионной хроматографии (ионный хроматограф Dionex, DX 90 ; предел обнаружения или «LOD» = 0,02 мг л –1 для самого низкого неразбавленного анализа; точность <5% для стандартов среднего уровня). Следы металлов (Fe, Mn) определяли в образце объемом 5 мл, подкисленном 50 мкл HNO 3 (Fisher Scientific Trace Metal Grade), с использованием масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой или ICPMS (PerkinElmer Elan DRC II, MA, США. ).Ошибки прецизионности для повторных анализов средних стандартов составляли <5%, а пределы обнаружения составляли 1,0 мкг л –1 . Концентрации аналита были скорректированы для холостого анализа и скорректированы на разбавление во время экстракции поровой водой.

Анализ твердой фазы

Содержание элементов углерода и азота определяли путем сушки образцов осадка при 105 ° C, подкисления в 6 M HCl, промывки, сушки, гомогенизации, взвешивания от 25 до 50 мг каждого образца в оловянной капсуле и анализа на кубе Elementar vario EL. (Факультет наук о животных и растениях, Шеффилдский университет).Концентрации элементов проверяли с помощью стандартов ацетанилида (C 8 H 9 NO; Merck; n = 28,% C = 70,96 ± 0,67,% N = 10,34 ± 0,10), с 2 пробелами и 2 Стандарты ацетанилида запускаются через каждые 15 проб.

Кислотно-летучая сера (AVS) и сера, восстанавливаемая хромом (CRS) были определены в Университете Лидса. Метод двухступенчатой ​​перегонки применялся к лиофилизированным и измельченным образцам осадка, сначала с использованием 6 M HCl, а затем кипящего раствора 3 M CrCl 2 (Canfield et al., 1986; Фоссинг и Баркер Йоргенсен, 1989). При каждой экстракции H 2 S осаждали в виде Ag 2 S, фильтровали, сушили и сульфид определяли гравиметрически. Стехиометрию фазы использовали для перевода массы в массовые проценты (FeS для AVS; FeS 2 для CRS).

Различные фазы минералов железа, определенные в процессе эксплуатации, были нацелены на четырехэтапную последовательную процедуру экстракции, применяемую к 100 мг лиофилизированных и размолотых проб осадка. Для извлечения аморфных фаз и фаз оксигидра железа в виде наночастиц (аскорбат Fe ) каждый образец встряхивали в течение 24 ч с 10 мл раствора аскорбата (50 г цитрата натрия –1 , 50 г бикарбоната натрия –1 и 10 г л –1 аскорбиновой кислоты, забуференной при pH 7.5; Raiswell et al., 2008). Для нацеливания на железо, связанное в карбонатах (Fe ацетат ), остаточный образец встряхивали в течение 48 часов при 50 ° C с 10 мл раствора ацетата натрия (1 M раствор ацетата натрия, забуференный уксусной кислотой до pH 4,5; Poulton and Canfield, 2005 ). Для нацеливания на кристаллические (оксигидр) оксиды железа (дитионит Fe ) оставшуюся пробу затем встряхивали в течение 2 часов с 10 мл раствора дитионита (50 г л –1 дитионата натрия, забуференного до pH 4,8 уксусной кислотой и цитратом натрия; Поултон и Кэнфилд, 2005).Наконец, для магнетита (оксалат Fe ) остаточный образец встряхивали с 10 мл раствора оксалата аммония (0,2 M оксалат аммония / 0,17 мл щавелевой кислоты, забуференной гидроксидом аммония до pH 3,2) в течение 6 часов (Poulton and Canfield, 2005). . Эти экстракции проводили при комнатной температуре (за исключением ацетата Fe при 50 ° C). После центрифугирования (4000 об / мин в течение 4 минут при 21 ° C) супернатант от каждой экстракции хранили при 4 ° C до анализа с помощью атомно-абсорбционной спектроскопии (AAS).Недавние исследования показали, что к минералогическим ассоциациям, основанным на последовательных химических извлечениях, следует относиться с осторожностью (Oonk et al., 2017; Slotznick et al., 2020; Hepburn et al., 2020). Например, эффективность стадии Fe ацетата в извлечении железа, связанного в карбонаты, колеблется от 3 до 85% (Oonk et al., 2017; Hepburn et al., 2020). Растворимость целевых минералов зависит от их размера зерна, кристалличности и минералогической ассоциации (Slotznick et al., 2020).Таким образом, в данном исследовании показаны только предварительные связи между этапами добычи и конкретными минералами, представленными на каждом этапе.

На месте Отбор проб и анализ поровой воды

В конце лета 2017 г. были отобраны пробы поровых вод из полигона S1 в районе Ice Wedge South и из полигона N1 в районе Ice Wedge North in situ с использованием пробоотборников влажности почвы MacroRhizon (Van Walt Ltd.). Образцы воды для анализа δ 18 O-SO 4 и δ 34 S-SO 4 были собраны для заполнения центрифужных пробирок объемом 50 мл и хранились при 4 ° C до обработки и анализа в Центре окружающей среды Ланкастера. , Ланкастерский университет, Великобритания.Образцы воды для анализа δ 18 O-H 2 O собирали для заполнения пробирок Эппендорфа и хранили при 4 ° C до анализа в Университете Восточной Англии (UEA). Образцы воды для анализа δ 18 O-SO 4 и δ 34 S-SO 4 загружали на ионообменные смолы (Supelite TM DAX-8 для удаления растворенных органических веществ; Dowex 50 W-X8 для удаления катионов и Dowex AG2 X8 для удаления анионов). Анионы элюировали из Dowex ® AG2 X8, используя аликвоты 1 М сверхчистой HCl до общего объема 1.5 мл. К элюированному образцу добавляли 0,2 мл объема 1 М BaCl 2 , и образцы оставляли на 48 часов при 4 ° C, чтобы дать BaSO 4 выпасть в осадок. Каждый образец трижды промывали деионизированной водой Milli-Q с использованием центрифугирования и ресуспендирования для удаления любых мешающих продуктов (например, хлоридов). Образцы сушили при 40 ° C.

Сухие образцы взвешивали в капсулах из олова или серебра для анализа δ 34 S-SO 4 и δ 18 O-SO 4 , соответственно.Изотопный анализ проводился с помощью Elemental Analyzer (Elementar Pyrocube), подключенного к масс-спектрометру с непрерывным потоком изотопов (Isoprime 100 с возможностью двойного впуска для ввода контролируемых газов), следуя методам, описанным Wynn et al. (2015). Сжигание BaSO 4 в оловянных капсулах дало SO 2 для определения δ 34 S. Аналитические условия требовали использования пятиокиси ванадия в качестве окислителя и температуры горения 1120 ° C. Пиролиз BaSO 4 при 1450 ° C в серебряных капсулах и в присутствии сажи дал CO для определения δ 18 O.Значения δ 34 S были скорректированы относительно троилита Венского Каньона Diablo Troilite (VCDT) с использованием анализов международных стандартов NBS-127 и SO5 в рамках цикла. Значения δ 18 O были скорректированы до Венской стандартной средней океанской воды (VSMOW) с использованием анализов NBS-127 и SO6 в рамках цикла. Внутренний стандарт MLSG (осадок из подледниковой талой воды BaSO 4 ) использовался для мониторинга дрейфа и точности в каждом прогоне, а также внешней прецизионности между аналитическими последовательностями. Стандартная репликация внутри цикла (1SD) была лучше, чем ± 0.3 ‰ для значений изотопов серы и кислорода.

Пробы воды для анализа δ 18 O-H 2 O были проанализированы в Университете Восточной Англии (UEA) с помощью анализатора Picarro 1102i путем прямой инъекции 2,6 мкл воды. Образцы были измерены вместе с двумя стандартами Геологической службы США (USGS): USGS 64444 и USGS 67400 и внутренним лабораторным стандартом UEA Norwich Tap Water (NTW). Используя калибровочную линию, определенную стандартами USGS, был рассчитан истинный изотопный состав образцов относительно VSMOW.

Коррекция осадков

Данные химического состава снежного покрова до начала таяния на Свальбарде были собраны (Hodgkins et al., 1997; Wynn et al., 2006; Tye and Heaton, 2007; Yde et al., 2008) для расчета среднего отношения X / Cl (где X является основным анионом или катионом). В снежном покрове установлены следующие соотношения: Na / Cl = 0,82; K / Cl = 0,02; Mg / Cl = 0,10; Ca / Cl = 0,08; SO 4 / Cl = 0,11. Предполагая, что хлорид ведет себя консервативно и образуется только в результате осаждения ( pd ), эти отношения были использованы для расчета доли каждого аниона или катиона в поровой воде ( pw ), полученной в результате осаждения ( fX pd ; уравнение 1):

fXpd = (XCl) снег (ClX) pw (1)

Остаток ( fX npd ) представляет собой долю каждого аниона или катиона в поровой воде, полученную в результате выветривания (уравнение 2):

fXnpd = 1-fXpd (2)

Значения δ 34 S-SO 4 были скорректированы на входы снега в соответствии с уравнением (3) (из Hindshaw et al., 2016) и с использованием среднего значения снежного покрова δ 34 S-SO 4 , равного 17,5 ‰, из компиляции химического состава предпотопного снежного покрова Свальбарда.

δ34Snpd = (δ34Spw-f⋅δ34S снег) (1-е) (3)

Где f — доля сульфата, полученного в результате таяния снега. Значения δ 18 O-SO 4 были скорректированы таким же образом, как и в уравнении (3), с использованием среднего значения снежного покрова δ 18 O-SO 4 9,28 ‰ из компиляции предварительного плавления. химия снежного покрова Свальбарда.

Сульфид коренных пород δ

34 S Отбор проб и анализ

Образцы коренных пород (песчаники, алевролиты, сланцы) из каждой геологической формации в группе Адвентдален и формации Каролинфьеллет были получены из кернов 13/2013 (33X E522859 N8685197, Dirigenten), BH9 / 05 (Urdkollbreen, 33X E528365 N8647669ps) Адвентдален. Образцы горных пород разрезались на мелкие блоки с помощью гранильной пилы (Lortone, США), а выветрившиеся поверхности удалялись с помощью шлифовальной поверхности (Saphir 330, ATM, Германия).Камни промывали деионизированной водой в ультразвуковой ванне перед сушкой в ​​печи при 50 ° C. Высушенные породы измельчали ​​в стальном пестике и ступке на мелкие крошки, которые затем измельчали ​​до мелкого порошка в агатовой дисковой мельнице (Tema, Великобритания). Оборудование для дробления промывали водой, сушили сжатым воздухом и очищали этанолом между пробами для предотвращения загрязнения. Восстанавливаемая хромом сера (CRS) была извлечена из измельченной породы с использованием ранее описанного метода (Раздел «Анализ твердой фазы»).Полученные осадки Ag 2 S взвешивали в оловянные капсулы для анализа δ 34 S путем сжигания в элементном анализаторе Elementar Pyrocube, соединенном с масс-спектрометром непрерывного потока Isoprime в Университете Лидса. Образцы сжигали при 1150 ° C до SO 2 в присутствии чистого кислорода (N5.0) в потоке гелия (чистота CP). Произведенный SO 2 прошел через оксид вольфрама, заполненный в колонне сгорания, чтобы обеспечить количественное преобразование.Избыток кислорода удаляли реакцией с горячей медной проволокой при 850 ° C, а воду удаляли в ловушке Sicapent. Двойные аликвоты сульфида серебра были приготовлены из-за небольшого эффекта памяти изотопов серы, возникающего во время обработки SO 2 в пирокубе. Значения δ 34 S были скорректированы по шкале VCDT с использованием международного стандарта IAEA S-3 (-32,06) и межлабораторного стандарта халькопирита CP-1 (-4,56). Воспроизводимость стандарта проверки в ходе цикла (BaSO 4 ) составляла ± 0.24 ‰ (1 SD).

Анализ данных

Анализ данных был выполнен в Microsoft Excel и R Core Team (2017), а графики подготовлены с помощью Excel или пакета ggplot2 R. Перед тестированием корреляций между переменными был использован метод Шапиро Уилка, чтобы проверить, нормально ли распределены данные. Многие переменные не были нормально распределены, и их взаимосвязь была нелинейной. Поэтому монотонные отношения между переменными были протестированы с использованием корреляции Спирмена, которая подходит для данных с нестандартным распределением и особенно надежна для работы с асимметричными распределениями и выбросами (du Prel et al., 2010).

Результаты

Рисунок 2 показывает, что керны Ice Wedge North имели значительно более высокое гравиметрическое содержание воды (г воды, г –1 сухого осадка), чем керны Ice Wedge South, согласно тесту Велча t (Таблица 2). Среднее гравиметрическое содержание воды в керне N1 составляло 2,79 мкг –1 (максимальное значение было 9,14 мкг –1 ) и было самым высоким как на поверхности, так и на глубине ниже 90 см, тогда как среднее гравиметрическое содержание воды в N2 составляло 6,05 мкг. –1 , без четких рисунков с глубиной.В S1, однако, среднее содержание воды составляло 0,57 г / г –1 , с пиками у поверхности и на 105, 141 и 169 см, а максимальное содержание воды было 1,32 г / г –1 . Среднее гравиметрическое содержание воды в S2a и S2b было одинаковым (0,58 и 0,45 г г –1 соответственно). Оба керна имели повышенное содержание воды у поверхности.

Рисунок 2. Глубинные профили содержания воды (A – E) , концентрации хлоридов (F – J), и концентрации органического углерода (K – O) для N1, N2, S1, S2a, и S2b.Горизонтальная пунктирная линия на каждом графике представляет основу активного слоя в 2017 году.

Таблица 2. Результаты тестов Welch t , сравнивающих органический углерод, гравиметрическое содержание воды, Fe (водн.) , сульфат, CH 4 (водн.) , CRS, Fe аскорбат , Fe дитионит , Fe ацетат и Fe оксалат для Ice Wedge South и Ice Wedge North.

Концентрация хлоридов была выше в кернах из Ice Wedge South, чем в кернах из Ice Wedge North (Рисунки 2F – J).Концентрация хлоридов достигла пика вблизи основания активного слоя в сердечниках с обоих участков (Рисунки 2F – J). Также был пик концентрации хлоридов у поверхности земли на N1 (рис. 2F). Наблюдалось накопление хлоридов в подстилающей вечной мерзлоте кернов N2, S2a и S2b (Рисунки 2G – J).

Содержание органического углерода в осадках для двух участков также значительно различается в соответствии с тестом Велча t (Таблица 2). Рисунок 2 и Таблица 2 показывают, что ледяной клин Северный имеет более высокое содержание органического углерода, чем Южный ледяной клин.Поверхность N1 имела высокое содержание органического углерода (29,7 мас.%). В вечной мерзлоте содержание органического углерода было высоким, но непостоянным (низкое на глубине 30–70 см, максимум на глубине 100–140 см). S1, однако, имел более однородное и низкое содержание органического углерода (в среднем 2,38 мас.%), Но с пиком у поверхности (5,40 мас.%) И на глубине 61 см (4,65 мас.%).

Концентрации Fe (водн.) и сульфата в поровых водах значительно различались между двумя участками, согласно тесту Велча t (Таблица 2).Рисунки 3A, B показывают, что Fe (водн.) в N1 и N2 было <3,0 ммоль л –1 . В N1 пики водного железа приходятся на глубину 31, 67, 93 и 155 см. В N2 пики были шире и лежали на глубинах 15–73 см, 109–139 см и 197 см. Рисунки 3F, G показывают, что в то время как N2 имел концентрацию сульфата <1,3 ммоль л –1 , N1 имел до 4,7 ммоль л –1 в пике в основании активного слоя. N1 имел четкий сульфатный узор, увеличивающийся от поверхности к основанию активного слоя, а затем уменьшающийся до уровня вечной мерзлоты (с небольшим пиком ∼150 см).

Рис. 3. Профили глубины Fe (водн.) (A – E) и SO42- (F – J) для N1, N2, S1, S2a и S2b. Горизонтальная пунктирная линия на каждом графике представляет основу активного слоя в 2017 году.

Рисунки 3C – E показывают, что концентрация Fe (водн.) была низкой (<1,5 ммоль л –1 ) в активном слое всех ядер Ice Wedge South. Fe (aq) в S1 достигает максимума на глубине 75 и 123 см. Концентрация Fe (aq) в вечной мерзлоте S2a и S2b имела менее четкие пики, но увеличивалась с глубиной, достигая более 7.5 ммоль л –1 . Рисунки 3H – J показывают, что сульфат следовал аналогичным трендам глубины для Fe (водн.) для всех трех кернов Ice Wedge South, достигая> 20 ммоль L –1 в керне S2b. Концентрация сульфата в активном слое была выше, чем концентрация Fe (водн.) .

Рисунки 4A – F показывают, что N1 имел только низкие концентрации кальция и магния в поровой воде (<6 ммоль л –1 ), с самыми высокими значениями обоих катионов в самом верхнем образце керна.N2 имел столь же низкие концентрации кальция и магния (Рисунки 4B, G). S1 показал отчетливые пики всех катионов в основании активного слоя и на глубине> 1 м в вечной мерзлоте (Рисунки 4, 5C, H). S2a и S2b показывают самый большой диапазон концентраций кальция и магния (достигающий ∼15 ммоль л –1 ), с более высокими концентрациями в вечной мерзлоте (Рисунки 4D, E, I, J). Концентрация калия обычно составляла <2,5 ммоль л –1 в N2, S1, S2a и S2b (рис. 5), но достигала> 20 ммоль л –1 в N2.Концентрация натрия была <10 ммоль л –1 во всех кернах (рисунки 5F – J).

Рис. 4. Профили глубины кальция (A – E) и магния (F – J) для N1, N2, S1, S2a и S2b. Горизонтальная пунктирная линия на каждом графике представляет основу активного слоя в 2017 году.

Рис. 5. Профили глубины калия (A – E) и натрия (F – J) для N1, N2, S1, S2a и S2b. Горизонтальная пунктирная линия на каждом графике представляет основу активного слоя в 2017 году.

Концентрация твердофазных форм железа в ядре N1 была переменной: аскорбат Fe <1,6 мас.%, Дитионит Fe <0,35 мас.%. Fe ацетат был доминирующей фазой экстрагированного железа на N1, достигая максимума 1,57 мас.% (Таблица 3 и дополнительные рисунки S1A, C, E). Оксалат Fe при N1 составлял <0,71 мас.% (Дополнительный рисунок S1G). У N1 был самый высокий CRS на глубине 15 см и на глубине 115 см (дополнительный рисунок S1K), что позволяло отслеживать содержание органического углерода.AVS был обнаружен на расстоянии 15 см в N1, а также во всех трех образцах с размерами от 114 до 156 см (дополнительный рисунок S1I). По сравнению с профилями поровой воды Fe (водн.) и сульфата, концентрация твердофазных частиц железа была постоянной с глубиной в S1 (дополнительные рисунки S1B, D, F, H, J, L). Аскорбат Fe составлял <0,8 мас.%, Дитионит Fe составлял <0,6 мас.%, Ацетат Fe составлял <0,8 мас.%, Оксалат Fe составлял <1 мас.%, CRS составлял <0,05 мас.%.%, и в этом ядре AVS не обнаружено (табл. 3). В целом в N1 было меньше дитионита Fe и оксалата Fe , чем в S1. N1 содержал на порядок больше CRS, чем S1 (табл. 3).

Таблица 3. Сводная статистика, рассчитанная для длины каждого ядра для твердофазных данных кернов S1 и N1 из Ice Wedge South и Ice Wedge North, включая AVS, CRS, аскорбат Fe , дитионит Fe , Fe ацетат , оксалат Fe и органический углерод.

Таблица 4 суммирует результаты δ 34 S-SO 4 , полученные для проб воды в активном слое. В целом вода из воды Ice Wedge North была более обогащена 34 S, чем вода из Ice Wedge South. Ледяной клин на севере δ 34 S-SO 4 все больше истощался в 34 ю.ш. с увеличением глубины. В районе Ice Wedge South вода δ 34 S-SO 4 была наиболее обогащена 34 S на глубине 30 см, тогда как δ 34 S-SO 4 была более обеднена 34 S. на глубине 9 см и 60 см.

Таблица 4. δ 34 S-SO 4 в воде из активного слоя в полигонах S1 и N2.

Обсуждение

С момента выхода из моря в эпоху голоцена разрастание вечной мерзлоты и продолжающееся накопление органического углерода, скорее всего, вызвали значительные изменения в биогеохимических процессах и реакциях осаждения минералов в пределах этой высокой арктической поймы. Два описанных выше участка помогают понять эти изменения, поскольку их контрастирующие гидрологические режимы приводят к заметным различиям в накоплении и разложении органического углерода вечной мерзлоты, несмотря на их близость в пределах одной и той же долины.Ниже мы описываем, как количество органического углерода регулирует потребление альтернативных акцепторов электронов, используемых для микробного окисления органического углерода, что приводит к переключению водонасыщенных участков поймы на восстановление железа и сульфата с чистым железом и накопление углерода за счет повышенного осаждения CRS и ацетата Fe . Напротив, более засушливые районы хранят гораздо меньше органического углерода и вместо этого по-прежнему доминируют биогеохимические признаки окисления пирита. Эти процессы кажутся наиболее вероятными на ранних стадиях развития поймы, когда они играют доминирующую роль в выветривании свежих минеральных поверхностей, что выражается составом талых ледниковых вод в близлежащих водосборах Эндален, Болтердален и Лонгйердален (Yde et al., 2008; Руттер и др., 2011; Hodson et al., 2016 соответственно). Поэтому в следующем обсуждении мы прежде всего исследуем доминирующие процессы выветривания, которые связаны с окислением пирита, прежде чем изучать другие процессы, связанные с биогеохимией серы и железа, которые лучше объясняют более поздние стадии биогеохимической эволюции, как только органический углерод станет доступным. .

Преобладающая реакция выветривания

Профили поровой воды на рисунках 2–5 представляют следующие атрибуты как активного слоя, так и подстилающей вечной мерзлоты: (1) in situ распределение экстрагируемых или адсорбированных растворенных веществ, химически активных минеральных фаз и газов, и (2) продукты дополнительных взаимодействий порода-вода-микроорганизмы после оттаивания.На обоих участках, за исключением N1, где преобладали калий, кальций и магний были преобладающими катионами (рисунки 4, 5), что указывает на то, что растворение карбоната преобладает над растворением силиката, несмотря на низкое содержание карбоната в отложениях (<0,8% сухой массы при Ice Wedge South) и низкое объемное содержание карбонатов (∼0,3–1,8%, но до 10,7%) в породах конечных частей Тодален и Эндален (Svinth, 2013). Это контрастирует с исследованием близлежащего неглазурованного водосбора (Фардален), которое обнаружило относительно высокую долю силикатного выветривания, предположительно являющегося результатом сочетания относительно быстрого выщелачивания карбонатных фаз из активного слоя и низких скоростей физического выветривания в слое. отложения, не способные подвергнуть свежие карбонаты выветриванию (Hindshaw et al., 2016). Однако ранее было показано, что карбонатное выветривание контролирует химический состав воды как ледниковых, так и неледниковых водоразделов, даже если коренная порода преимущественно силикатная и содержит лишь следовые количества карбоната (Blum et al., 1998; Horton et al., 1999 ). Это убедительно свидетельствует о том, что, хотя низкое содержание карбонатов в сочетании с возможностью выщелачивания активного слоя может в некоторой степени ограничить важность карбонатного выветривания в Адвентдалене, реакционная способность карбонатных фаз (по сравнению с силикатами) компенсировала эти факторы.

Процессы выветривания, ответственные за приобретение Ca 2+ и Mg 2+ в поровых водах отложений, скорее всего, будут представлены следующими реакциями (по Tranter et al., 2002; Yde et al., 2008 ; Hindshaw et al., 2016):

.

(1) Растворение карбоната угольной кислотой (где x равно 1 или 0):

Ca1-xMgxCO3 + CO2 + h3O → (1-x) Ca2 ++ xMg2 ++ 2HCO3- (4)

(2) Окисление сульфидов в сочетании с карбонатным выветриванием (где x равно 1 или 0):

4FeS2 + 16Ca1-x (Mgx) CO3 + 15O2 + 14h3O → 4Fe (OH) 3 + 16 (1-x) Ca2 ++ 16xMg2 ++ 16HCO3- + 8SO42- (5)

Ковариация между ионами используется здесь для определения доминирующих процессов выветривания во всем активном слое и вечной мерзлоте.Свидетельством выветривания доломита как источника как Ca 2+ , так и Mg 2+ является сильная положительная корреляция между этими ионами на Южном ледяном клине ( p <0,0001, ρ = 0,95) и наклоном регрессии близка к единице (0,89). После внесения поправки на осадки (дождь и снег) обоих катионов наклон остался неизменным (рис. 6), но точка пересечения значительно уменьшилась до нуля (0,24 ммоль л –1 ). Следовательно, доломит представляет собой надежный общий источник обоих ионов.

Рис. 6. Магний, не образующийся в осадках (Mg npd ), и кальций, не образующийся в результате осаждения (Ca , npd ) в трех кернах из Ice Wedge South. Пунктирная черная линия соответствует соотношению 1: 1 между Ca npd и Mg npd , которое представляет растворение доломита. Сплошная оранжевая линия представляет собой регрессию для всех точек из трех кернов из Ice Wedge South (R 2 = 0,69).

Хотя (Ca + Mg) npd сильно коррелировал с SO42- npd ( p <0.0001, ρ = 0,81), наклон регрессии составил 0,73, что позволяет предположить, что часть сульфата была связана с другими процессами. Учитывая присутствие силикатов в водосборе, окисление сульфидов в сочетании с растворением силикатов может играть роль в восполнении дефицита. Поскольку силикаты в водосборе представлены в основном в виде натриевых и калиевых полевых шпатов, они могут быть представлены формулами: NaAlSi 3 O 8 и KAlSi 3 O 8 в следующих реакциях (Tranter et al., 2002; Hindshaw et al., 2016):

.

(1) Растворение силиката угольной кислотой (где x равно 1 или 0):

2Na (1-x) KxAlSi3O8 (s) + 2CO2 (водн.) + 11h3O (l) ⇌2 (1-x) Na + (водн.) + 2xK ++ 2HCO3- (водн.) + Al2Si2O5 (OH) 4 (s) + 4х5SiO4 (6)

(2) Окисление сульфида в сочетании с растворением силиката (где x равно 1 или 0):

16Na1-xKxAlSi3O8 (s) + 4FeS2 (водн.) + 15O2 (водн.) + 86h3O (l) ⇌16 (1-x) Na + (водн.) + 16xK ++ 8SO42- (водн.) + 4Al4Si4O10 (OH) 8 (s) + 4Fe (OH) 3 (т) + 32h5SiO4 (водн.) (7)

Когда растворение силиката и карбоната происходит за счет окисления сульфида, отношение общего катиона оснований (Ca 2+ + Mg 2+ + Na + + K + ) к SO42- стремится к единице при осаждении. незначительны (Fairchild et al., 1994; Трантер и др., 2002; Wadham et al., 2010). Однако этот характерный признак может быть наложен или замаскирован растворением гипса, реакциями ионного обмена или реакциями осаждения минералов, которые удаляют катионы оснований из раствора. Из них гипс можно не учитывать, поскольку он отсутствует в коренных породах (Svinth, 2013). До поправки на поступления осадков общее отношение катионов оснований к сульфату на Южном ледяном клине составляло 0,98 (r 2 = 0,68). Стандартная поправка на количество осадков привела к более низкому наклону регрессии, равному 0.76 (r 2 = 0,70; рисунок 7A). Из основных катионов натрий особенно подвержен вышеуказанным маскирующим эффектам, при этом входные данные, не связанные с осаждением, выглядят отрицательными, аналогично тому, что может быть выведено из данных по поровой воде для кернов отложений Адвентдален, представленных Cable et al. (2017). Это свидетельствует о реакциях ионного обмена или осаждении минералов (например, альбита) и, следовательно, исключает использование соотношений ионов без осаждения для оценки важности окисления сульфида, сопряженного с растворением силиката.

Рис. 7. Общее количество основных катионов, не образовавшихся в осадках, и сульфата, не образовавшегося в результате осаждения, в (A) трех кернах из Ice Wedge South и (B) в двух кернах из Ice Wedge North. Пунктирная черная линия соответствует соотношению 1: 1 между SO 4 npd и (Ca npd + Mg npd + Na npd + K npd ), которое представляет окисление сульфида в сочетании с растворением силиката. Сплошная оранжевая линия представляет собой регрессию для всех точек из трех кернов из Ice Wedge South (R 2 = 0.70).

Поскольку концентрация SO42, полученного в результате окисления пирита, была высокой и развивалась в иногда бескислородной среде, процессы окисления пирита, альтернативные тем, которые показаны уравнениями 5 и 7, требуют идентификации. Например, в кислых условиях Fe (OH) 3 , полученный по уравнениям 5 и 7, диссоциирует с образованием Fe 3+ , восстановление которого может привести к значительному вкладу двухвалентного железа в общее количество катионов в растворе ( Raiswell and Canfield, 2012; Hodson et al., 2016; Raiswell et al., 2018).

14Fe3 ++ FeS2 + 8h3O → 15Fe2 ++ 2SO42- + 16H + (8)

Однако восстановление (оксигидро) оксида железа не обязательно должно достигаться в сочетании с окислением сульфида (уравнение 9).

4Fe (OH) 3 + Ch3O + 8H + → 4Fe2 ++ 11h3O + CO2 (9)

В отличие от Ice Wedge South, Рисунок 7B показывает, что поровые воды Ice Wedge North обычно не выходят на линию 1: 1, и поэтому для них нет никакой связи между сульфатом и общим количеством катионов. Несмотря на это, некоторые образцы с этого участка имеют отношение сульфатов к хлоридам больше, чем отношение сульфатов к хлоридам снежного покрова.Это указывает на то, что окисление сульфида увеличило концентрацию сульфата. Отсутствие отношения 1: 1 между общими катионами и сульфатом на этом участке, следовательно, убедительно свидетельствует о том, что сульфат, образующийся в результате окисления сульфида, частично удаляется восстановлением сульфата во время дыхания органического вещества (уравнение 10; Wadham et al., 2004).

SO42- + 2Ch3O⇌h3S + 2HCO3- (10)

Основные соотношения ионов показывают, что окисление сульфидов в сочетании с растворением карбонатов может вносить значительные количества сульфата в поровые воды донных отложений в Ice Wedge South.Механизмы выветривания здесь аналогичны тем, о которых сообщается в ледниковых водосборах в этом районе, что интуитивно понятно, если принять во внимание источник отложений (т. Е. Эоловые отложения ледниково-флювиальных отложений, осушенных в начале зимы). Серная кислота, образующаяся в результате окисления сульфидов, может также действовать как агент выветривания в этой системе, подобно ледниковым водосборам, потенциально выделяя углекислый газ во время выветривания карбонатов (например, Torres et al., 2017). Напротив, процессы удаления сульфата из поровых вод отложений на Ice Wedge North исключают использование основных соотношений ионов для определения значимости окисления сульфидов.Несмотря на это, окисление сульфидов все еще очень вероятно, потому что происхождение отложений такое же, как и на Южном ледяном клине.

Источники и приемники сульфата

Изотопные значения серы и кислорода в сульфатах в водах являются убедительными доказательствами для идентификации источников и стоков сульфата (например, Wynn et al., 2006, 2015; Turchyn et al., 2013; Hindshaw et al., 2016). Предполагаемые снежные покровы на Свальбарде в районе Мидтр-Ловенбрин (Wynn et al., 2006) и недалеко от Ню-Олесунна (Tye and Heaton, 2007) предполагают диапазон значений δ 34 S от +17 до + 18 ‰ и δ 18 O диапазон +8.От 6 до + 9,7 ‰ для доли сульфатов, образовавшихся в результате осаждения, в поровой воде активного слоя (т. Е. SO42- pd ). Изучение растворенных сероорганических соединений в приподнятом торфяном болоте показало, что атмосферная сера в сульфате поверхностных вод также поглощается растениями (растительность δ 34 S составляла 0,1 ‰ и 4,2 ‰) и выделяется при их распаде, образуя гуминовую серу с δ 34 Значения S, отражающие происхождение сульфата из осадков (Bottrell et al., 2010). Другие источники сульфата в поровой воде включают окислительное выветривание пирита (OWP), как в уравнениях 5, 7 и 8.Средневзвешенные значения сульфида δ 34 S в геологических формациях исследуемого региона сильно различаются: от -40,6 ‰ в формации Грумантбиен до 1,78 ‰ в формации Аспелинтоппен (Таблица 5). В геологических формациях, измеренных наиболее близко к участкам, диапазон средневзвешенных значений сульфида δ 34 S уже, от -13,8 ‰ в формации Каролинфьеллет до −2,01 ‰ в формации Фиркантен. Эти близкие значения δ 34 S поэтому используются, чтобы отличить сульфат, полученный из горных пород, от сульфата, полученного из снежного покрова.

Таблица 5. Среднее количество сульфида (мас.%) В коренных породах, среднее численное значение сульфида δ 34 S (‰) в коренных породах и средневзвешенное значение сульфида δ 34 S (‰) в коренных породах .

δ 18 O сульфата зависит от пути окисления; атомы кислорода в сульфате могут происходить либо из атмосферного кислорода (+ 23,5), либо из окружающей воды (от -11 ‰ до -14 ‰ в наших местах). В сульфате, полученном OWP через Fe 3+ (уравнение 8), атомы кислорода происходят исключительно из окружающих молекул воды.Эксперименты показали, что при встраивании атомов кислорода из молекул воды в сульфат отсутствует изотопная дискриминация (Lloyd, 1968). Напротив, включение атомов кислорода из молекул O 2 в молекулы сульфата во время OWP через O 2 вызывает изотопное фракционирование -8,7 ‰. Следовательно, сульфат, произведенный OWP через O 2 , обеднен 18 O на -8,7 ‰ по сравнению с атмосферным O 2 , который сильно обогащен 18 O при +23.7 ‰ (Боттрелл, Трантер, 2002). Однако во время OWP через O 2 может происходить изотопный обмен между атомами воды и кислорода в сульфокси-анионах промежуточной валентности, скрывая изотопный сигнал атмосферного кислорода (Balci et al., 2007). Следовательно, даже в OWP через O 2 три из четырех атомов кислорода в молекуле сульфата могут показывать изотопный сигнал от воды (Bottrell and Tranter, 2002).

Чтобы выяснить, может ли сульфат в образцах из Адвентдалена происходить из OWP только через O 2 , подход Боттрелла и Трантера (2002) был применен к значениям δ 18 O сульфата из поровых вод в активной зоне. слой.Этот консервативный подход предполагал, что только последний атом кислорода, включенный в сульфат, будет по-прежнему нести изотопную сигнатуру, указывающую на его источник (вода или атмосферный кислород). Только в том случае, если в молекуле сульфата, полученной из O 2 , содержится менее 25% кислорода, можно быть уверенным, что часть сульфата была произведена аноксически, посредством OWP через Fe 3+ . Уравнение 11 использует измеренные изотопные составы воды δ 18 OH 2 O (таблица 6) для расчета порогового значения сульфата δ 18 O (δ 18 O THRESH ) для образования сульфата с одним атомом кислорода. из O 2 и три из воды (Bottrell, Tranter, 2002).

δ18OTHRESH = (23,7-8,7) × 0,25 + 0,75 × δ18OTHRESH

Таблица 6. Изотопы кислорода производного выветривания сульфата (δ 18 O-SO42- npd ) и воды (δ 18 OH 2 O) по сравнению с порогом аноксического окисления пирита (δ 18 O ПОРОГ ).

Сравнивая данные δ 18 O-SO42- и δ 18 O THRESH -SO42-, только один образец из поровой воды активного слоя Адвентдален падает ниже порогового значения для OWP через Fe 3+ (Таблица 6) , что указывает на то, что SO42- npd в этом образце происходит из OWP через Fe 3+ .В остальных образцах SO42- npd мог происходить из OWP через Fe 3+ , но изотопные данные не требуют этого, и вполне вероятно, что SO42- npd в остальных образцах вместо этого произошел из OWP. через O 2 . Это удивительный результат, поскольку эти образцы находятся на глубине от 9 до 60 см ниже поверхности земли, и предполагалось, что проникновение кислорода будет уменьшаться с увеличением глубины профиля. Однако возможно, что радиальная потеря кислорода корнями болотных растений могла стать источником кислорода для этой более глубокой поровой воды (например,г., Johnston et al., 2014). Кроме того, растрескивание клина льда и более мелкое растрескивание, ограниченное активным слоем (O’Neill and Christiansen, 2018), обеспечивает путь проникновения насыщенных кислородом дождя и талой воды.

На рисунке 8 показано, как построение графиков сульфата δ 18 O и δ 34 S в изотопном пространстве серы и кислорода может обеспечить уникальное решение для выяснения источников сульфата. Стехиометрическая стадия окисления пирита приводит к изотопному фракционированию серы между пиритом и сульфатом (ε SO4 – пирит ) до -1.От 3 ‰ до −0,6 ‰ (Balci et al., 2007; Pisapia et al., 2007; Brunner et al., 2008). Средневзвешенное значение сульфида δ 34 S близлежащих формаций Фиркантен и Каролинфьеллет в сочетании с изотопным фракционированием серы на стехиометрической стадии окисления сульфида указывает на то, что любой образец поровой воды с δ 34 S-SO42- При значении npd между -15,1 − и -2,6 ‰, вероятно, вся сера была получена в результате стехиометрического окисления пирита. На рисунке 8 показано, что половина проб поровой воды из Адвентдалена содержит SO42- npd в пределах этого диапазона δ 34 S-SO42- npd , что указывает на то, что стехиометрическое окисление пирита является важным процессом, способствующим образованию сульфата в порах активного слоя. вода в Адвентдален.Это подтверждает данные по δ 18 O-SO42-, представленные ранее.

Рис. 8. Пробы воды из активного слоя Ice Wedge South и Ice Wedge North в изотопном пространстве δ 18 O-SO 4 и δ 34 S-SO 4 . Синий прямоугольник представляет собой диапазон изотопов предплавильных снежных покровов на Шпицбергене в районе Мидтр-Ловенбрин (Wynn et al., 2006) и недалеко от Ню-Олесунна (Tye and Heaton, 2007). Сплошная синяя линия — это линия регрессии, показывающая восстановление сульфата с помощью SRB (R 2 = 0.98). Соседний диапазон коренных пород представлен средневзвешенным содержанием сульфида δ 34 S в формациях Фиркантен и Каролинфьеллет.

Хотя все образцы, кроме наиболее обогащенного S 34 образца, имеют диапазон δ 34 S между коренной породой и снежным покровом, значения δ 34 S (Рисунок 8), происхождение сульфата в этих образцах — 34 S и 18 O нельзя объяснить исключительно как смесь сульфата, полученного из этих двух источников.Этому есть две линии доказательств. Во-первых, если смешивание между (относительно 34 S-обогащенным) сульфатом, полученным в результате осаждения, и (относительно 34 S-обедненным) сульфатом, полученным в результате выветривания, было единолично ответственным за значения δ 34 S сульфата поровой воды в активном слоя, в результате будет получена отрицательная линейная корреляция между концентрацией и значениями δ 34 S сульфата. В образцах поровой воды из Адвентдален такой отрицательной линейной корреляции нет (R 2 <0.2). Во-вторых, отрицательная корреляция между δ 34 S-SO42- и молярным отношением сульфатов к хлоридам (SO42- / Cl ) может быть результатом смешивания сульфатов, полученных в результате выветривания (высокое содержание SO42- / Cl ). , относительно 34 S-обедненный) и сульфат, полученный осаждением (низкий SO42- / Cl , относительно 34 S-обогащенный). Фактически, существует положительная корреляция между δ 34 S-SO42- и SO42- / Cl (R 2 = 0,49). Ни одна линия доказательств не поддерживает смешение между талым снегом и окислением пирита как единственную причину значений δ 34 S-SO42-, наблюдаемых в образцах поровой воды из Адвентдалена.Следовательно, эти статистические тесты показывают, что удаление сульфата из поровой воды сульфатредуцирующими бактериями (SRB) может быть фактором обогащения оставшегося сульфата в этих образцах. SRB предпочтительно восстанавливает более легкие изотопы серы и кислорода, что приводит к изотопному обогащению остаточного сульфата. Продукт H 2 S обычно включается в сульфиды железа или органическое вещество (Brown, 1985, 1986; Blodau et al., 2007). Это приводит к увеличению значений δ 34 S и δ 18 O в оставшемся сульфате, создавая между ними положительную корреляцию (Mandernack et al., 2003). Поскольку существует положительная корреляция (R 2 = 0,98) между δ 34 S и δ 18 O в четырех пробах из Ice Wedge North, а δ 34 S в одной пробе превышает снежный покров δ 34 S, весьма вероятно, что SRB активны в поровых водах активного слоя на Ice Wedge North.

Осаждения минералов железа и серы

Значения δ 34 S и δ 18 O сульфата поровой воды в активном слое указывают на сульфатредукцию в Ice Wedge North.Концентрация сульфатов была относительно низкой на Ice Wedge North (<4,7 ммоль л –1 ; Рисунки 3F, G), что подтверждает изотопные данные о восстановлении сульфатов. Для получения отличительной сигнатуры сульфатредукции δ 18 O-δ 34 S восстановленная сера должна быть изолирована в твердой фазе (сульфид железа или сера с углеродными связями). Реакции железа с сероводородом могут быть выражены следующей упрощенной схемой уравнений, где уравнение 12 представляет реакцию сероводорода с оксидами железа с образованием моносульфида железа (AVS) и серы, а уравнение 13 представляет образование более стабильного пирита (CRS ) из метастабильного моносульфида железа и серы (Raiswell, Canfield, 2012):

2FeOOH + 3h3S → 2FeS + S0 + 4h3O (12)

FeS + S0 → FeS2 (13)

AVS, образованный в уравнении 12, состоит в основном из минералов сульфида железа макинавита, грейгита и аморфного FeS.Эти фазы обычно стабильны только в течение коротких периодов времени перед их повторным окислением или дальнейшим восстановлением до пирита (Chesworth, 2008). Таблица 3 и дополнительный рисунок S1I показывают, что концентрации AVS в отложениях Ice Wedge North были низкими, но обнаруживаемыми чуть более чем в половине образцов, достигая максимум 0,05 процента сухого веса (эквивалент 6,02 мкмоль г –1 сухих отложений. ; Глубина 115 см). Низкие концентрации AVS указывают на то, что AVS не является значительным долгосрочным хранилищем продуктов восстановления железа и сульфата.CRS включает пирит, который является наиболее термодинамически стабильным сульфидом железа (Berner, 1967). Концентрации CRS выше, чем AVS, достигая 0,27 процента сухого веса (что эквивалентно 22,4 мкмоль g –1 сухого осадка; глубина 115 см) на Северном ледяном клине (таблица 3 и дополнительный рисунок S1K).

Осадки Ice Wedge North содержат большое количество железа в аскорбате Fe , дитионите Fe , оксалате Fe , ацетате Fe и CRS. Двухвалентное железо в поровых водах, вероятно, образуется в результате диссимиляционного восстановления (оксигидро) оксидов железа (уравнение 9), а также окисления аллогенного и аутигенного пирита (уравнение 8).Помимо реакции с сероводородом с образованием AVS или CRS, растворенное двухвалентное железо реагирует с ионами бикарбоната с образованием ацетата Fe (железо, связанное в карбонатах). Сидерит (FeCO 3 ) представляет собой карбонат железа и, как правило, встречается в восстанавливающих, обогащенных CO 2 , гидроморфных средах, таких как торфяники (Chesworth, 2008). Таблица 3 показывает, что ацетат Fe достигает> 1,5% сухого веса в отложениях на Ice Wedge North, что указывает на то, что это более значительный сток двухвалентного железа, чем CRS.Поскольку осаждение ацетата Fe преобладает над осаждением CRS, возможно, что дополнительным стоком для сероводорода является сера с углеродными связями (CBS), которая, как ранее было показано, является важным стоком восстановленной серы в торфе. почвы (Spratt, Morgan, 1990; Blodau et al., 2007). Хотя CBS не измерялся в этих кернах, сильная положительная корреляция между содержанием органического углерода и CRS (ρ = 0,9; p <0,001), а также ацетатом Fe (ρ = 0.67; p <0,01) указывает на то, что при высоком содержании органического углерода происходит восстановление сульфата, осаждение CRS и осаждение ацетата Fe . Учитывая высокую концентрацию органического углерода в осадках, кажется вероятным, что CBS существует и формируется в этом месте.

В отличие от Ice Wedge North, значения δ 34 S и δ 18 O сульфата в поровой воде из более сухого активного слоя S1 указывают в первую очередь на OWP через O 2 и некоторые OWP через Fe 3+. .Свидетельством наличия в основном окисленного активного слоя на S1 является в основном низкая концентрация Fe (водн.) в поровой воде из активного слоя и низкого уровня грунтовых вод (лето 2017 г.). Концентрации CRS и AVS на этом участке низкие, что подтверждает изотопные данные о том, что восстановление сульфата на этом участке незначительно. Кроме того, концентрация железа, связанного в карбонате (Fe ацетат ), ниже, чем в Ice Wedge North. Наконец, на рисунках 3C, H показано, что водные растворы железа и сульфата в этом месте изменяются одновременно, что указывает на окисление пирита (например, на рис.г., Ходсон и др., 2016).

Количество органического углерода в осадках сильно влияет на биогеохимические процессы и осаждение минералов на обоих участках. Во-первых, содержание органического углерода строго положительно коррелирует с CRS (ρ = 0,90; p <0,001), ацетатом Fe (ρ = 0,67; p <0,01) и аскорбатом Fe (ρ = 0,75; p <0,001). Кроме того, содержание органического углерода в осадках отрицательно коррелирует с содержанием сульфата поровой воды (ρ = -0.68; p <0,001) и водный раствор железа (ρ = -0,61; p <0,001). Это дополнительно подтверждает описанные выше механизмы, согласно которым в отложениях с низким содержанием углерода при окислении пирита образуется водное железо и сульфат, которые не восстанавливаются с образованием аутигенного CRS (в первую очередь пирита) и ацетата Fe (в основном сидерита). Напротив, в отложениях, богатых органическим углеродом, растворенное железо и сульфат восстанавливаются, образуя ацетат Fe и CRS. Наконец, содержание органического углерода в осадках, по-видимому, влияет на образование дитионита Fe (в основном кристаллических (оксигидр) оксидов железа) и оксалата Fe (в основном магнетита).Содержание органического углерода отрицательно коррелировало с дитионитом Fe (ρ = -0,85; p <0,001) и оксалатом Fe (ρ = -0,89; p <0,001). Правдоподобным объяснением является комбинация циклических окислительно-восстановительных условий и уровней растворенного кислорода в Ice Wedge South, которые увеличивают кристалличность ферригидрита, в сочетании с ингибированием перехода от аскорбата Fe (преимущественно слабокристаллический ферригидрит) к дитиониту Fe ( в основном кристаллический гетит) органическими соединениями на Ice Wedge North (e.г., Schwertmann and Murad, 1988; Томпсон и др., 2006; Amstaetter et al., 2012; Herndon et al., 2017). Эти важные взаимосвязи демонстрируют, что количество осадочного органического углерода оказывает ландшафтное влияние на активный слой и биогеохимию вечной мерзлоты.

Вариации геохимии поровой воды, обусловленные физическими процессами

Распределение химических веществ, описанное выше, частично регулируется комплексом сложных физических процессов, включая гидрологические воздействия на активный слой (осадки, адвекция и таяние грунтовых льдов; Throckmorton et al., 2016), гидрологические выходы из активного слоя (испарение, замерзание и адвекция) и диффузия ионов из областей с высокой концентрацией в области с низкой концентрацией. Каждый из этих физических процессов может влиять на распределение химических компонентов в активном слое, и их сигнатуры обычно перекрываются или маскируют друг друга. Например, как испарение воды, так и вымораживание ионов из активного слоя концентрируют химический состав поровой воды и обогащают δ 18 O и δD оставшейся воды (Throckmorton et al., 2016). Однако эти физические процессы вторичны по отношению к интерпретациям соотношений ионов, обсуждавшимся ранее.

Осадки в этом исследовании были преимущественно мелкозернистыми, со средним размером зерна в кернах на Ice Wedge South в диапазоне от 34 до 60 мкм. В мелкозернистых отложениях миграция незамерзшей воды (и растворенных веществ) происходит вдоль температурных градиентов давления в сторону более холодной почвы (Kokelj and Burn, 2003, 2005) и образует сегрегированные линзы льда за фронтом замерзания. Во время обратного замерзания активного слоя миграция происходит вверх к фронту промерзания, спускающемуся с поверхности, и вниз к столу вечной мерзлоты во время замерзания вверх от стола вечной мерзлоты (Cheng, 1983).Это приводит к образованию ледяных линз и концентрации растворенных веществ вблизи поверхности земли, в переходном слое и в верхней части вечной мерзлоты, тогда как середина активного слоя высыхает (Mackay, 1983). Во время таяния активного слоя летом незамерзшая вода и миграция растворенных веществ происходит вниз в мерзлый грунт под наступающим фронтом таяния (Cheng, 1983). Когда фронт оттаивания достигает максимальной глубины, влага и растворенные вещества могут мигрировать в кровлю вечной мерзлоты.Нисходящая миграция в кровлю вечной мерзлоты летом больше, чем восходящая миграция зимой, когда градиенты температуры и давления меняются на противоположные, потому что содержание незамерзшей воды и гидравлическая проводимость значительно снижаются при более низкой температуре (Cheng, 1983). Следовательно, существует чистая ежегодная миграция вниз, которая обогащает кровлю вечной мерзлоты сегрегированным льдом и растворенными веществами после повторяющихся циклов замораживания-оттаивания (Cheng, 1983; Kokelj and Burn, 2003, 2005).

Есть несколько доказательств, указывающих на то, что эти механизмы способствуют перераспределению растворенных веществ в местах проведения исследований.Сегрегированные линзы льда наблюдались у основания активного слоя в кернах из Ice Wedge South, а верхняя часть вечной мерзлоты была обогащена сегрегированным льдом в Ice Wedge North, на что указывает повышенное содержание воды (Рисунки 2A, B). Предполагая, что хлорид ведет себя консервативно, не участвуя в реакциях растворения или осаждения, его профиль концентрации в каждом ядре можно использовать для определения суммарного эффекта распределения влаги в результате повторного замораживания-оттаивания в отложениях (Jessen et al., 2014). Пик концентрации хлорида у основания активного слоя в ядрах из обоих участков совпадает с наличием ледяных линз и, вероятно, был вызван незамерзшей водой и миграцией растворенных веществ во время замерзания активного слоя вверх (рис. 2F. , G, H, J). Пик концентрации хлоридов, совпадающий с увеличением содержания воды у поверхности земли на N1, может указывать на миграцию влаги вверх во время промерзания активного слоя.

Верхняя часть вечной мерзлоты в районе Ice Wedge South сформировалась сингенетически, когда поверхность вечной мерзлоты поднялась вместе с отложением наносов (Gilbert et al., 2018), что означает, что современная вечная мерзлота состоит из материала, ранее находившегося в активном слое. Таким образом, накопление хлоридов в вечной мерзлоте, вероятно, происходит из-за сочетания миграции влаги в кровлю вечной мерзлоты в конце лета (Cheng, 1983) и включения в вечную мерзлоту растворенных веществ из основания активного слоя во время разрастания вечной мерзлоты (рисунки). 2H – J). Ядра S2a и S2b содержат значительно больше хлоридов в вечной мерзлоте по сравнению с активным слоем (Таблица 7), а концентрация хлоридов в активном слое больше, чем в других ядрах.Образование выцветших солей на поверхности земли в Ice Wedge South (Mora et al., 2015) еще раз подчеркивает роль миграции растворенных веществ вдоль потенциальных градиентов на участке.

Таблица 7. Результаты теста Welch t , который использовался для проверки того, значительно ли различалась концентрация хлоридов для вечной мерзлоты (PF) по сравнению с активным слоем (AL) в каждой керне.

Более высокая концентрация хлоридов в кернах из Ice Wedge South, по сравнению с таковыми из Ice Wedge North, может быть результатом диффузии хлоридов из нижележащих дельтовых отложений.Соседние керны показывают увеличение концентрации хлоридов от среднего значения ∼1 ммоль л –1 в лессовых отложениях до среднего значения ∼68 ммоль л –1 в нижележащих отложениях дельты (Cable et al., 2017). Диффузия вверх из этих морских отложений может увеличивать концентрацию хлоридов в поровой воде на более мелких глубинах в некоторых местах, хотя причины диффузии в конкретных местах не ясны. Кроме того, вполне вероятно, что топография участков со временем изменилась с развитием отложений рельефа и полигонов ледяного клина (Gilbert et al., 2018; О’Нил и Кристиансен, 2018 г.). Изменения топографии, вероятно, повлияли на модели движения воды через активный слой, в то время как изменения толщины активного слоя со временем изменили количество грунта, подверженного адвекции. Данные не позволяют отличить повышенную концентрацию хлоридов из-за восходящей диффузии от повышенной концентрации хлоридов из-за низкой скорости адвекции. Однако более высокая скорость адвекции, скорее всего, будет иметь место на Северном ледяном клине из-за подпитываемого источниками гидрологического режима и высокого содержания воды.

Таким образом, незамерзшая вода и миграция растворенных веществ вдоль потенциальных градиентов влияют на содержание воды и изменения содержания растворенных веществ с глубиной, наблюдаемые в кернах. Сложная история отложений и перигляциальных отложений на участках затрудняет дальнейшую интерпретацию закономерностей концентрации хлоридов. Керны Ice Wedge South демонстрируют признаки диффузии хлоридов из нижележащих отложений и / или изменения скорости адвекции по мере увеличения эоловой террасы. Несмотря на сложность, вносимую этими физическими процессами, использование ковариации между ионами позволило выяснить доминирующие биогеохимические процессы в Адвентдалене.

Заключение

Это исследование подчеркивает важность эволюции ландшафта и демонстрирует, что разрастание вечной мерзлоты и накопление органического углерода вызвали значительные изменения в биогеохимических процессах и реакциях выпадения минеральных осадков в этой высокой пойме Арктики. Контрастные гидрологические режимы исследуемых участков приводят к заметным различиям в накоплении и разложении органического углерода вечной мерзлоты. Более засушливые районы поймы накапливают мало органического углерода и представляют собой более ранние стадии развития поймы.На этих территориях преобладают биогеохимические признаки окисления пирита и выветривания свежих минеральных поверхностей, подобно талым ледниковым водам в близлежащих водосборах. Напротив, водонасыщенные участки поймы представляют собой более поздние стадии развития поймы, где накопление органического углерода вызывает переключение на восстановление железа и сульфатов с чистым накоплением железа и углерода за счет увеличения CRS (FeS 2 ) и осаждение ацетата Fe (сидерит).Кроме того, контрастные концентрации хлоридов демонстрируют геохимический контраст между отложениями морского и эолового происхождения. По мере того, как температура воздуха в высокогорных районах Арктики продолжает повышаться и по мере того, как оттепель все глубже проникает в вечную мерзлоту, вероятно, произойдут серьезные изменения в круговороте железа, серы и углерода в этой долине, в зависимости от того, как оттаивание вечной мерзлоты влияет на геоморфологию и гидрологию ледово-клиновая полигональная местность.

Заявление о доступности данных

Джонс (2019).Биогеохимические данные о вечной мерзлоте и активном слое из Адвентдален (2015–2017) (версия 1.0) в Центре полярных данных Великобритании, Совет по исследованиям природной среды, UK Research & Innovation (https://doi.org/10.5285/4c90d954-3db2-4084- 9fe9-e050c839a6fe).

Авторские взносы

EJ написал рукопись. EJ, AH и HO’N собрали ядра вечной мерзлоты и воды из активного слоя. EJ и JR обработали и проанализировали ядра вечной мерзлоты. TD проанализировал керны горных пород. ST и PW способствовали лабораторному анализу кернов вечной мерзлоты и вод активного слоя.Все авторы интерпретировали данные и предоставили отзывы о рукописи.

Финансирование

Авторы выражают признательность за совместную программную инициативу (JPI-Climate Topic 2: Российская Арктика и бореальные системы), награду № 71126, стипендию NERC NE / L002450 / 1 для EJ, грант исследовательского совета Норвегии (NRC № 294764), и номер взноса NRCan 20200053. Поддержка открытого доступа была получена от Университета Шеффилда.

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Мы благодарим двух рецензентов за их конструктивные обзоры и Шэрон Смит за полезный внутренний обзор. Благодарим Гвилима Джонса, Гуннара Мэллона, Грэма Гилберта, Эббе Бак, Дотана Ротема, Ишая Вайнштейна, Сару Сен-Жермен, Саймона Норума и Кнута Линдланда Твейта за их полевую помощь, а также Алана Смолли, Роба Ашерста, Джо Хьюфтона, Энди Фэйрберна, Дэйва Благодарим Хьюза, Роско Блевинса, Энтони Тернера, Герд-Ирен Синьерес, Энди Хобсона и Алину Марка за их помощь с лабораторными анализами.Содержание этой рукописи опубликовано в Интернете по адресу EJ’s Ph.D. дипломная работа (Джонс, 2019).

Дополнительные материалы

Дополнительные материалы к этой статье можно найти в Интернете по адресу: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/feart.2020.00342/full#supplementary-material

Список литературы

Амштеттер, К., Борч, Т., и Капплер, А. (2012). Влияние гуминовой кислоты вызывает изменения агрегации ферригидрита на микробное восстановление Fe (III). Геохим. Космохим.Acta 85, 326–341. DOI: 10.1016 / J.GCA.2012.02.003

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бальчи, Н., Шанкс, В. К., Майер, Б., и Мандернак, К. В. (2007). Систематика изотопов кислорода и серы сульфата, полученного бактериальным и абиотическим окислением пирита. Геохим. Космохим. Acta 71, 3796–3811. DOI: 10.1016 / j.gca.2007.04.017

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Блодау, К., Майер, Б., Пайффер, С., и Мур, Т. Р. (2007).Поддержка анаэробного цикла серы в двух почвах канадских торфяников . J. Geophys. Res. Biogeosci. 112: G02004. DOI: 10.1029 / 2006JG000364

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Блюм, Дж. Д., Газис, К. А., Якобсон, А. Д. и Чемберлен, К. П. (1998). Карбонатное и силикатное выветривание в водоразделе Райхота в пределах кристаллической серии Высоких Гималаев. Геология 26: 411.

Google Scholar

Боттрелл, С.Х., Хэтфилд Д., Бартлетт Р., Спенс М. Дж., Бартл К. Д. и Мортимер Р. Дж. Г. (2010). Концентрации, изотопный состав серы и происхождение сероорганических соединений в поровых водах сильно загрязненного торфяника. Орган. Геохим. 41, 55–62. DOI: 10.1016 / j.orggeochem.2009.07.005

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Боттрелл, С. Х., и Трантер, М. (2002). Окисление сульфидов в частично бескислородных условиях на дне ледника Верхний д’Аролла, Швейцария. Hydrol. Процесс. 16, 2363–2368. DOI: 10.1002 / hyp.1012

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Браун, Дж., Феррианс, О. Дж. Мл., Хегинботтом, Дж. А., и Мельников, Э. С. (1997). Циркулярная карта вечной мерзлоты и состояния грунтового льда. Карта Геологической службы США CP-45. Вашингтон, округ Колумбия: Министерство внутренних дел США.

Google Scholar

Браун, К. А. (1985). Распределение и обмен серы в заболоченном торфе. Soil Biol.Биогеохим. 17, 39–45. DOI: 10.1016 / 0038-0717 (85) -4

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Браун, К. А. (1986). Образование органической серы в анаэробных торфах. Soil Biol. Биогеохим. 18, 131–140. DOI: 10.1016 / 0038-0717 (86)

-9

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Brunner, B., Yu, J.-Y., Mielke, R.E., MacAskill, J.A., Madzunkov, S., McGenity, T.J., et al. (2008). Различные изотопные и химические модели окисления пирита, связанные с фазами задержки и экспоненциального роста Acidithiobacillus ferrooxidans , показывают стратегию роста микробов. Планета Земля. Sci. Lett. 270, 63–72. DOI: 10.1016 / j.epsl.2008.03.019

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кейбл С., Эльберлинг Б. и Крун А. (2017). Голоценовая история вечной мерзлоты и криостратиграфия в арктической долине Адвентдален, центральный Шпицберген. Борей 47, 423–442. DOI: 10.1111 / bor.12286

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кэнфилд, Д. Э., Райсвелл, Р., Вестрих, Дж. Т., Ривз, К. М., и Бернер, Р.А. (1986). Использование восстановления хрома в анализе восстановленной неорганической серы в отложениях и сланцах. Chem. Геол. 54, 149–155. DOI: 10.1016 / 0009-2541 (86)

-1

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ченг, Г. (1983). Механизм повторной сегрегации для образования толстого слоистого грунтового льда. Холодная Рег. Sci. Technol. 8, 57–66. DOI: 10.1016 / 0165-232X (83)

-4

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чесворт, W.(ред.) (2008). Энциклопедия почвоведения. Дордрехт: Springer.

Google Scholar

Кристиансен, Х. Х. (2005). Термический режим клинового растрескивания льда в Адвентдалене, Шпицберген. Permafrost Periglac. Процесс. 16, 87–98. DOI: 10.1002 / ppp.523

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Christiansen, H.H., Etzelmüller, B., Isaksen, K., Juliussen, H., Farbrot, H., Humlum, O., et al. (2010). Тепловое состояние вечной мерзлоты в северной части в течение международного полярного года 2007-2009. Permafrost Periglac. Процесс. 21, 156–181. DOI: 10.1002 / PPP.687 ​​

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Даллманн В. К., Мидбо П. С., Ноттведт А. и Стил Р. Дж. (1999). Литостратиграфический лексикон Шпицбергена: обзор и рекомендации по использованию номенклатуры: от верхнего палеозоя до четвертичного периода. Tromsø, NO: Norsk Polarinstitutt.

Google Scholar

Диз, Н. Б., и Верри, Э. С. (2001). Подавление выбросов метана из торфяников за счет кумулятивного осаждения сульфатов при моделировании кислотных дождей. Биогеохимия 53, 143–160.

Google Scholar

дю Прель, Ж.-Б., Рериг, Б., Хоммель, Г., и Блеттнер, М. (2010). Выбор статистических тестов: часть 12 из серии об оценке научных публикаций. Deutsch. Arzteblatt Intern. 107, 343–348. DOI: 10.3238 / arztebl.2010.0343

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Эльберлинг, Б., Михельсен, А., Шедель, К., Шур, Э. А. Г., Кристиансен, Х. Х., Берг, Л., и другие. (2013). Долгосрочное производство CO 2 после таяния вечной мерзлоты. Nat. Клим. Чанг. 3, 890–894. DOI: 10.1038 / nclimate1955

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Эрнакович, Дж. Г., Линч, Л. М., Брюер, П. Э., Кальдерон, Ф. Дж., И Валленштейн, М. Д. (2017). Окислительно-восстановительные и температурные изменения микробных сообществ и химического состава почвы определяют потерю парниковых газов из-за таяния вечной мерзлоты. Биогеохимия 134, 183–200. DOI: 10.1007 / с10533-017-0354-5

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Фэйрчайлд, И. Дж., Брэдби, Л., Шарп, М., и Тисон, Дж. –Л. (1994). Гидрохимия карбонатных отложений в альпийских ледниковых условиях. Earth Surf. Процесс. Landf. 9, 33–54. DOI: 10.1002 / esp.32901

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Førland, E. J., Benestad, R., Hanssen-Bauer, I., Haugen, J. E., and Skaugen, T. E. (2011). Развитие температуры и осадков на Шпицбергене в 1900-2100 гг. Adv. Meteorol. 2011, 1–14. DOI: 10.1155 / 2011/893790

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Фоссинг, Х., и Баркер Йоргенсен, Б. (1989). Измерение бактериального восстановления сульфата в отложениях: оценка метода одноступенчатого восстановления хрома. Биогеохимия 8, 205–222. DOI: 10.1007 / BF00002889

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гилберт, Г. Л., О’Нил, Х. Б., Немек, В., Тиль, К., Кристиансен, Х. Х., и Байларт, Дж.-П. (2018). Позднечетвертичная седиментация и развитие вечной мерзлоты в долине фьорда Шпицбергена, Норвежская высокая Арктика. Седиментология 65, 2531–2558. DOI: 10.1111 / sed.12476

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хальдорсен, С., Хайм, М., Дейл, Б., Ландвик, Дж. Й., ван дер Плоег, М., Лейнсе, А. и др. (2010). Чувствительность к долгосрочному изменению климата систем подземных вод под вечной мерзлотой на Свальбарде. Q. Res. 73, 393–402. DOI: 10.1016 / j.yqres.2009.11.002

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хепберн Л. Э., Батлер И. Б., Бойс А. и Шредер К. (2020). Использование оперативно определенных последовательных методов извлечения Fe для минералогических применений: предостерегающая история из мессбауэровской спектроскопии. Chem. Геол. 543: e0119584. DOI: 10.1016 / j.chemgeo.2020.119584

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Херндон, Э., Аль-Башайре, А., Сингер, Д., Рой Чоудхури, Т., Гу, Б., и Грэм, Д.(2017). Влияние окислительно-восстановительного цикла железа на органо-минеральные ассоциации в почвах арктических тундр. Геохим. Космохим. Acta 207, 210–231. DOI: 10.1016 / j.gca.2017.02.034

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хиндшоу, Р. С., Хитон, Т. Х. Э., Бойд, Э. С., Линдси, М. Р., и Типпер, Э. Т. (2016). Влияние оледенения на механизмы выветривания полезных ископаемых в двух высокогорных бассейнах Арктики. Chem. Геол. 420, 37–50. DOI: 10.1016 / j.chemgeo.2015.11.004

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ходжкинс, Р., Трантер, М., и Даудсвелл, Дж. А. (1997). Происхождение, перенос и денудация растворенных веществ в высокогорном ледниковом бассейне Арктики. Hydrol. Процесс. 11, 1813–1832.

Google Scholar

Ходсон, А., Новак, А., Кристиансен, Х. (2016). Ледниковые и перигляциальные пойменные отложения регулируют гидрологический перенос химически активного железа в высокий арктический фьорд. Hydrol. Процесс. 30, 1219–1229. DOI: 10.1002 / hyp.10701

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хортон, Т.В., Чемберлен, К. П., Фантл, М., и Блюм, Дж. Д. (1999). Химическое выветривание и литологический контроль химического состава воды в высокогорной речной системе: вилка Кларка на реке Йеллоустон, Вайоминг и Монтана. Водные ресурсы. Res. 35, 1643–1655. DOI: 10.1029 / 1998WR

3

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Hugelius, G., Strauss, J., Zubrzycki, S., Harden, J. W., Schuur, E. A. G., Ping, C.-L., et al. (2014). Оценочные запасы циркумполярного углерода вечной мерзлоты с определенными диапазонами неопределенности и выявленные пробелы в данных. Biogeosciences 11, 6573–6593. DOI: 10.5194 / bg-11-6573-2014

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хумлум, О. (2005). Голоценовая аградация вечной мерзлоты на Шпицбергене. Геол. Soc. Лондон. Спец. Публичный. 242, 119–129. DOI: 10.1144 / GSL.SP.2005.242.01.11

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хумлум, О., Инстанес, А., и Соллид, Дж. Л. (2003). Вечная мерзлота на Шпицбергене: обзор истории исследований, климатических условий и инженерных проблем. Polar Res. 22, 191–215. DOI: 10.1111 / j.1751-8369.2003.tb00107.x

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Исаксен, К., Кристиансен, Х. Х., Вестерманн, С. (2019). Климат Свальбарда 2100 — база знаний по адаптации к изменению климата, Глава 7.1 отчета. Норвежский цент. Клим. Серв. Rep. Num. 2019, 113–118.

Google Scholar

Джессен, С., Холмсликке, Х. Д., Расмуссен, К., Ричард, Н., и Холм, П. Э. (2014). Гидрология и химический состав поровых вод в зоне вечной мерзлоты, Илулиссат, Гренландия. Water Resourc. Res. 50, 1–15. DOI: 10.1002 / 2013WR014376

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Джонстон, С. Г., Бертон, Э. Д., Аасо, Т., и Такерман, Г. (2014). Круговорот серы, железа и углерода после гидрологического восстановления кислых пресноводных водно-болотных угодий. Chem. Геол. 371, 9–26. DOI: 10.1016 / j.chemgeo.2014.02.001

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Джонс, Э. Л. (2019). Биогеохимия активного слоя и неглубокой вечной мерзлоты в долине фьордов высокой Арктики, Свальбард. Докторская диссертация, Шеффилдский университет, Шеффилд.

Google Scholar

Киршке, С., Буске, П., Сиэ, П., Саунуа, М., Канадель, Дж. Г., Длугокенки, Э. Дж. И др. (2013). Три десятилетия глобальных источников и стоков метана. Nat. Geosci. 6, 813–823. DOI: 10.1038 / ngeo1955

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кокель, С. В., и Берн, К. Р. (2003). Подземный лед и растворимые катионы в приповерхностной вечной мерзлоте, Инувик, Северо-Западные территории, Канада. Permafrost Periglac. Процесс. 14, 275–289. DOI: 10.1002 / ppp.458

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кокель, С. В., и Берн, К. Р. (2005). Геохимия активного слоя и приповерхностной вечной мерзлоты, регион дельты Маккензи, Северо-Западные территории, Канада. Can. J. Earth Sci. 42, 37–48. DOI: 10.1139 / e04-089

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Колка Р., Бриджем С. и Пинг К.-Л. (2015). «Почвы торфяников: гистозоли и гелизоли», в Почвы водно-болотных угодий: генезис, гидрология, ландшафты и классификация , ред.Дж. Вепраскас и К. Л. Крафт (Бока-Ратон, Флорида: Льюис Паблишинг), 277–310. DOI: 10.1201 / b18996-13

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Коттек, М., Гризер, Дж., Бек, К., Рудольф, Б., и Рубель, Ф. (2006). Обновлена ​​карта мира по классификации климата Кеппен-Гейгера. Meteorol. Zeitschrift 15, 259–263. DOI: 10.1127 / 0941-2948 / 2006/0130

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ковен, К. Д., Рингеваль, Б., Фридлингштейн, П., Ciais, P., Cadule, P., Hvorostyanov, D., et al. (2011). Обратная связь углерода и климата между вечной мерзлотой и климатом ускоряет глобальное потепление. Proc. Natl. Акад. Sci. США 108, 14769–14774. DOI: 10.1073 / pnas.1103

8

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кухри П., Доррепаал Э., Хугелиус Г., Шур Э. А. Г. и Тарнокай К. (2010). Возможная ремобилизация подземного углерода вечной мерзлоты в условиях будущего глобального потепления. Permafrost Periglac. Процесс. 21, 208–214. DOI: 10.1002 / PPP.684

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Landvik, J. Y., Ingólfsson, Ó, Mienert, J., Lehman, S.J., Solheim, A., Elverhøi, A., et al. (2005). Переосмысление динамики поздневейхзелийского ледникового покрова в прибрежной зоне северо-западного Шпицбергена. Борей 34, 7–24. DOI: 10.1080 / 03009480510012809

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ли, Х., Шур, Э.А.Г., Инглетт, К.С., Лавуа, М., и Шантон, Дж. П. (2012). Скорость выделения углерода из вечной мерзлоты в аэробных и анаэробных условиях и ее потенциальное воздействие на климат. Glob. Чанг. Биол. 18, 515–527. DOI: 10.1111 / j.1365-2486.2011.02519.x

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Liljedahl, A., Hinzman, L.D., and Schulla, J. (2012). «Тип полигона ледяного клина контролирует гидрологию с низким градиентом водосбора», Труды Десятой Международной конференции по вечной мерзлоте, , Цюрих, .

Google Scholar

Липсон, Д. А., Зона, Д., Рааб, Т. К., Боццоло, Ф., Мауриц, М., и Оечел, В. К. (2012).Высота уровня грунтовых вод и микрорельеф контролируют биогеохимический цикл в экосистеме арктических прибрежных тундр. Biogeosciences 9, 577–591. DOI: 10.5194 / bg-9-577-2012

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ллойд Р. М. (1968). Поведение изотопа кислорода в системе сульфат-вода. J. Geophys. Res. 73, 6099–6110. DOI: 10.1029 / jb073i018p06099

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Lønne, I., and Nemec, W. (2004). Высокоарктическая веерная дельта, фиксирующая дегляциацию и нарушение равновесия окружающей среды. Седиментология 51, 553–589. DOI: 10.1111 / j.1365-3091.2004.00636.x

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Маккей Дж. Р. (1983). Нисходящее движение воды в мерзлую землю, западное арктическое побережье, Канада. Can. J. Earth Sci. 20, 120–134. DOI: 10.1139 / e83-012

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мандернак, К. В., Кроуз, Х. Р., и Скей, Дж. М. (2003). Стабильное исследование изотопов серы и кислорода в круговороте серы в бескислородном морском бассейне, Фрамварен-фьорд, Норвегия. Chem. Геол. 195, 181–200. DOI: 10.1016 / S0009-2541 (02) 00394-7

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Миллер К. Э., Лай К. Т., Фридман Э. С., Ангенент Л. Т. и Липсон Д. А. (2015). Подавление метана железом и гуминовыми кислотами в почвах Арктической прибрежной равнины. Soil Biol. Биохим. 83, 176–183. DOI: 10.1016 / j.soilbio.2015.01.022

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Милн Г. и Шеннан И. (2007). «Исследования уровня моря | Изостазия », в Encyclopedia of Quaternary Science , под ред.А. Элиас и К. Дж. Мок (Амстердам: Elsevier), 3043–3051. DOI: 10.1016 / b0-44-452747-8 / 00142-3

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мора К., Виейра Г., Пина П., Лусада М. и Кристиансен Х. Х. (2015). Классификация земного покрова с использованием аэрофотосъемки с высоким разрешением в Адвентдален, Шпицберген. Swedish Soc. Антрополь. Геогр. 97, 473–488. DOI: 10.1111 / geoa.12088

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Олефельдт, Д., Турецкий, М.Р., Крилл П. М., Макгуайр А. Д. (2013). Экологический и физический контроль над выбросами метана на суше на севере через зоны вечной мерзлоты. Glob. Чанг. Биол. 19, 589–603. DOI: 10.1111 / gcb.12071

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

О’Нил, Х. Б., Кристиансен, Х. Х. (2018). Обнаружение трещин клина льда в вечной мерзлоте с помощью миниатюрных акселерометров. J. Geophys. Res. Прибой Земли. 123, 642–657. DOI: 10.1002 / 2017JF004343

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Оонк, П.Б. Х., Цикос, Х., Мейсон, П. Р. Д., Хенкель, С., Штаубвассер, М., Фрайер, Л. и др. (2017). Конкретные фракции контроля распределения микроэлементов в железных формациях: последствия для прокси-маркеров следовых изотопов металлов. Chem. Геол. 474, 17–32. DOI: 10.1016 / j.chemgeo.2017.10.018

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Parmentier, F.-J. W., Christensen, T. R., Sørensen, L. L., Rysgaard, S., McGuire, A.D., Miller, P.A., et al. (2013). Влияние меньшей площади морского льда на обмен парниковыми газами в Арктике. Nat. Клим. Чанг. 3, 195–202. DOI: 10.1038 / nclimate1784

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Пестер, М., Кнорр, К.-Х., Фридрих, М.В., Вагнер, М., и Лой, А. (2012). Сульфатредуцирующие микроорганизмы в водно-болотных угодьях — известные участники круговорота углерода и изменения климата. Фронт. Microbiol. 3:72. DOI: 10.3389 / fmicb.2012.00072

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Писапия, К., Шауссидон, М., Мустин, К., и Гумберт, Б. (2007). Изотопный состав O и S растворенных и присоединенных продуктов окисления пирита Acidithiobacillus ferrooxidans : сравнение с абиотическим окислением. Геохим. Космохим. Acta 71, 2474–2490. DOI: 10.1016 / J.GCA.2007.02.021

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Поултон, С. В., и Кэнфилд, Д. Э. (2005). Разработка процедуры последовательной экстракции железа: последствия для разделения железа в твердых частицах континентального происхождения. Chem. Геол. 214, 209–221. DOI: 10.1016 / J.CHEMGEO.2004.09.003

CrossRef Полный текст | Google Scholar

R Основная команда (2017). Язык и среда для статистических вычислений. Вена: Фонд R для статистических вычислений.

Google Scholar

Raiswell, R., Benning, L.G., Tranter, M., and Tulaczyk, S. (2008). Биодоступное железо в Южном океане: значение конвейерной ленты айсберга. Geochem. Сделка. 9, 1–9. DOI: 10.1186 / 1467-4866-9-7

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Raiswell, R., Hawkings, J., Elsenousy, A., Death, R., Tranter, M., and Wadham, J. (2018). Железо в ледниковых системах: видообразование, реакционная способность, поведение при замерзании и изменение во время транспортировки. Фронт. Earth Sci. 6: 222. DOI: 10.3389 / feart.2018.00222

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Рибер, Л. (2009). Палеогеновые условия осадконакопления и климатические изменения формации Фрисьяодден на Центральном Шпицбергене (седиментология и минералогия). Диссертация на степень магистра, Университет Осло, Осло.

Google Scholar

Романовский В.Е., Дроздов Д.С., Оберман Н.Г., Малкова Г.В., Холодов А.Л., Марченко С.С. и др. (2010). Тепловое состояние вечной мерзлоты России. Permafrost Periglac. Процесс. 21, 136–155. DOI: 10.1002 / ppp.689

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Раттер Н., Ходсон А., Ирвин-Финн Т. и Солос М. К. (2011). Гидрология и гидрохимия дегляцирующего водосбора высокой Арктики, Шпицберген. J. Hydrol. 410, 39–50. DOI: 10.1016 / J.JHYDROL.2011.09.001

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Шефер К., Чжан Т., Брювилер Л. и Барретт А. П. (2011). Количество и время высвобождения углерода из вечной мерзлоты в ответ на потепление климата. Tellus Ser. B Chem. Phys. Meteorol. 63, 165–180. DOI: 10.1111 / j.1600-0889.2011.00527.x

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Шур, Э.А.Г., Макгуайр, А.Д., Шедель, К., Гросс, Г., Harden, J. W., Hayes, D. J., et al. (2015). Изменение климата и углеродная обратная связь вечной мерзлоты. Природа 520, 171–179. DOI: 10.1038 / природа14338

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Schwertmann, U., and Murad, E. (1988). Природа ассоциации оксида железа с органическим железом в торфянистой среде. Clay Miner. 23, 291–299. DOI: 10.1180 / Claymin.1988.023.3.06

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Sjögersten, S., Ван Дер Вал, Р., и Вудин, С. Дж. (2006). Мелкомасштабные гидрологические вариации определяют ландшафтные потоки CO 2 в высоких частях Арктики. Биогеохимия 80, 205–216. DOI: 10.1007 / s10533-006-9018-6

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Слотник, С. П., Сперлинг, Э. А., Тоска, Н. Дж., Миллер, А. Дж., Клейтон, К. Э., ван Хелмонд, Н. А. Г. М. и др. (2020). Раскрытие минералогической сложности состава осадочного железа с использованием последовательных извлечений. Geochem. Geophys. Геосист. 21: 8666. DOI: 10.1029 / 2019GC008666

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Sørbel, L., и Tolgensbakk, J. (2002). Полигоны клина и солифлюкция в районе Адвентдален, Шпицберген, Шпицберген. Norsk Geografisk Tidsskrift Norwegian J. Geogr. 56, 62–66. DOI: 10.1080 / 002

2760056369

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Спенс, М. Дж., Торнтон, С. Ф., Боттрелл, С. Х., и Спенс, К.Х. (2005). Определение химического состава поровых вод и пористости в материалах консолидированных водоносных горизонтов методом диффузионного равновесия-обмена. Environ. Sci. Technol. 39, 1158–1166. DOI: 10.1021 / es049401v

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Спратт, Х. Г., и Морган, М. Д. (1990). Цикл серы в пресноводных водно-болотных угодьях с преобладанием кедра. Лимнол. Oceanogr. 35, 1586–1593. DOI: 10.4319 / lo.1990.35.7.1586

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Свинт, А.А. Г. (2013). Седиментологическое и петрографическое исследование пачки Тодален и пограничных слоев пачки Эндален: в пределах формации Фиркантен (палеоцен) в центральной котловине Шпицбергена, Шпицберген. Магистерская диссертация, Норвежский университет, Тронхейм, NO.

Google Scholar

Tarnocai, C., Canadell, J.G., Schuur, E.A.G., Kuhry, P., Mazhitova, G., and Zimov, S. (2009). Резервуары почвенного органического углерода в северной приполярной зоне вечной мерзлоты. Glob. Биогеохим. Циклы 23: 3327.

Google Scholar

Томпсон А., Чедвик О. А., Ранкур Д. Г. и Чоровер Дж. (2006). Кристалличность оксида железа увеличивается во время окислительно-восстановительных колебаний почвы. Геохим. Космохим. Acta 70, 1710–1727. DOI: 10.1016 / J.GCA.2005.12.005

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Трокмортон, Х. М., Ньюман, Б. Д., Хейкооп, Дж. М., Перкинс, Г. Б., Фенг, X., Грэм, Д. Э. и др. (2016). Гидрология активного слоя в экосистеме арктической тундры: количественная оценка источников воды и круговорот с использованием стабильных изотопов воды. Hydrol. Процесс. 30, 4972–4986. DOI: 10.1002 / hyp.10883

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Торрес, М. А., Мосдорф, Н., Хартманн, Дж., Адкинс, Дж. Ф. и Уэст, Дж. (2017). Ледниковое выветривание, окисление сульфидов и обратные связи глобального углеродного цикла. Proc. Natl. Акад. Sci. США 33, 8716–8721. DOI: 10.1073 / pnas.1702953114

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Трантер, М., Шарп, М. Дж., Лэмб, Х. Р., Браун, Г.Х., Хаббард Б. П. и Уиллис И. С. (2002). Геохимическое выветривание ложа ледника Верхний д’Аролла, Швейцария — новая модель. Hydrol. Процесс. 16, 959–993. DOI: 10.1002 / hyp.309

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Турчин, А. В., Типпер, Э. Т., Гали, А., Ло, Дж. К., и Бикл, М. Дж. (2013). Изотопные свидетельства вторичного осаждения сульфидов вдоль реки Марсьянди, Непал, Гималаи. Планета Земля. Sci. Lett. 374, 36–46. DOI: 10.1016 / j.epsl.2013.04.033

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Турецкий, М. Р., Трит, К. К., Уолдроп, М. П., Уоддингтон, Дж. М., Харден, Дж. У., и Макгуайр, А. Д. (2008). Краткосрочная реакция потоков метана и активности метаногена на манипуляции с уровнем грунтовых вод и нагреванием почвы на торфяниках Аляски. J. Geophys. Res. 113: G00A10. DOI: 10.1029 / 2007JG000496

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Тай, А. М., Хитон, Т. Х. Э. (2007). Химические и изотопные характеристики выветривания и выделения азота в неледниковые дренажные воды арктической тундры. Геохим. Космохим. Acta 71, 4188–4205. DOI: 10.1016 / j.gca.2007.06.040

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Wadham, J. L., Bottrell, S., Tranter, M., and Raiswell, R. (2004). Стабильные изотопные доказательства микробного восстановления сульфата на дне политермического высокогорного арктического ледника. Планета Земля. Sci. Lett. 219, 341–355. DOI: 10.1016 / S0012-821X (03) 00683-6

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Вадхам, Дж. Л., Трантер, М., Скидмор, М., Ходсон, А. Дж., Приску, Дж., Лайонс, В. Б. и др. (2010). Биогеохимическое выветривание подо льдом: размер имеет значение. Glob. Биогеохим. Циклы 24: 3688. DOI: 10.1029 / 2009GB003688

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Wehrmann, L.M., Formolo, M.J., Owens, J.D., Raiswell, R., Ferdelman, T.G., Riedinger, N., et al. (2014). Видообразование и круговорот железа и марганца в отложениях высокоширотных фьордов, подверженных ледниковому влиянию (Западный Шпицберген, Шпицберген): свидетельство механизма рециркуляции и переноса бентоса. Геохим. Космохим. Acta 141, 628–655. DOI: 10.1016 / j.gca.2014.06.007

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Винн П. М., Ходсон А. и Хитон Т. (2006). Химическое и изотопное переключение в подледниковой среде ледника высокой Арктики. Биогеохимия 78, 173–193. DOI: 10.1007 / s10533-005-3832-0

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Винн П. М., Моррелл Д. Дж., Таффен Х., Баркер П., Твид Ф. С. и Бернс Р.(2015). Сезонный выброс бескислородной талой геотермальной воды из вулканической системы Катла в Солхеймайокудль, Исландия. Chem. Геол. 396, 228–238. DOI: 10.1016 / J.CHEMGEO.2014.12.026

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Йде, Дж. К., Ригер-Куск, М., Кристиансен, Х. Х., Кнудсен, Н. Т., и Хумлум, О. (2008). Гидрохимические характеристики талой воды за весь сезон абляции, Лонгйирбрин, Шпицберген. J. Glaciol. 54, 259–272. DOI: 10.3189 / 002214308784886234

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Проектирование фундамента электростанции обратного рассеяния OTH для теплых, богатых льдом вечномерзлых грунтов | SPE International Arctic Technology Conference

Abstract

Активно охлаждаемая плита на фундаменте была спроектирована для угольной электростанции общей мощностью 11 мегаватт.Установка была построена для подачи энергии на объект обратного рассеяния за горизонтом недалеко от Гаконы, Аляска. Почва, на которую был положен фундамент, состояла из относительно теплой (30 градусов F [-1 градусов C]) вечной мерзлоты, состоящей из богатой льдом глины с общей влажностью 25-50%. Изолированная гравийная площадка толщиной 85 футов (2,6 м) была спроектирована для фундамента электростанции. Анализ напряжений для фундамента фундамента. Анализ напряжений для фундамента показал, что напряжение более 2900 фунтов на квадратный дюйм (139 кПа) будет наблюдаться на глубине вечной мерзлоты / гравия под котлом электростанции.Из-за температуры, котел электростанции. Из-за температуры, свойств матрицы грунта и конфигурации нагружения, свойств матрицы грунта и конфигурации нагрузки было определено, что может произойти чрезмерная длительная оседание из-за ползучести. Окончательная конструкция фундамента состояла из 55 почти горизонтальных термосифонов для отвода тепла, передаваемого через пол электростанции с температурой около 80 градусов F (27 градусов Цельсия). Чтобы добавить прочности природной вечной мерзлоте и тем самым минимизировать оседание ползучести, была разработана активная система охлаждения, включающая 55 почти горизонтальных термосифонов и более 30 почти вертикальных термосифонов для понижения температуры вечной мерзлоты.Избыток электроэнергии, вырабатываемой электростанцией, сделал активное охлаждение экономически целесообразным решением проблемы ползучести. Система была разработана для охлаждения вечной мерзлоты от исходной температуры примерно 30 градусов F (-1 градусов C) до температуры примерно 20 градусов F (-7 градусов C) до глубины на 50 футов (15,2 м) ниже существующей. естественный уровень земли. Более низкая температура значительно увеличит прочность грунта на месте и, таким образом, уменьшит оседание ползучести.После достижения желаемой температуры система будет работать в пассивном режиме для поддержания температуры 20 градусов F (-7 градусов C). Для еженедельного контроля температуры земляного полотна было установлено восемь термисторов, рекомендован еженедельный контроль осадки фундамента.

Введение

В этом документе обобщаются результаты обзора данных, геотехнического исследования площадки и анализа конструкции фундамента для электростанции недалеко от Гаконы, Аляска. Станция будет приводить в действие установку обратного рассеяния над горизонтом, которая будет обеспечивать питание радиолокатора над горизонтом обратного рассеяния (OTH-B), который является крупным мероприятием ВВС по увеличению возможностей раннего предупреждения Соединенных Штатов.Избыточная мощность электростанции может также обеспечивать электроэнергией соседние населенные пункты в бассейне реки Медь.

Предпосылки

Проект заключался в проектировании фундамента для электростанции, который включает угольную электростанцию, которая включает угольную электростанцию ​​общей мощностью 11 мегаватт, пять резервных дизель-генераторов с общей мощностью мощностью 12,5 мегаватт, а также различные золоуловители.

С. 471

6.Как потепление в Арктике повлияет на населенные пункты и инфраструктуру?


Здание повреждено из-за таяния вечной мерзлоты в России

Прогнозируемое повышение температуры вечной мерзлоты и глубины активного слоя с большой вероятностью вызовет оседание и создаст серьезные инженерные проблемы для инфраструктуры, такой как дороги, здания и промышленные объекты. Во многих случаях могут потребоваться восстановительные меры, чтобы избежать разрушения конструкции и его последствий. Прогнозируемая скорость потепления и его последствия необходимо будет учитывать при проектировании всего нового строительства, что потребует более глубоких свай, более толстой изоляции и других мер, которые увеличат затраты.

В некоторых областях взаимодействие между потеплением климата и неадекватной инженерией вызывает проблемы. Вес зданий на вечной мерзлоте — важный фактор; в то время как многие тяжелые многоэтажные здания на севере России потерпели структурные разрушения, более легкие здания в Северной Америке столкнулись с меньшими проблемами, связанными с потеплением вечной мерзлоты. Постоянный ремонт и техническое обслуживание также требуются для зданий на вечной мерзлоте — урок, извлеченный из того, что многие из вышедших из строя зданий не содержались должным образом.Можно ожидать, что проблемы, с которыми сейчас сталкивается Россия, возникнут в других частях Арктики, если здания не будут спроектированы и поддержаны с учетом будущего потепления.

Структурные нарушения транспортной и промышленной инфраструктуры также становятся все более частыми в результате таяния вечной мерзлоты на севере России. Многие железнодорожные линии с грунтовым покрытием деформированы, взлетно-посадочные полосы аэропортов в нескольких городах находятся в аварийном состоянии, а нефте- и газопроводы выходят из строя, что приводит к авариям и разливам, в результате чего из-за загрязнения почвы не используются большие площади земель.Будущие проблемы включают ослабление стенок карьеров и воздействие загрязняющих веществ от крупных хвостохранилищ шахт по мере таяния мерзлых слоев, высвобождения избыточной воды и загрязняющих веществ в грунтовые воды.

Последствия таяния вечной мерзлоты для инфраструктуры в этом столетии будут более серьезными и непосредственными в зоне прерывистой вечной мерзлоты, чем в зоне сплошной мерзлоты. Поскольку ожидается, что полное оттаивание займет столетия, а преимущества (например, более легкое строительство в полностью оттаявшем грунте) появятся только после этого времени, последствия в течение следующих 100 лет или около того будут в основном негативными (то есть разрушительными и дорогостоящими).

Якутск, Россия испытывает отказ инфраструктуры из-за таяния вечной мерзлоты В Якутске, российском городе, построенном на вечной мерзлоте в центральной Сибири, более 300 зданий были повреждены в результате заселения, вызванного таянием. Инфраструктура, пострадавшая от обрушения грунта из-за таяния вечной мерзлоты, включает несколько крупных жилых домов, электростанцию ​​и взлетно-посадочную полосу в аэропорту Якутска. Некоторые объясняют значительную часть недавних проблем города климатическим потеплением, хотя другие считают, что более эффективные методы строительства и технического обслуживания могли бы предотвратить большую часть проблем.

Исследования воздействия потепления на инфраструктуру показывают, что даже небольшое повышение температуры воздуха существенно влияет на устойчивость здания и что безопасность фундаментов зданий резко снижается с повышением температуры. Этот эффект может привести к значительному сокращению срока службы конструкций, а также к потенциальному разрушению конструкций.

По мере продолжения глобального потепления можно ожидать пагубного воздействия на инфраструктуру во всех регионах вечной мерзлоты.Многие из этих воздействий можно ожидать, что позволит перепроектировать и реконструировать конструкции, чтобы выдерживать дополнительное давление в меняющихся климатических условиях. Это, безусловно, повлечет за собой расходы, но позволит избежать серьезных сбоев инфраструктуры, которые происходят в Якутске и других регионах Арктики.

Наводнения и оползни

Другой набор климатических проблем для арктической инфраструктуры связан с наводнениями, оползнями, каменными оползнями и лавинами. Эти явления тесно связаны с выпадением обильных осадков, высоким речным стоком и повышенными температурами, которые, согласно прогнозам, будут происходить чаще по мере прогрессирования изменения климата.Склоны почвы также становятся менее устойчивыми из-за таяния вечной мерзлоты, и ожидается, что это приведет к увеличению числа оползней. Некоторые маршруты транспортировки на рынки чувствительны к типам погодных явлений, которые, как ожидается, увеличатся по мере того, как климат продолжает нагреваться. Потребуется защита или улучшение этих маршрутов.

Воздействие таяния вечной мерзлоты на естественные экосистемы

Существуют важные двусторонние взаимодействия между вызванными климатом изменениями вечной мерзлоты и растительности. Таяние вечной мерзлоты влияет на растительность, которая растет на поверхности.В то же время растительность, которая также испытывает воздействие из-за изменения климата, играет важную роль в изоляции и сохранении вечной мерзлоты. Например, леса помогают поддерживать вечную мерзлоту, потому что кроны деревьев поглощают солнечное тепло, а толстый слой мха на поверхности изолирует землю. Таким образом, можно ожидать, что прогнозируемое усиление нарушений лесов, таких как пожары и нашествия насекомых, приведет к дальнейшей деградации вечной мерзлоты в дополнение к тому, что, по прогнозам, будет непосредственно результатом повышения температуры.

В некоторых северных лесах некоторые породы деревьев (особенно черная ель) используют богатую льдом вечную мерзлоту для поддержания структуры почвы, в которой они произрастают. Таяние этой мерзлой земли может привести к сильному опрокидыванию деревьев (иногда его называют «пьяным лесом») или полному падению деревьев. Таким образом, даже если более длительный и теплый вегетационный период может в противном случае способствовать росту этих деревьев, таяние вечной мерзлоты может подорвать или разрушить корневую зону из-за неравномерного оседания поверхности земли, что приведет к обрушению и гибели деревьев.Кроме того, там, где поверхность земли опускается из-за таяния вечной мерзлоты, даже если деревья не падают, эти участки часто становятся новыми низкими точками ландшафта. По крайней мере, сезонно эти места наполняются водой, заглушая деревья.

Потенциал высыхания многих мелководных ручьев, прудов и водно-болотных угодий в Арктике в условиях потепления увеличивается из-за исчезновения вечной мерзлоты. По мере таяния вечной мерзлоты пруды соединяются с системой грунтовых вод. Таким образом, они могут истощиться, если потери из-за просачивания вниз и испарения больше, чем пополнение за счет весеннего таяния снега и летних осадков.Пятнистые арктические водно-болотные угодья особенно чувствительны к деградации вечной мерзлоты, которая связывает поверхностные воды с грунтовыми водами. Те, которые расположены вдоль южной границы вечной мерзлоты, где повышение температуры, скорее всего, приведет к исчезновению относительно теплой вечной мерзлоты, подвергаются наибольшему риску осушения. Коренные жители Нунавута (восточная арктическая часть Канады) недавно заметили, что наблюдается усиление высыхания рек, болот и болот до такой степени, что доступ к традиционным охотничьим угодьям и, в некоторых случаях, миграция рыб были ограничены.Также существует высокий риск катастрофического осушения вечномерзлых озер, таких как озера, расположенные вдоль западного арктического побережья Канады.

В других местах потепление поверхности вечной мерзлоты над мерзлым грунтом и связанное с этим обрушение поверхности земли может увеличить образование водно-болотных угодий, прудов и дренажных сетей, особенно в районах, характеризующихся высокой концентрацией грунтового льда. Такое таяние, однако, также приведет к резкому увеличению отложений наносов в реки, озера, дельты и прибрежную морскую среду, что окажет значительное воздействие на водную жизнь в этих водоемах.

Изменения водного баланса северных водно-болотных угодий особенно важны, поскольку большинство водно-болотных угодий в районах вечной мерзлоты представляют собой торфяники, которые могут поглощать или выделять углерод (в виде двуокиси углерода или метана) в зависимости от глубины грунтовых вод. Прогнозы этих изменений содержат много неопределенностей. Один анализ предполагает, что повышение температуры на 4 ° C приведет к сокращению запасов воды в северных торфяниках, даже при небольшом и постоянном увеличении количества осадков, в результате чего торфяники переключатся с выброса углекислого газа в атмосферу на его поглощение.Также возможно, что может произойти и обратное, когда нагревание и высыхание могут привести к тому, что скорость разложения органического вещества возрастет быстрее, чем скорость фотосинтеза, что приведет к увеличению выбросов углекислого газа. Сочетание повышения температуры и повышения уровня грунтовых вод может привести к увеличению выбросов метана. Прогнозы, основанные на удвоении доиндустриальных уровней углекислого газа, которое ожидается примерно в середине этого века, предполагают значительное смещение к северу (на 200-300 км) южной границы этих торфяников в западной Канаде и значительное изменение их структура и растительность вплоть до побережья.

прогнозов на основе наблюдений и моделирования. Гринпис, Москва, Россия, 44 с.

Алексеева О.И., В.Т. Балобаев, М. Григорьев, В. Макаров, Р. Ч-

Жан, М. Шац, В. Шепелев, 2007. «По вопросам строительства

в зоне вечной мерзлоты (на примере Якутска)» Криосфера

Земли 2: 76-83

Анисимов О.А. 1999. «Влияние антропогенного изменения климата на

отопления и кондиционирования в зданиях» Метеорология и Гидрология

6: 10-17

Анисимов, О.А., Ф. Э. Нельсон, 1998. «Прогнозы изменений условий вечной мерзлоты

в Северном полушарии: с использованием балансировочных и трансмиссивных расчетов на моделях общей атмосферной циркуляции» Криос-

fera Zemli 2: 53-57

Анисимов О.А., Нельсон Ф.Е., А.В. Павлов, 1999. «Сценарии развития зоны вечной мерзлоты

в условиях глобального изменения климата в XXI веке

гг.» Криосфера Земли 4: 15-25

Анисимов О.А., М.А. Белолуцкая, 2002. «Оценка воздействия изменения климата

и деградации вечной мерзлоты на инфраструктуру северных регионов России

» Метеорология и гидрология 6: 15-22

Анисимов О.А., Белолуцкая М.А., 2004. Моделирование. Влияние антропогенного потепления

на вечную мерзлоту: влияние растительности »Ме-

теория и гидрология 11: 73-81

Анисимов О.А., Лавров С.А., 2004.« Глобальное потепление и таяние вечной мерзлоты

: оценка рисков для промышленных объектов «Технологии ТЭК 3:

78-83

Анисимов, О.А., Лавров С.А., Ренева С.А., 2005. «Выбросы мет-

анэ из многолетнемерзлых болот России в условиях изменения климата

» // Проблемы экологического моделирования и мони-

торинга Экосистема, А. Израэль (ред.). СПб .: Гидрометеоиздат

Анисимов О.А., В.А. Лобанов, С.А. Ренева, 2007. «Анализ изменений температуры воздуха в России

и эмпирические прогнозы на 1 квартал

тер 21 века», Метеорология и Гидрология, 10: 20-30

Аржанов, М. .М., А.В. Елисеев, П.Ф. Демченко, И. Мохов, 2007. «Мод.

с выявлением изменений температурных и гидрологических режимов поверхностного мерзлого грунта около

с использованием климатических данных (повторного анализа)» Криосфера Земли

4: 65-69

Бедрицкий А.И. VG Блинов, Д.А. Гершинкова, Г.С.Голицын, В.П.

Дымников, А. Израэль, В.М. Кацов, В. Котляков, В. Мелешко, В.

Осипов С.М. Семенов (ред.). Оценочный Доклад об изменениях Кли-

мата и Их Последствия на Территории Российской Федерации.Том 1. Cli-

смена помощника, 2008. М .: Госгидромет

Бедрицкий А.И., В.Г. Блинов, Д.А. Гершинкова, Г.С.Голицын, В.П.

Дымников, А. Израэль, В.М. Кацов, В. Котляков, В. Мелешко, В.

Осипов С.М. Семенов (ред.). Оценочный Доклад об изменениях Кли-

мата и Их Последствия на Территории Российской Федерации. Том 2. Con-

последовательности изменения климата, 2008. М .: Госгидромет

Чудинова С.М., Быховец С.С., В.А. Сороковиков, Р. Барри, Т. Чжан,

2003. «Особенности изменения температуры почвы в последнем климатическом периоде

» Криосфера Земли 3: 23-30.

Дымников В.П., В.Н. Лыкосов, Е.М.Володин, В.Галин, А.В. Глазунова,

А.С. Грикун, Н.А.Дьянский, М.А.Толстых, А.И. Чавро, 2005. «Моделирование

климата и его изменений» в Современные проблемы вычислительной

математики и математического моделирования. Москва: Наука

Гарагуля, Л.С., Э. Ершов, 2000. «Геокриологические риски» в В.И.

Осипов С.К. Шойгу (ред.) Природные опасности России. 1. Москва:

Крук

Гаврилова М.К. 1981. Современный климат и Вечная Мерзлота на

Континентах. Новосибирск: Наука

Гречишев С.Е. 1997. «Прогнозы таяния и распространения вечных заморозков

и изменения криогенных трещин в почвах России в условиях изменения климата

» Криосфера Земли 1: 59-65

Груза, Г.В., Ранкова Е. Аристова, Л. Клещенко, 2006. «О неопределенностях

в нескольких климатических сценариях температуры воздуха и до

в России», Метеорология и гидрология, 10: 5-23

Хрусталев Л.Н., И.В. Давыдова, 2007. «Прогнозы изменения климата

и их учет при оценке надежности строительства фундаментов

на вечной мерзлоте» Криосфера Земли, 2: 68-75

Ильичев В.А., В.В. Владимиров, А.В. Садовский, А.В. Замараев, В.

Гребенец, М. Кутвицкая, 2003. Перспективы и развития современных

Северных поселений. Москва: Российская архитектурная академия.

Израэль, А., А.В. Павлов, А. Анохин, Л. Мяч, Б. Шерстюков, 2006.

«Статистическая оценка изменений элементов климата в вечно-

морозных регионах Российской Федерации» Метеорология и криология 5:

27-38

Кудрявцев В.А., Л.С. Гарагуля, К.А. Кондратьева, В. Меламед,

1974. Основы Мерзлотного прогноза при Инженерно-геологических

Исследования. 1974, Москва: Наука.

Малевский-Малевич С.П., Э.Д. Надежина, 2002. «Оценка воздействия изменения климата

на вечную мерзлоту в России на основе модельных сценариев изменения климата

», в Г.В. Менжулин (ред.) Изменения

Климата и Их Последствия. Санкт-Петербург: Наука

Малевский-Малевич, С.П., Э. Надежина, В. Симонов, О. Шкляр-

евич, К.К. Молькентин, 1999. «Оценка воздействия изменения климата

на режим оттаивания многолетних мерзлых грунтов», в М.Э. Берляндт, В.П.

Мелешко (ред.) Современные исследования Главной геофизической

Обсерватории. Санкт-Петербург: Гидрометеоиздат

Малевский-Малевич С.П., Э.К. Молькентин, Э. Надежина, 2000.

«Моделирование эволюции вечной мерзлоты и распределения слоя

сезонного таяния в зависимости от климатических условий в северных

регионах Западной Сибири» Криосфера Земли, 4: 49-57.

Малевский-Малевич С.П., Э.К. Молькентин, Э. Надежина, Т. Пав-

лова, 2005. «Моделирование изменений температуры воздуха и эволюции

тепла в многолетнемерзлых грунтах» Криосфера Земли 3: 36-44

Малевский-Малевич С.П., Э.К. Молькентин, Э. Надежина, Т. Пав-

лова, А.А. Семиошина, 2007. «Моделирование и анализ возможности

экспериментальной проверки эволюции термических условий в многолетнемерзлых грунтах

» Криосфера Земли, 1: 29-36.

Оберман, Н.Г. 2007. «Глобальное потепление и изменения в зоне вечной мерзлоты

Печоро-Уральского региона» Разведка и охрана Недр, 4: 63-68

Оберман Н.Г., И.Г. Шеслер, 2009. «Прогнозирование деградации длительно-

мерзлых грунтов (на примере Северо-Восточной европейской части

страны Разведка и Охрана Недр 7: 20-30.

Павлов А.В. (ред. .), 1983. Теплофизические исследования Криолитозоны

Сибири .. Новосибирск: Наука

Павлов, А.V. 1997. «Мониторинг вечной мерзлоты и климата России: мет-

одология, результаты наблюдений, прогнозы» Криосфера Земли, 1: 47-58.

Павлов А.В., Г.В. Ананьева, Д.С.Дроздов, Н.Г. Москаленко, В.А. Ду-

бровин, Н.Б. Какунов, Г. Минайлов, Б. Скачков, П. Скрябин, 2002.

«Мониторинг сезонно талого слоя и температуры мерзлого грунта

на территории Северного Криосфера России», 4: 30-39.

Павлова Т.П., В.М. Кацов, Э.Д. Надежина, П.В. Спорышев, В. Gov-

orkova, 2007. «Расчет эволюции криосферы в двадцатом и двадцать первом веках с использованием новейших глобальных климатических моделей»

Криосфера Земли, 2: 3-13

Попов А.П., VI Милованов, В. Жмулин, В.А. Рябов, М.А. Бережной,

2008. «К вопросу о типовых технических решениях оснований в зоне вечной мерзлоты

» Инженерная геология 3: 22-40.

Вилд, Г.I. 1882. O Температура Воздуха в Российской Империи. Выпуск 2,

часть iv. Санкт-Петербург

Литература

39

(PDF) Экстремальные пожары связаны с влажностным режимом прошлого года в многолетнемерзлых лиственничных лесах Сибири

Окружающая среда. Res. Lett. 7 (2012) 044021 M Forkel et al

Beer C, Lucht W, Gerten D, Thonicke K and Schmullius C. 2007

Влияние замерзания и оттаивания почвы на плотность углерода растительности

в Сибири: модельный анализ с

Лунд-Потсдам-Йена Модель динамической глобальной растительности

LPJ-DGVM Glob.Биогеохим. Cycles 21 GB1012

Brown J, Ferrians JA Jr, Heginbottom JA, Melnikov ES 1998

Циркулярная карта вечной мерзлоты и состояния грунтового льда

(Боулдер, Колорадо: Национальный центр данных по снегу и льду) (http: //

nsidc.org/data/ggd318.html)

Cleveland RB, Cleveland WS, Mcrae JE и Terpenning I 1990

STL: процедура разложения по сезонным трендам, основанная на

Loess J. Official Statist. 63–73

Ди Д. П. и др. 2011 Реанализ ERA-Interim: конфигурация и производительность системы усвоения данных

Q.J. R. Meteorol.

Soc. 137 553–97

Джиллет Н. П., Уивер А. Дж., Цвиерс Ф. В. и Фланниган М. Д. 2004

Выявление воздействия изменения климата на лесные пожары Канады

Geophys. Res. Lett. 31 L18211

Голдаммер Дж. Г., Сухинин А. и Цисар И. 2005 Текущее положение с пожаром

в Российской Федерации: последствия для расширения международного и регионального сотрудничества

в рамках ООН

и глобальных программ по мониторингу и оценке пожаров Int.

Для. Fire News 32 13–35

Джапп Т. Э., Тейлор К. М., Бальцтер Х. и Джордж К. Т. 2006. Статистическая модель

, связывающая рубцы от пожаров в Сибири с ранним летом

аномалии осадков Geophys. Res. Lett. 33 L14701

Касишке Э.С. и Турецкий М.Р. 2006 Недавние изменения режима пожаров

в северной бореальной области — пространственные и

временных моделей горения в Канаде и на Аляске

Geophys. Res. Lett. 33 L09703

Kasischke E S. et al 2010 Изменение режима пожаров на Аляске

— последствия для уязвимости ее бореальных лесов

Can.J. For. Res. 40 1313–24

Харук В.И., Рэнсон К.Дж., Двинская М.Л. 2008 Дикие пожары

Динамика в зоне доминирования лиственницы Геофиз. Res. Lett.

35 L01402

Kloster S, Mahowald NM, Randerson JT, Thornton PE,

Hoffman FM, Levis S, Lawrence PJ, Feddema JJ,

Oleson KW и Lawrence DM 2010 Динамика пожаров, смоделированная с помощью

20-го века Модель земли сообщества

Биогеонауки 71877–902

Коровин Г.Н. 1996 Анализ распределения лесных пожаров в

экосистемах Бореальной Евразии (Дордрехт: Kluwer) стр. 112–28

Lenton TM, Held E, Kriegler Hall JW, Lucht W,

Rahmstorf S и Schellnhuber HJ 2008 Опрокидывающие элементы в

климатической системе Земли Proc.Natl Acad. Sci. 105 1786–93

Макгуайр А.Д., Чапин III Ф, Уолш Дж. Э. и Вирт С. 2006 Интегрированные

региональные изменения в обратных связях арктического климата: последствия для

глобальной климатической системы Annu. Rev. Environ. Res. 31 61–91

Нестеров В Г 1949 Горимость леса и методы определения

(Москва: Гослесбумага)

Ньоку Э., Чан С. 2006 Эффекты растительности и шероховатости поверхности

по наблюдениям суши AMSR-E Дистанционное зондирование окружающей среды.

100 190–9

Нджоку Э., Джексон Т. Дж., Лакшми В., Чан Т. К. и Нгием С. В. 2003

Получение влажности почвы из AMSR-E IEEE Trans. Geosci.

Remote Sens. 41 215–29

Ohta T et al 2008 Межгодовые изменения водного баланса и

летняя эвапотранспирация в лиственничном лесу Восточной Сибири

за 7-летний период 1998–2006 гг. Для. Meteorol.

148 1941–53

Parisien MA, Parks SA, Krawchuk MA, Flannigan MD,

Bowman LM и Moritz MA 2010 Контроль в зависимости от масштаба

на площади, выгоревшей в северных лесах Канады, 1980–2005

Ecol.Прил. 21 789–805

Основная группа разработчиков R 2010 R: Язык и среда

для статистических вычислений (www.R-project.org)

udiger C, Calvet JC, Gruhier C, Holmes TRH, de

Jeu RAM and Wagner W 2009 Взаимное сравнение наблюдений влажности почвы

ERS-Scat и AMSR-E с моделированием

над Францией J. Hydrometeorol. 10 431–47

Skinner WR, Flannigan MD, Stocks BJ, Martell DL,

Wotton BM, Todd JB, Mason JA, Logan KA и

Bosch EM 2002 A 500 гПа синоптическая климатология природных пожаров

для больших канадских лесов пожары, 1959–1996 Теор.Прил.

Climatol. 71 157–69

Скиннер В. Р., Стокс Б. Дж., Мартелл Д. Л., Бонсал Б. и

Шаббар А. 1999 Связь между аномалиями циркуляции

в средней тропосфере и зоной, сожженной дикими землями

в Канаде Теор. Прил. Climatol. 63 89–105

Софронов М.А., Волокитина А.В. 2010 Экология лесных пожаров в

сплошная вечная мерзлота Экосистемы вечной мерзлоты Сибирская лиственница

Леса (Дордрехт: Springer) стр. 59–82

Soja AJ, Tchebakova NM5, French

Шугарт Х. Х., Штокс Б.Дж., Сухинин А.И., Парфенова Е.И., Чапин

III FS и Stackhouse PW 2007 Климатические бореальные зоны

Изменение лесов: прогнозы и текущие наблюдения Glob.

Планета. Изменение 56 274–96

Запасы Б. Дж. И др. 1998 Изменение климата и потенциал лесных пожаров в

Бореальные леса России и Канады Клим. Изменение 38 1–13

Запасы Б. Дж. И др. 2003 г. Крупные лесные пожары в Канаде, 1959–1997 гг.

J. Geophys. Res. 107 8149–60

Сугимото А., Янагисава Н., Наито Д., Фудзита Н. и

Максимов Т. С. 2002 Важность вечной мерзлоты как источника

воды для растений в тайге Восточной Сибири Ecol. Res. 17 493–503

Чебакова Н.М., Парфенова Е.И., Соя А.Дж. 2009 Влияние климата

, вечной мерзлоты и пожаров на изменение растительности в Сибири в

меняющийся климат Окружающая среда.Res. Lett. 4045013

Thonicke K, Spessa A, Prentice IC, Harrison SP, Dong L и

Carmona-Moreno C 2010 Влияние растительности, распространение пожара

и поведение пожара на горение биомассы и следовых газов

выбросы: результаты модель на основе процессов Biogeosciences

61991–2011

Валендик EN 1996 Временное и пространственное распределение лесных пожаров

в Сибири Пожары в экосистемах северной Евразии (Дордрехт:

Kluwer) С. 129–38

Веневски , Sitch S и Cramer W. 2002 Моделирование режимов пожаров

в экосистемах, где доминирует человек: Иберийский

Пример полуострова Glob.Сменить Биол. 8984–98

9

Десятилетие детальных наблюдений (2008–2018 гг.) В крутых коренных породах вечной мерзлоты в Маттерхорн Хёрнлиграте (Церматт, Швейцария)

Аберер К., Хаусвирт М. и Салехи А. Промежуточное ПО для быстрого и гибкого Развертывание сенсорной сети, в: Труды 32-й Международной конференции Конференция по очень большим базам данных, VLDB ’06, стр. 1199–1202, VLDB Endowment, 2006. a

Aberer, K., Alonso, G., Barrenetxea, G., Beutel, J., Bovay, J., Дюбуа-Феррьер, Х., Kossmann, D., Parlange, M., Thiele, L., and Vetterli, М .: Инфраструктуры для умной Земли — Швейцарская инициатива NCCR-MICS, Praxis der Informationsverarbeitung und Kommunikation, 30, 20–25, https://doi.org/10.1515/PIKO.2007.20, 2007. a

Амитрано, Д., Грубер, С., и Жирар, Л.: Предполагаемые доказательства растрескивания от мороза от акустической эмиссии высокогорной каменной стены на планете Земля. Sc. Lett., 341–344, 86–93, https://doi.org/10.1016/j.epsl.2012.06.014, 2012. a

Бейтель, Дж., Грубер, С., Хаслер, А., Лим, Р., Мейер, А., Плессл, К., Талзи, И., Тиле, Л., Чудин, К., Вурле, М., и Юсель, М .: PermaDAQ: A научный инструмент для точного зондирования и восстановления данных в экологические крайности, в: 8-я Международная конференция ACM / IEEE по Обработка информации в сенсорных сетях, 265–276, 2009. a, b, c, d

Beutel, J., Buchli, B., Ferrari, F., Keller, M., Thiele, L., and Zimmerling, М .: X-Sense: зондирование в экстремальных условиях, Труды проектирования, Автоматизация и тестирование в Европе (ДАТА 2011 г.), 1460–1465, https: // doi.org / 10.1109 / DATE.2011.5763236, 2011. a

Бискаборн, Б. К., Смит, С. Л., Ноецли, Дж., Маттес, Х., Виейра, Г., Стрелецкий Д.А., Шенейх П., Романовский В.Е., Левкович А.Г., Абрамов А., Аллард М., Бойке Дж., Кейбл В. Л., Кристиансен Х. Х., Делалое, Р., Дикманн, Б., Дроздов, Д., Эцельмюллер, Б., Гросс, Г., Гульельмин, М., Ингеман-Нильсен, Т., Исаксен, К., Исикава, М., Йоханссон, М., Йоханнссон, Х., Джу, А., Каверин, Д., Холодов, А., Константинов, П., Крегер Т., Ламбьель К., Ланкман, Ж.-П., Луо, Д., Малкова, Г., Мейкледжон, И., Москаленко, Н., Олива, М., Филлипс, М., Рамос, М., Саннел, А. Б. К., Сергеев Д., Сейболд К., Скрябин П., Васильев А., Ву К., Йошикава К., Железняк М., Лантуит Х .: Вечная мерзлота нагревается в глобальном масштабе. Nat. Commun., 10, 264, https://doi.org/10.1038/s41467-018-08240-4, 2019. a

Бухер К., Даль Пиаз, Г. В., Оберхансли, Р., Гуффон, Ю., Мартинотти, Г., and Polino, R .: Blatt 1347 Matterhorn. Геол. Атлас Швейцарии 1:25 000, Erläut.107, Bundesamt für Wasser und Geologie, Wabern, 2004. a

Бучли Б., Саттон Ф. и Бейтель Дж .: Беспроводная сенсорная сеть с GPS Узел для приложений высокоточного позиционирования, Конспект лекций на компьютере Science 7158, Proc. 9-й Европейской конференции по беспроводным сенсорным сетям (EWSN 2012), 179–195, 2012. a, b

Burri, N., von Rickenbach, P., and Wattenhofer, R .: Dozer: Ultra-Low Power Data Сбор сенсорных сетей, в: 6-й Международный симпозиум по информации Обработка в сенсорных сетях, 450–459, https: // doi.org / 10.1109 / IPSN.2007.4379705, 2007. a, b

Кадафф, Р., Шлунеггер, Ф., Кос, А., и Висманн, А.: Обзор наземных радиолокационная интерферометрия для измерения изменения поверхности в науках о Земле, Земля Прибой. Proc. Land., 40, 208–228, https://doi.org/10.1002/esp.3656, 2015. a

Ковьелло, В., Кьярле, М., Араттано, М., Польотти, П., и ди Челла, У. М .: Мониторинг температуры стенок горных пород и микросейсмической активности на откосе Исследование стабильности в J.A. Carrel Hut, Маттерхорн, в: Engineering Геология для общества и территории — Том 1, под редакцией: Лоллино, Г., Манкони, А., Клэйг, Дж., Шан, В., и Кьярле, М., Спрингер International Publishing, Cham, 305–309, 2015. a, b

Dach, R., Lutz, S., Walser, P., and Fridez, P .: Bernese GNSS Software Version 5.2. Руководство пользователя, Астрономический институт Бернского университета, https://doi.org/10.7892/boris.72297, 2015. a

Daily, W., Ramirez, A., Binley, A., and LaBrecque, D .: 17. Электрические Томография сопротивления — теория и практика, Общество Геофизики-разведчики, 525–550, https://doi.org/10.1190 / 1.9781560801719.ch27, 2012. a

Дэвис М., Хамза О. и Харрис К.: Эффект повышения среднегодовой температуры на устойчивость скальных склонов, содержащих ледяные неоднородности, Permafrost Periglac., 12, 137–144, https://doi.org/10.1002/ppp.378, 2001. a

Draebing, D., Krautblatter, M., and Hoffmann, T .: Термокриогенный контроль кинематика разрушения в стенах вечномерзлых пород, Геофизика. Res. Lett., 44, 3535–3544, https://doi.org/10.1002/2016GL072050, 2017. a

Faillettaz, J., Функ, М., и Ваглиасинди, М.: Прогноз времени отрыва от висячего ледника, Криосфера, 10, 1191–1200, https://doi.org/10.5194/tc-10-1191- 2016, 2016. a

Fischer, L., Kääb, A., Huggel, C., and Noetzli, J .: Геология, отступление ледников и деградация вечной мерзлоты как факторы, влияющие на нестабильность склонов в высокогорной скальной стене: Восточная стена Монте-Роза, Нат. Опасности Earth Syst. Sci., 6, 761–772, https://doi.org/10.5194/nhess-6-761-2006, 2006. a

Fort, M., Коссарт, Э., Делин, П., Дзиковски, М., Никуд, Г., Раванель, Л., Шенейх П. и Вассмер П.: Геоморфические воздействия большой и быстрой массы движения: обзор, Geomorphologie, 15, 47–64, https://doi.org/10.4000/geomorphologie.7495, 2009. a

Girard, L., Beutel, J., Gruber, S., Hunziker, J., Lim, R., and Weber , S .: Специальная система мониторинга акустической эмиссии для суровых условий окружающей среды: приложение к повреждениям в результате замерзания в альпийских скальных стенах, Geosci. Instrum. Метод. Сборник данных, 1, 155–167, https: // doi.org / 10.5194 / gi-1-155-2012, 2012. a

Girard, L., Gruber, S., Weber, S., and Beutel, J .: Экологический контроль морозное растрескивание выявлено в результате измерений акустической эмиссии на месте в крутая коренная порода, Geophys. Res. Lett., 40, 1748–1753, https://doi.org/10.1002/grl.50384, 2013. a, b

Гишиг, С., Мур, Дж. Р., Эванс, К. Ф., Аманн, Ф., и Лоу, С.: Термомеханическое воздействие на деформацию глубокого скального откоса: 2. Скала Ранда. неустойчивость склонов, J. Geophys. Рес.-Земля, 116, F04011, https: // doi.org / 10.1029 / 2011JF002007, 2011. a

Gobiet, A., Kotlarski, S., Beniston, M., Heinrich, G., Rajczak, J., and Стоффель, М .: Изменение климата в 21 веке в Европейских Альпах — обзор, Sci. Total Environ., 493, 1138–1151, https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2013.07.050, 2014. a

Грубер С. и Хаберли В .: Вечная мерзлота на крутых склонах коренных пород и ее температурная дестабилизация вследствие изменения климата, J. ​​Geophys. Рез., 112, F02S18, https://doi.org/10.1029/2006JF000547, 2007.а

Грубер, С., Питер, М., Хельцле, М., Вудхэтч, И., и Хэберли, В .: Поверхность температуры на крутых склонах альпийских скал — стратегия регионального масштаба измерения и моделирование, в: Труды 8-го Международного Конференция по вечной мерзлоте 2008 г., Цюрих, Швейцария, 1, 325–330, 2003. a

Gruber, S., Hoelzle, M., and Haeberli, W .: Таяние и дестабилизация вечной мерзлоты. альпийских скальных стен жарким летом 2003 года, Geophys. Res. Lett., 31, L13504, https://doi.org/10.1029 / 2004GL020051, 2004a. a

Gruber, S., Hoelzle, M., and Haeberli, W.: Температура скальных стен в Альпах: моделирование их топографического распространения и региональных различий, вечная мерзлота Periglac., 15, 299–307, https://doi.org/10.1002/ppp.501, 2004b. a, b

Gruber, S., King, L., Kohl, T., Herz, T., Haeberli, W., and Hoelzle, M .: Интерпретация геотермальных профилей нарушенных топографией: альпийский скважины вечной мерзлоты на плато Штокхорн, Швейцария, вечная мерзлота Периглак., 15, 349–357, https://doi.org/10.1002/ppp.503, 2004c. а, б

Грубер, С., Берн, К., Аренсон, Л., Герцема, М., Харрис, С., Смит, С., Боннавентура, П., Бенкерт, Б.: Вечная мерзлота в горных районах Канада, в: Proc. 68-я Канадская геотехническая конференция, 7-я Канадская Конференция по вечной мерзлоте, Канадское геотехническое общество, Квебек, Квебек, Канада, 2015. a

Gruber, S., Fleiner, R., Guegan, E., Panday, P., Schmid, M.-O., Stumm, D., Wester, P., Zhang, Y., и Чжао, Л .: Обзорная статья: Оценка вечной мерзлоты и таяния вечной мерзлоты в горах Гиндукушского региона Гималаев, Криосфера, 11, 81–99, https: // doi.org / 10.5194 / tc-11-81-2017, 2017. a

Günzel, F .: Прочность на сдвиг замороженных скальных швов, в: Proceedings of the 9-я Международная конференция по вечной мерзлоте, под редакцией: Хинкель, К. М., 1, стр. 581–586, 2008. a

Хэберли В., Ноецли Дж. И Спрингман С .: Маттерхорн «навсегда» ?, in: Маттерхорн — Берг дер Берге, под редакцией: Анкер, Д., 294–301, AS Verlag & Buchkonzept, Zürich, 2015. a

Haeberli, W., Schaub, Y., and Huggel, C.: возрастающие риски, связанные с оползни от деградирующей вечной мерзлоты в новые озера в деградирующих горах диапазоны, Геоморфология, 293, 405–417, https: // doi.org / 10.1016 / j.geomorph.2016.02.009, 2017. a

Холл, К., Торн, К. Э., Мацуока, Н., и Прик, А.: Выветривание на холоде. регионы: Некоторые мысли и перспективы, Прог. Phys. Геогр., 26, 577–603, https://doi.org/10.1191/030

02pp353ra, 2002. a

Хаслер, А .: Термические условия и кинематика крутых коренных пород вечной мерзлоты. Кандидатская диссертация, Цюрихский университет, 2011. a, b, c

Hasler, A., Talzi, I., Beutel, J., Tschudin, C., and Gruber, S .: Wireless сенсорные сети при исследовании вечной мерзлоты: понятие, требования, реализация и проблемы, в: Труды 9-го Международного Конференция по вечной мерзлоте, 2008 г.a, b, c, d, e, f

Hasler, A., Gruber, S., Font, M., и Dubois, A .: Адвективный перенос тепла в расселины мерзлых пород: концептуальная модель, лабораторные эксперименты и численные расчеты. моделирование, Permafrost Periglac., 22, 378–389, https://doi.org/10.1002/ppp.737, 2011a. a

Hasler, A., Gruber, S., and Haeberli, W.: Изменчивость и смещение температуры в крутых альпийских скалах и ледяных скалах, Криосфера, 5, 977–988, https://doi.org/10.5194/ tc-5-977-2011, 2011б. а, б

Хаслер А., Грубер, С., Бейтель, Дж .: Кинематика крутых коренных пород вечной мерзлоты, J. Geophys. Res., 117, F01016, https://doi.org/10.1029/2011JF001981, 2012. a, b, c, d, e, f, g, h, i, j

Hiebl, J., Auer, I ., Бём, Р., Шенер, В., Маугери, М., Лентини, Г., Спинони, Дж., Брунетти, М., Нанни, Т., Тадич, М., Первчец Бихари, З., Долинар М. и Мюллер-Вестермайер Г .: Высокое разрешение 19611990 климатология месячных температур для большого альпийского региона, Meteorol. З., 18, 507–530, https://doi.org/10.1127 / 0941-2948 / 2009/0403, 2009. a

Huggel, C., Zgraggen-Oswald, S., Haeberli, W., Kääb, A., Polkvoj, A., Galushkin, I., and Evans, SG: Каменно-ледовая лавина в Колке в 2002 г. / Кармадон, Русский Кавказ: оценка формирования и подвижности необычных лавин и применение спутниковых снимков QuickBird, Нац. Опасности Earth Syst. Sci., 5, 173–187, https://doi.org/10.5194/nhess-5-173-2005, 2005. a

Huggel, C., Allen, S., Deline, P., Fischer, L ., Ноецли Дж. И Раванель Л.: Таяние льда, падение гор — увеличиваются ли обвалы горных склонов ?, Geology Today, 28, 98–104, https://doi.org/10.1111/j.1365-2451.2012.00836.x, 2012. a

Hurter, F., Geiger, A., Perler, D., and Ротахер, М .: Водяной пар GNSS. мониторинг в Швейцарских Альпах, в: 2012 IEEE International Geoscience and Симпозиум по дистанционному зондированию, 1972–1975, https://doi.org/10.1109/IGARSS.2012.6351115, 2012. a

Jia, H., Xiang, W., and Krautblatter, M .: Количественная оценка усталости горных пород и снижение прочности на сжатие и растяжение после многократного замораживания-оттаивания циклы, Вечная мерзлота Периглак., 26, 368–377, https://doi.org/10.1002/ppp.1857, 2015. a

Келлер, М., Бейтель, Дж. И Тиле, Л .: Mountainview — Precision Image Sensing по высокогорной местности // Тр. 6-я Европейская конференция по датчикам Сети (EWSN 2009), Спрингер, Корк, Ирландия, 15–16, 2009a. а

Келлер М., Юсель М. и Бейтель Дж .: Получение изображений с высоким разрешением для Приложения для мониторинга окружающей среды, в: International Snow Science Семинар 2009 г .: Программа и тезисы, Давос, Швейцария, 197–201 гг. 2009b.a, b, c

Keller, M., Woehrle, M., Lim, R., Beutel, J., and Thiele, L .: Comparative анализ производительности протокола PermaDozer в различных развертываниях, в: 2011 г., 36-я конференция IEEE по локальным компьютерным сетям, 957–965, https://doi.org/10.1109/LCN.2011.6115578, 2011. a, b

Keller, M., Beutel, J., Saukh, O., and Thiele, L.: Визуализация большого сенсора сетевые наборы данных в пространстве и времени с vizzly, в: 37th Annual IEEE Конференция по локальным компьютерным сетям — семинары, 925–933, г. https: // doi.org / 10.1109 / LCNW.2012.6424084, 2012a. a, b, c

Келлер, М., Бейтель, Дж., и Тиле, Л .: Как прошло ваше путешествие ?: Раскрытие Динамика маршрутизации в развернутых сенсорных сетях с многозвенной сетью Томография, в: Материалы 10-й конференции ACM по встроенным сетям. Сенсорные системы, SenSys ’12, ACM, Нью-Йорк, Нью-Йорк, США, 15–28, https://doi.org/10.1145/2426656.2426659, 2012b. a

Keuschnig, M., Krautblatter, M., Hartmeyer, I., Fuss, C., and Schrott, L .: Автоматизированная томография удельного электрического сопротивления для раннего предупреждения в Нестабильные скальные стены из вечной мерзлоты вокруг альпийской инфраструктуры, вечная мерзлота Периглак., 28, 158–171, https://doi.org/10.1002/ppp.1916, 2017. a

Краутблаттер, М .: Обнаружение и количественная оценка изменений вечной мерзлоты в высокогорных районах. скальные стены и последствия для нестабильности горных пород, докторская диссертация, Бонн University, 2009. a

Krautblatter, M. и Hauck, C.: Мониторинг томографии электрического сопротивления вечная мерзлота в твердых скальных стенах, J. Geophys. Res.-Earth, 112, F02S20, https://doi.org/10.1029/2006JF000546, 2007. a, b

Krautblatter, M., Funk, D., and Günzel, F.: Почему мерзлые породы становятся нестабильность: механическая модель камня и льда во времени и пространстве, Earth Surf. Proc. Land., 38, 876–887, https://doi.org/10.1002/esp.3374, 2013. a

Levis, P., Madden, S., Polastre, J., Szewczyk, R., Whitehouse, К., Ву, А., Гей, Д., Хилл, Дж., Уэлш, М., Брюэр, Э. и Каллер, Д .: TinyOS: An Операционная система для сенсорных сетей, Springer Berlin Гейдельберг, Берлин, Гейдельберг, 115–148, https://doi.org/10.1007/3-540-27139-2_7, 2005. a

Луети, Р. и Филлипс, М.: Проблемы и решения для долгосрочного мониторинга температуры в скважинах вечной мерзлоты и интерпретации данных, Геогр. Helv., 71, 121–131, https://doi.org/10.5194/gh-71-121-2016, 2016. a, b

Magnin, F., Deline, P., Ravanel, L., Noetzli , J., и Pogliotti, P .: Тепловые характеристики вечной мерзлоты в крутых альпийских скальных стенах Эгюий-дю-Миди (массив Монблан, 3842 м над уровнем моря), Криосфера, 9, 109–121, https: // doi. org / 10.5194 / tc-9-109-2015, 2015. a

Мамот П., Вебер С., Шредер, Т., и Краутблаттер, М.: Критерий разрушения, контролируемый температурой и напряжением, для замороженных соединений вечной мерзлоты, Криосфера, 12, 3333–3353, https://doi.org/10.5194/tc- 12-3333-2018, 2018. a

Мацуока Н. и Муртон Дж .: Морозостойкость: последние достижения и будущее направления, Мерзлота Периглац., 19, 195–210, https://doi.org/10.1002/ppp.620, 2008. a

Меллор, М .: Механические свойства горных пород при низких температурах, в: 2-е. Международная конференция по вечной мерзлоте, Якутск, Международная Ассоциация вечной мерзлоты, 334–344, 1973.a

MeteoSwiss: климатические нормы от всех измерительных станций с долгосрочными временными рядами измерений, доступно по адресу: https://www.meteoswiss.admin.ch/home/climate/swiss-climate-in-detail/climate-normals/normal-values-per-measured-parameter.html, последний доступ: 28 июля 2019 г. a

Мейер, М., Бейтель, Дж. И Тиле, Л.: Неконтролируемое обучение функций для аудио анализ, in: Workshop track — ICLR 2017, 2017. a

Meyer, M., Weber, S., Beutel, J., Gruber, S., Gsell, T., Hasler, A., и Виели, A: Набор данных микросейсмических исследований и изображений, полученный на Маттерхорн-Хёрнлиграте, Швейцария, https://doi.org/10.5281/zenodo.1320834, 2018. a, b, c

Meyer, M., Farei-Campagna, T., Pasztor, A., Forno, R.D., Gsell , Т., Файлеттаз Дж., Виели А., Вебер С., Бейтель Дж. И Тиле Л .: Мониторинг природных опасностей по событию с помощью сверточных нейронных сетей на грани, в: Материалы 18-й Международной конференции по Обработка информации в сенсорных сетях, IPSN ’19, ACM, New Йорк, штат Нью-Йорк, США, 73–84, https: // doi.org / 10.1145 / 3302506.3310390, 2019a. a

Мейер, М., Вебер, С., Бейтель, Дж. и Тиле, Л.: Систематическая идентификация внешних воздействий в многолетних микросейсмических записях с использованием сверточных нейронных сетей, Earth Surf. Dynam., 7, 171–190, https://doi.org/10.5194/esurf-7-171-2019, 2019b. a

Murton, J., Peterson, R., and Ozouf, J.-C .: Разрушение коренных пород из-за сегрегации льда в холодных регионах, Наука, 314, 1127–1129, https://doi.org/10.1126/science.1132127, 2006. a

Ноецли, Дж., Грубер, С., Коль, Т., Зальцманн, Н., и Хэберли, В.: Трехмерное распределение и эволюция температур вечной мерзлоты в идеализированный высокогорный рельеф, J. Geophys. Res.-Earth, 112, F02S13, https://doi.org/10.1029/2006JF000545, 2007. a

Ноецли, Дж., Кристиансен, Х., Делайн, П., Гульемин, М., Исаксен, К. , Романовский В., Смит С., Чжао Л., Стрелецкий Д. А. Вечная мерзлота. тепловое состояние // Состояние климата в 2017 г., Б. Являюсь. Meteorol. Soc., 99, S20 – S22, https: // doi.org / 10.1175 / 2018BAMSSstateoftheClimate.1, 2018. a

Ноецли, Дж., Пелле, К., и Стауб, Б. (ред.): PERMOS 2019, Permafrost in Швейцария с 2014/2015 по 2017/2018 гг., Гляциологический отчет (вечная мерзлота) No. 16–19 Комиссии по криосфере Швейцарской академии наук (SCNAT), https://doi.org/10.13093/permos-rep-2019-16-19, 2019. a, b, c

Occhiena, C., Coviello, V., Arattano, M., Chiarle, M., Morra ди Селла, У., Пирулли, М., Польотти, П., и Скавиа, К.: Анализ микросейсмических сигналов и температурных записей для исследования устойчивости скальных склонов в высокогорных районах, Nat.Опасности Earth Syst. Sci., 12, 2283–2298, https://doi.org/10.5194/nhess-12-2283-2012, 2012. a, b

База данных PERMOS 2019: Швейцарская сеть мониторинга вечной мерзлоты (PERMOS), https://doi.org/10.13093/permos-2019-01, 2019. a

Pogliotti, P., Guglielmin, M., Cremonese, E., Morra di Cella, U., Filippa, G., Pellet, К., и Хаук, К.: Потепление вечной мерзлоты и изменчивость активного слоя в Чиме Бьянке, Западноевропейские Альпы, Криосфера, 9, 647–661, https://doi.org/10.5194/tc-9-647-2015, 2015 г.а

Попеску, Р .: Исследования вечной мерзлоты в горах Иезер, Южный Карпаты, Revista de Geomorfologie, 20, 102–122, 2018. a

Раванель Л. и Делин П .: Влияние климата на камнепады в высокогорье. Rockwalls: северная сторона горы Эгюий-де-Шамони (массив Монблан). с конца «малого ледникового периода», голоцен, 21, 357–365, https://doi.org/10.1177/0959683610374887, 2011. a, b

Раванель Л. и Делин П .: Опасность камнепадов в массиве Монблан увеличилась. в связи с текущим потеплением атмосферы, в: 12-й Конгресс МАЭГ, под редакцией: Лоллино, Г., Манкони, А., Клэйг, Дж., Шан, В., и Кьярле, М., Климат Изменения и инженерная геология, Италия, 425–428, Турин, доступно по адресу: https://hal-sde.archives-ouvertes.fr/hal-01896005 (последний доступ: 28 июля 2019 г.), 2014 г. a

Ravanel, L., Allignol, F., Deline, P., Gruber , С., и Равелло, М .: Каменный водопад. в массиве Монблан в 2007 и 2008 гг., Landslides, 7, 493–501, https://doi.org/10.1007/s10346-010-0206-z, 2010. a

Раванель, Л., Магнин, Ф., и Делайн, П .: Воздействие лета 2003 и 2015 гг. тепловые волны на скальных стенах, затронутых вечной мерзлотой в массиве Монблан, Sci.Total Environ., 609, 132–143, https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2017.07.055, 2017. a, b

Sass, O .: Колебания влажности горных пород во время циклов замораживания-оттаивания: предварительные результаты измерений удельного электрического сопротивления, Polar Geography, 28, 13–31, https://doi.org/10.1080/789610157, 2004. a, b

Sass, O .: Измерение влажности горных пород: методы, результаты и значение для выветривание, Earth Surf. Proc. Зем., 30, 359–374, г. https://doi.org/10.1002/esp.1214, 2005. a, b

Sutton, F., Бучли, Б., Бейтель, Дж., И Тиле, Л .: Zippy: сеть по требованию. Flooding, in: Proceedings of the 13th ACM Conference on Embedded Networked. Сенсорные системы, SenSys ’15, ACM, Нью-Йорк, Нью-Йорк, США, 45–58, https://doi.org/10.1145/2809695.2809705, 2015a. a

Саттон, Ф., Циммерлинг, М., Да Форно, Р., Лим, Р., Гселл, Т., Джаннопулу, Г., Феррари Ф., Бейтель Дж. И Тиле Л .: Bolt: процессор с отслеживанием состояния Interconnect, в: Материалы 13-й конференции ACM по встраиваемым технологиям. Сетевые сенсорные системы, SenSys ’15, ACM, Нью-Йорк, Нью-Йорк, США, 267–280, https: // doi.org / 10.1145 / 2809695.2809706, 2015b. a

Sutton, F., Da Forno, R., Beutel, J., and Thiele, L .: BLITZ: A Network Архитектура для беспроводной связи с низкой задержкой и энергоэффективностью, запускаемой по событию Коммуникация, в: Материалы 4-го семинара ACM по актуальным темам в Wireless, HotWireless ’17, ACM, Нью-Йорк, Нью-Йорк, США, 55–59, https://doi.org/10.1145/3127882.3127883, 2017a. a

Sutton, F., Da Forno, R., Gschwend, D., Gsell, T., Lim, R., Beutel, J., and Тиле, Л .: Дизайн отзывчивого и энергоэффективного инициируемого событием Система беспроводного зондирования, в: Материалы Международной конференции 2017 г. по встроенным беспроводным системам и сетям, EWSN 2017, Junction Издательство, США, 144–155, доступно по адресу: http: // dl.acm.org/citation.cfm?id=3108009.3108028 (последний доступ: 28 июля 2019 г.), 2017b. a

Талзи И., Хаслер А., Грубер С. и Чудин К.: PermaSense: Investigating Вечная мерзлота с WSN в Швейцарских Альпах, в: Материалы 4-го семинара. по встроенным сетевым датчикам, EmNets ’07, ACM, Нью-Йорк, Нью-Йорк, США, 8–12, https://doi.org/10.1145/1278972.1278974, 2007. a, b, c

Teunissen, P. J. и Montenbruck, O. (Eds.): Handbook of Global Navigation Спутниковые системы, издательство Springer International Publishing, https: // doi.org / 10.1007 / 978-3-319-42928-1, 2017. a

Tomoji, T .: RTKLIB: Пакет программ с открытым исходным кодом для определения местоположения GNSS, доступно по адресу: http://www.rtklib.com (последний доступ: 28 июля 2019 г.), 2018. a, b, c

Уолдер Дж. и Халлет Б. Теоретическая модель разрушения горной породы во время замораживание, Геол. Soc. Являюсь. Бюл., 96, 336–346, https://doi.org/10.1130/0016-7606(1985)96<336:ATMOTF>2.0.CO;2, 1985. a

Вебер, С.: Динамика откосов горных пород в коренных породах вечной мерзлоты: понимание в разных масштабах, Кандидатская диссертация, Цюрихский университет, 2018.а

Вебер, С., Грубер, С., Жирар, Л., и Бейтель, Дж.: Дизайн измерения сборка для изучения повреждений горных пород в результате замерзания, в: Proceedings of 10-я Международная конференция по вечной мерзлоте, Салехард, Россия, под редакцией Авторы: Hinkel, K. M., 1, 437–442, 2012. a

Weber, S., Beutel, J., Faillettaz, J., Hasler, A., Krautblatter, M., and Vieli, A. : Количественная оценка необратимого движения в крутых трещинах вечной мерзлоты коренных пород на Маттерхорне (Швейцария), Криосфера, 11, 567–583, https: // doi.org / 10.5194 / tc-11-567-2017, 2017. a, b, c, d, e, f, g, h, i

Weber, S., Beutel, J., Gruber, S., Gsell, Т., Хаслер А. и Виели А. Данные о температуре горных пород, смещении трещин и акустических / микросейсмических данных измерено в Маттерхорн-Хёрнлиграте, Швейцария, https://doi.org/10.5281/zenodo.1163037, 2018a. a, b

Weber, S., Fäh, D., Beutel, J., Faillettaz, J., Gruber, S., и Vieli, A .: Окружающие сейсмические колебания в крутых горных породах вечной мерзлоты используются для вывода вариации заполнения трещин льдом, Планета Земля.Sc. Lett., 501, 119–127, https://doi.org/10.1016/j.epsl.2018.08.042, 2018b. a, b, c

Weber, S., Faillettaz, J., Meyer, M., Beutel, J., and Vieli, A .: Acoustic and микросейсмические характеристики в крутых коренных породах вечной мерзлоты на Маттерхорне (CH), J. Geophys. Рес.-Земля, 123, 1363–1385, https://doi.org/10.1029/2018JF004615, 2018c. a, b, c, d

Вебер, С., Бейтель, Дж., Да Форно, Р., Гейгер, А., Грубер, С., Гселл, Т., Хаслер, А., Келлер, М., Лим, Р., Лимпач, П., Мейер, М., Талзи, И., Тиле, Л., Чудин, К., Виели, А., Фондер Мюль, Д., Юсель, М .: Измерения на месте в крутых коренных породах вечной мерзлоты в альпийская среда на горе Маттерхорн Хёрнлиграт, Церматт, Швейцария, https://doi.org/10.1594/PANGAEA.897640, 2019a. a, b, c

Weber, S., Beutel, J., and Meyer, M .: Код для управления данными PermaSense GSN, https://doi.org/10.5281/zenodo.2542714, 2019b. а, б, в

Вегманн, М .: Вечная мерзлота в коренных породах, в: Горная вечная мерзлота и устойчивость склонов. в перигляциальном поясе Альп.Труды VI Международного Конференция по геоморфологии, Болонья, под редакцией: Dramis, F., 47–51, 1997. a

Вегманн, М .: Frostdynamik in hochalpinen Felswänden am Beispiel der Region Юнгфрауйох-Алеч, докторская диссертация, VAW, ETH Zürich, Switzerland, 1998. a, b

Westoby, M., Glasser, N., Brasington, J., Hambrey, M., Quincey, D., and Рейнольдс Дж .: Моделирование прорывов из-за ледниковых озер, подпружиненных моренами, Earth-Sci. Rev., 134, 137–159, https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2014.03.009, 2014. a

Wirz, V., Beutel, J., Buchli, B., Gruber, S., and Limpach, P .: Temporal Характеристики различных движений склонов, связанных с криосферой, на высоких Горы, Шпрингер, Берлин, Гейдельберг, 383–390, https://doi.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.