ИСТИНА

Сезонный снежный покров является фундаментальным компонентом глобальных климатических, энергетических и водных циклов. Благодаря взаимосвязи с энергетическим балансов земной поверхности, снежный покров оказывает масштабное охлаждающее воздействие на глобальную климатическую систему, тем самым играя существенную роль в ее регуляции. На территории России в последние годы отмечаются несколько разнонаправленных трендов основных характеристик снежного покрова. (снижение продолжительности залегания снежного покрова, увеличение снегозапасов “в поле”, снижение снегозапасов “в лесах” и др.). Учитывая, что большинство из отмеченных трендов были выявлены по данным стационарных наблюдений, а также существенную вариабельность тенденций, сохраняется значительная неопределенность реакций конкретных ландшафтов на наблюдаемые изменения внешних условий, в первую очередь, в регионах с неустойчивым увлажнением. Проект направлен на выявление основных факторов, определяющих пространственное распределение снежного покрова на юге Западной Сибири на ландшафтном и внутриландшафтном уровнях. Впервые предлагается сосредоточить внимание на равнинных регионах с неустойчивым увлажнением (степная и лесостепная зоны, северная периферия Алтая), где снежный покров является основным источником почвенной влаги и ресурсом для формирования поверхностного стока. На основе детальных снегомерных наблюдений на нескольких полигонах и полимасштабного анализа ландшафтной структуры предполагается: 1) количественно проанализировать влияние разномасштабных факторов на пространственную дифференциацию снежного покрова; 2) оценить изменчивость основных характеристик снежного покрова по исследовательским полигонам и сравнить влияние зональных и азональных факторов; 3) исследовать локальные закономерности снегонакопления в течение зимнего периода, влияние локальных факторов (перехват кронами, ветровое перераспределение и т.д.) и наблюдаемые следствия (глубина промерзания почвы и др.); 4) оценить влияние ландшафтной структуры и отдельных характеристик ландшафтов на изотопный состав снежного покрова. Собранные в рамках проекта данные предполагается разместить в открытом доступе с целью потенциального использования в ландшафтных и гидрологических исследованиях в регионе.

Seasonal snow cover is a fundamental component of global climate, energy and water cycles. Due to the relationship with the energy balance of the earth's surface, snow cover has a large-scale cooling effect on the global climate system, thereby playing a significant role in its regulation. In recent years, several multidirectional snow trends (decreasing in snow cover duration, increase of snow water equivalent along the “field” surveys, decrease in snow water equivalent “in forests”, etc.). Given that most of the observed trends were identified from stationary observations, as well as significant variability of trends, there is considerable uncertainty about the responses of particular landscapes to the changes in external conditions, primarily in regions with unstable atmospheric moistening. The project focuses on identifying the main factors affecting the spatial distribution of snow cover in the South of Western Siberia at landscape and intralandscape levels. For the first time, it is proposed to focus on plain regions with unstable atmospheric moistening (steppe and forest-steppe zones, the Northern edge of Altai mountains), where snow cover is the main source of soil moisture and a resource for surface runoff formation. On the basis of detailed snow surveys on several polygons and multi-scale analysis of landscape structure it is assumed: 1) to quantitatively analyze the influence of multi-scale factors on the spatial distribution of snow cover; 2) to assess the variability of the main characteristics of the snow cover and compare the impact of zonal and azonal factors; 3) to explore the local snow accumulation patterns during the winter period, the influence of local factors (canopy interception, wind drift etc.) and potential consequences (depth of soil freezing, etc.); 4) to assess the impact of landscape structure and particular landscape features on the isotopic composition of snow cover. The data collected under the project are expected to be freely available for potential use in landscape and hydrological studies in the region.

1. Результаты количественного анализа разномасштабных факторов, влияющих на пространственную дифференциацию снежного покрова по исследовательским полигонам. Данный результат чрезвычайно важен в контексте проблемы выявления естественных границ в режимах функционирования ландшафтов и диагностики факторов, определяющих структуру и влияющих на этот режим. Потенциально именно с данным функциональным диапазоном связаны процессы саморегуляции и соответственно устойчивости ландшафтов относительно воздействия внешних факторов (как природных, так и антропогенных). 2. Результаты сравнительного анализа значений основных характеристик снежного покрова по полигонам и оценка совокупного влияния зональных и азональных факторов. Потенциально данный результат важен для понимания взаимоотношений между поступлением атмосферных осадков (снега) и их последующим перераспределением в различных ландшафтах регионов недостаточного увлажнения. Неоднородности поступления зимних осадков могут в разной степени сглаживаться влиянием ландшафтной структуры территории. В условиях современных климатических изменений подобная информация может помочь спрогнозировать ответ конкретной территории на внешние воздействия. 3. Локальные закономерности снегонакопления в течение зимнего периода, влияние локальных факторов (перехват кронами, ветровое перераспределение и т.д.) и наблюдаемые следствия (глубина промерзания почвы и др.). С практической точки зрения данные результаты могут быть чрезвычайно актуальны в региональном контексте, ввиду отмечаемых в последние годы в весенний период подтоплений населенных пунктов Алтайского края, приуроченных к области ложбин древнего стока. Детальные данные и закономерности снегонакопления потенциально могут внести значительный вклад в исследования гидрологического режима данной территории. 4. Результаты оценки влияния ландшафтной структуры и отдельных характеристик ландшафтов на изотопный состав снежного покрова. Результаты детального исследования изменчивости изотопного состава снежного покрова на ландшафтном уровне потенциально могут быть использованы в изотопной гидрологии при моделировании условий формирования стока. Кроме этого, данные результаты помогут оценить применимость метода в ландшафтной экологии как потенциального индикатора, связывающего процессы функционирования ландшафтов с климатическими параметрами. 5. База данных снегомерных наблюдений по трем контрастным в зональном и азональном отношении полигонам. Детальные данные представляют собой отдельную ценность, они будут опубликованы и размещены в открытом доступе для использования в ландшафтных и гидрологических исследованиях в регионе.

Исполнитель проекта имеет значительный опыт в исследованиях снежного покрова, анализа данных и организации снегомерных наблюдений в Алтайском регионе: – С 2011 по 2019 гг. непосредственно участвовал в снегомерных работах и анализе данных снегомерных наблюдений в бассейне р. Касмала (Алтайский край). За годы исследований была накоплена база данных по основным характеристикам снежного покрова по 9 постоянным маршрутам (около 600 измерений толщины и 70 измерений плотности снега ежегодно). Результаты данных работ, касающихся в первую очередь влияния ландшафтной структуры на снегонакопление, неоднократно публиковались в рецензируемых изданиях (статья Водные ресурсы, WoS) и докладывались на научных конференциях различного уровня в том числе за рубежом. – В период с 2015 по 2019 гг. неоднократно участвовал в снегомерных работах в бассейне р. Майма (Республика Алтай). Для бассейна Маймы было выполнено более 1000 измерений толщины и более 700 измерений плотности снега ежегодно. Были выявлены основные факторы, влияющие на распределение снежного покрова в различных ландшафтах. Результаты были опубликованы (журнал Лед и Снег, WoS). – В 2017–2019 гг. в бассейне Касмалы при непосредственном участии заявителя проекта было отобрано около 60 проб снега (ежегодно) для изучения изотопного состава снежного покрова и влияния на него различных факторов на ландшафтном уровне. Первые полученные результаты будут докладываться в июле 2019 г. на конгрессе Международной ассоциации ландшафтной экологии (IALE) в Милане. Исполнитель проекта имеет значительный опыт ландшафтных и ландшафтно-экологических исследований в регионе. Участвовал в работах (2014–2019 гг.) по исследованию ландшафтной структуры и ландшафтному картографированию на различных территориях: бассейны Касмалы и Барнаулки, Тигирекский заповедник, Сайлюгемский национальный парк.

Основной целью проекта являлось выявление факторов, определяющих пространственное распределение снежного покрова на юге Западной Сибири на ландшафтном и внутриландшафтном уровнях. В ходе выполнения проекта был собран огромный объем полевых данных и сформирована открытая база данных (doi: 10.17632/8f4ky92by9.4) по основным параметрам (толщина, плотность, снегозапасы, стратиграфия толщи) и изотопному составу проб снежного покрова в бассейнах Кучука, Касмалы и Маймы. Суммарно было проведено более 26 тыс. измерений толщины снежного покрова и более 5 тыс. измерений плотности снега в течение трех зимних периодов (2019/2020-2021/2022). Проанализированы многолетние тенденции максимальных снегозапасов и сроков их наступления в регионе исследования. Отмечен рост максимальных за зимний период снегозапасов по 9 из 14 метеостанций (в среднем 1,22 мм/год). Произведено детальное сравнение имеющихся данных снегомерных наблюдений с доступными стационарными и спутниковыми данными о снежном покрове. Выявлено, что данные метеостанций существенно отличаются от результатов измерений в окрестностях этих станций. Существенные расхождения возникают как у наблюдений по стационарной рейке, так и на постоянных снегомерных маршрутах. Кроме этого, в равнинных бассейнах межгодовые различия в снежности зим в сочетании с различной интенсивностью метелевого переноса вызывают увеличение расхождений между источниками данных. Проведен комплексный анализ влияния межгодовой изменчивости снежности зим и внутрибассейновых ландшафтных факторов на пространственную дифференциацию снежного покрова. Было выявлено, что пространственная дифференциация во многом определяется межгодовой изменчивостью, создавая условия для активации тех или иных ландшафтных факторов (например, длины лесополос в окрестности точки или расчлененности рельефа). При этом, регулирование снегонакопления ландшафтными факторами существует, но его влияние достаточно ограничено. Были проанализированы закономерности пространственной и временной дифференциации изотопного состава снежного покрова. Мы отмечаем, что влияние ландшафтных факторов на изотопный состав во многом зависит от режима выпадения твердых осадков и снежности зимнего периода. При этом, толщина снежного покрова зачатую является наиболее информативным фактором. С увеличением толщины изотопный состав снега облегчался за счет консервации внутри толщи и ослаблении сублимационных процессов и обмена влагой с почвой.