Модуль 2 География и физические процессы циркумполярного мира

Введение в Циркумполярный мир
Университет Арктики - BCS 100
Модуль 2
География и физические процессы циркумполярного мира
Брюс Форбс, старший научный сотрудник, Арктический центр, Рованиеми, Финляндия, и
Стив Янг, директор, Центр северных исследований, США
Содержание
Основные термины и понятия
Цели обучения/ожидаемые результаты
Обзор
Лекция:
Карта Циркумполярного мира.
Широта и долгота.
Краткое содержание географии
Циркумполярного мира. Почему Арктика и Субарктика называются так. Географические
зоны. Деление севера: 10-градусная июльская изотерма. Арктика и Субарктика: тундра и
тайга. Доминирующие черты. Температура. Осадки. Лед. Оледенение. Морской лед.
Озерные и речные льды.
Вечная мерзлота.
Характеристики.
Толщина.
Геоморфологические черты. Геология нижних слоев. Горные породы. Регионы щитов.
Вулканизм.
Список дополнительной литературы
Контролирующие вопросы
Глоссарий
Географический справочник
Основные термины и понятия
 Арктическая восьмерка
 Арктический регион
 Оледенение
 Изотерма
 Северный полюс
 Торфяные земли
 Вечная мерзлота
 Морской лед
 Тайга
 Лесная линия
 Тундра
Цели обучение, ожидаемые результаты
По завершении этого модуля студент :
 Сможет объяснять географическое положение и основные черты Циркумполярного
севера и процессы, которые формируют его современные географические и физические
свойства;
 Понять значение ледяного покрова, его формирование, сопротивляемость, и таяние в
зависимости от физических процессов, происходящих на Севере;
 описать и объяснить значение воды как в жидком виде, так и в виде льда в физикогеографических процессах северных ландшафтов;
 понять, что такое вечная мерзлота, её мощность, ее влияние на северный ландшафт;
1

уметь описывать ледяные полигоны, пинго (мерзлотные конические холмы), торфяные
земли и процессы вулканизма;
 определять и объяснять значение терминов: оледенение, вечная мерзлота, морской лед,
палса (торфяной бугор) и северное сияние.
Обзор
Большинство физических признаков и процессов, происходящих в Циркумполярном мире,
уникальны и характерны лишь для этой части земли. Можно с уверенностью сказать, что
важнейшие факторы, участвующие в формировании физических особенностей и процессов
на Севере, следующие:
 климат, включая очень низкую зимнюю температуру, относительно высокую летнюю
температуру, с соответствующими циклами замораживания и таяния;
 длительный срок цикла оледенения и состояние данного цикла в настоящее время;
 присутствие или отсутствие воды, динамика и влияние воды в жидком виде и в виде
льда в северном ландшафте.
Модуль представляет собой краткое введение в физические черты и процессы
Арктического региона и освещает значительные факторы, влияющие на эти черты и
процессы.
Лекция
Циркумполярный север, включающий в себя Арктические и Субарктические
регионы, это не простая географическая природная зона, как Северная Америка или
Средиземное море. Скорее, это верхушка произвольной формы на глобусе, находящаяся в
центре Северного Полюса и простирающаяся далеко на юг, к Полярному кругу, а также за
ним до половины пути к экватору. Обычно мы представляем Арктику как голое побережье
и
острова вокруг Северного ледовитого океана. Регионы, покрытые
лесами внутри
континента, были названы Субарктикой. Большинство из этих более южных регионов
холоднее (по крайней мере зимой), они более недоступны, чем «настоящая» Арктика. Мы
же опишем оба региона, чтобы полностью раскрыть данный курс.
В Циркумполярный мир входят: северные земли восьми стран (часто называемая
«Арктическая Восьмерка», (см. карту на стр. 5) на трех континентах, океан, самый большой
в мире остров и множество морей, проливов, заливов, островов, рек и горных цепей.
Карта Циркумполярного Мира
Карта Северного Циркумполярного региона составлена Правительством Канады. Так
как Канада является двуязычной страной (с английским и французским языками),
большинство регионов на карте обозначены именно на этих языках. Названия многих других
частей Циркумполярного мира даются на местных языках, или, например, в случае с
русским языком, названия транслитерируются в романский алфавит (например, Карское
море иногда называют the Karsk sea, но более часто the Kara sea - на английском).
Большинство названий в этом курсе - на английском языке. В конце модуля также дан
краткий список местных и английских названий наиболее важных мест.
Широта и долгота
Карта, которую вы используете в данном курсе (см. карту), это проекция полярной карты.
Северный полюс (90 северной широты) расположен в центре карты. Канада является
нижней частью, а Россия - верхней. Сеть из тонких черных линий на карте показывает
широту и долготу. Так как линии расположены на сфере (Земля), они разделены на градусы.
Линия широты вокруг глобуса параллельна экватору (см. рис. 1), который называется 0
Севера и Юга. Северный и Южный полюсы равны 90 Севера и Юга соответственно.
Имеются 180 линий широты, между Северным и Южным полюсами. Более яркая часть
карты, показывающая Северный Циркумполярный регион, покрывает верхнюю часть
глобуса, начиная с 55 к полюсу, который расположен на 90 к северу. Пространство,
между градусами долготы исчисляются в минутах (’) и секундах (’’). В одном градусе 60
минут, а в одной минуте 60 секунд. Например, мы так обозначаем широту:: 7117’26’’N,
что означает - 71 градус, 17 минут, 26 секунд к северу от Экватора).
2
Линии долготы размерены от 0 на восток и запад (рис.2), они проходят через Гринвич
(пригород Лондона) (так же известный как Международный меридиан). Вы можете найти эту
линию, проходящую через Северное море на карте. Имеется 360 линий долготы, сходящиеся
на северном и южном полюсах (см. рис. 2). Их разметки начинаются на 180 в западном и
восточном направлении от 0, пересекаются они на 180 запада и востока, который проходит
через Чукотский полуостров и Берингово море. Область 20 западной долготы, находящаяся
на территории Исландии, расположена ближе к Англии, к Международному меридиану, чем
к области 110 западной долготы в Канаде. Области с восточными долготами расположены
к востоку от Англии ( например, Свалбард, Норвегия и Швеция находятся на линии 20 к
востоку, а Таймырский полуостров и часть Республики Саха (Якутия) находятся на долготе в
110. Области между линиями долготы также обозначаются минутами и секундами. Формат
обозначения положения широты такой же, как и формат написания долготы: 15647’19” W.
(это означает 156 градусов, 47 минут и 19 секунд к западу от Гринвича).
Чтобы определить местонахождение той или иной точки на глобусе, сначала определяется
положение к северу или югу от экватора, а положение к востоку или западу от
Международного меридиана дается во вторую очередь в следующем виде: 71 17’ 26’’
Северной широты, 156 47’ 19’’ Западной долготы.
Имейте в виду, что линии на вашей карте расходятся на 10, так что вам придется учесть
это). Иногда измерения не указываются в секундах, и тогда местонахождение будет
выглядеть так: 71 17’ с.ш., 156 47’ з.д. В некоторых местах в тексте модулей вы можете
найти ссылки на названия местностей. Некоторые из них будут также включать их
географические координаты, так что по ним можно установить их местоположение, даже
если нет названий.
Задание:
Определите на карте местоположение вашего города и опишите в градусах к северу и
востоку или западу. Имейте в виду, что из-за масштабов вашей карты будет трудно
рассчитать минуты или секунды широты и долготы. Можете ли вы найти общепринятое
положение? Вы можете обсудить данный вопрос на форуме, это на Ваше усмотрение.
Основной вопрос форума дается мною на самом форуме.
Краткий обзор географии Циркумполярного Севера
Восемь стран имеют территорию, включающую в себя Циркумполярный регион на 55
северной широты, вокруг северного ледовитого океана. Эти территории, начиная от
Гринвича простираются к востоку: Норвегия (включая архипелаг Свалбард и остров Яна
Майена), Швеция, Финляндия, Россия, США (Аляска), Канада, Дания (Гренландия,
Фарерские о-ва) и Исландия. Вдоль каждой из этих стран располагаются моря Северного
ледовитого океана и северные моря Атлантического и Тихого океанов.
К востоку от Гринвича находятся Норвежское, Баренцево, Карское моря, море Лаптевых,
Восточно-Сибирское море, Чукотское море, Охотское море, Берингово море, Аляскинский
залив, море Бофорта, Лабрадорское море, Гренландское море. Другие небольшие моря,
заливы и проливы также показаны на карте.
Также здесь имеется множество больших рек, впадающих в северную часть земного
шара, в моря Северного ледовитого океана. К востоку от Гринвича протекают такие реки,
как Обь, Енисей, Лена и Колыма на территории России, река Маккензи в Канаде. Река
Юкон, впадающая в Нортон Саунд Берингова моря, по определению, считается большой
северной рекой, но сильно сужается. Конечно, имеется еще множество рек на севере, среди
них есть также очень крупные реки.
Вы можете увидеть на карте, что в данном регионе имеется множество озер. Четыре
самых больших озера: Ладожское озеро (Ладога), Онежское, Большое Медвежье море и
Славянское море.
В регионе имеется также множество островов. Самый большой из них (он также
является самым большим островом на земле), Гренландия, провинция Дании. Исландия
является единственным северным суверенным островом. Другие большие острова
3
принадлежат
четырем странам Арктической восьмерки: группа островов Свалбард
принадлежат Норвегии, Новая земля, Земля Франца Иосифа, Новосибирские острова и
остров Врангеля - России, остров Святого Лаврентия и Кодиак принадлежат штату Аляска
(США) и острова Бэнкс и часть острова Виктория принадлежат северо-западным
территориям, а острова Баффин и Эллесмер принадлежат провинции Нунавут (Канада).
Большинство других островов Канадского Арктического архипелага также принадлежат
территории Нунавут (см. карту)
Задание
Найдите на карте места, упомянутые выше. Определите поселения, расположенные
около или вдоль них. Определите широту и долготу поселений.
Данное задание предлагаю для самостоятельной работы, нет необходимости писать об
этом на форуме, однако если есть сильное желание об этом поговорить со своими
однокурсниками, Вы можете это сделать, создав новую тему для обсуждения.
Названия Арктики и Субарктики
Слово «Арктика» происходит от греческого слова arctos – медведь. В северном небе,
простираются два созвездия вокруг одной точки - Полярной или Северной звезды. На
латыни два созвездия называются Урса большая и Урса малая – Большая медведица и Малая
медведица; они образуют фигуры - Большой и Малый «ковши». Многие северные жители
слагают легенды и мифы об этих чудных фигурах, которые смотрят на нас долгими
Арктическими ночами.
Задание:
В чистую, безоблачную ночь выйдите на улицу и найдите Малую и Большую
медведицы. Найдите «звезды – указатели» и определите с помощью нее Полярную звезду.
Если у вас возникнут трудности, используйте учебник по астрономии или сайт
http://www.astropix.com/HTML/C_SPRING/URSAS.HTML
Арктические регионы претерпели огромные изменения в последние десять тысяч лет,
с тех пор как появились современные люди. Последний ледниковый период завершился 10
000 лет назад, в то время люди и животные начинали выращивать урожай и приручать
животных в некоторых районах Ближнего Востока и Месопотамии. В то время Арктические
условия все еще существовали на большей части земного шара, чем в настоящее время. И
только во время последней части плейстоцена или в течение нескольких сотен тысяч лет
биорегион тундры или, другими словами, биом начали принимать свои настоящие формы.
Изучив составляющую цветочной пыльцы, мы узнали, что большинство элементов
современной тундровой флоры первоначально произрастали в других местах, но
мигрировали благодаря продвигающимся ледяным покровам, либо «следовали» при
отступлении ледяного покрова в Европу, восточную и центральную Россию и на Аляску и
Канаду.
Рис. 3. Карта циркумполярного севера, показывающая Высокую и Низкую Арктику и Субарктику.
Линия деревьев разделяет два региона.
Задание:
Изменился ли биом там, где вы живете на протяжении вашей жизни или жизни
старшего поколения? Если изменились, то каким образом? Что является причиной
изменений? Имейте в виду, что биом включает все природные растения и животных,
которые адаптировались к условиям обитания. А вот этот вопрос Вы смело можете
обсудить на форуме или задать его своим однокурсникам.
Субарктический регион расположен к югу от Арктики. Это название сформировано с
помощью добавления латинского префикса sub-, что означает под или внизу от Арктики.
Субарктические земли, в основном, охарактеризованы присутствием бореальных лесов. Так
как Субарктика имеет более мягкий климат, чем Арктика, то она более населена, здесь
больше дорог и другой инфраструктуры, чем в самой Арктике.
Географические зоны
Деление севера: июльская изотерма 10С
4
Деление континентального севера на две зоны (см. карту на рис.3), тундру (рис.5 и
6) и тайгу или бореальные леса (рис. 7), становится традиционным. Обычно, территория
между двумя зонами является границей распространения леса, линией, за которой нет
хвойных лесов. Эту идею поддержали, так как лес напрямую связан с климатическими
факторами. Хвойные лесные зоны редко располагаются в тех регионах, где средняя
температура в течение самого теплого месяца года ниже 10С.
Линия, разделяющая регион на две зоны на основе летней температуры называется
10 С июльской изотермой, которая почти совпадает с границей распространения леса.
Изотерма - это линия, которая соединяет две зоны со схожей температурой, где средняя
июльская температура составляет 10С. На этом рисунке мы видим ее в Северной Америке,
но важно понять то, что линия изображенная на карте в основном динамична и позиция
изотермы колеблется со временем.
Рис. 4: 10 С июльская изотерма. Позиция 10 С июльской изотермы в Канаде во время самого
теплого года в 1950-х (А), и во время самого холодного года (С); (В) обозначает среднюю позицию
( по Томасу, 1960). В северной Европе можно заметить подобную вариацию; в некоторые годы, 10 С
июльская изотерма проходит по 62 северной широты, в самые теплые годы – вдоль 70 северной
широты.
Рис.5. Норс Слоуп (Северный склон) на Аляске. Тундра Нижней Арктики с вересковым
кустарником и осокой.
Рис. 6: Высокая Арктика – луга , покрытые осокой, со снегом.
Рис.7. Тайга или бореальный лес. Тайга не является густым или сплошным лесным поясом вокруг
земного шара, как это может показаться. Местами она прерывается торфянниками, озерами и
выгоревшими участками.
Рис.8. Внутренняя часть Острова Девон. Обратите внимание на островки позднего снега. Подземные
почвы хорошо дренированы, и как только снег тает, влага испаряется..
Арктика и Субарктика. Тундра и тайга
В последние десятилетия мы начали сокращать важность четкого разделения
Арктики и Субарктики. Присутствие или отсутствие деревьев чаще всего имеет небольшое
значение в понимании особенностей какой-либо местности или экосистемы. Важно
понимать, что есть тундровые районы без леса высоко в горах далеко на юг от «настоящей»
Арктики. Эти альпийские регионы могут нам многое рассказать об истории окружающей
среды Арктики. Также немаловажно осознать, что районы безлесных побережий
существенно отличаются от регионов традиционной Арктической тундры. Фарерские
острова и Центральные Алеутские острова находятся на сотни километров к югу от
арктического льда, а средняя зимняя температура опускается чуть-чуть ниже температуры
замерзания.
Это заставляет нас разграничить морскую Арктику и Субарктику. Подобные
разграничения затрагивают вопросы океанографии, например, границы водных масс,
наличие и протяженность морского ледяного покрова (см. рис. 10), и природа океанских
течений. Большинство Арктических исследователей будут рассматривать большую часть
Северного ледовитого океана как настоящую Арктику. Главным исключением являются,
пожалуй, регионы Норвежского и Баренцева морей, куда вторгаются теплые тропические и
атлантические течения. Это также наглядно демонстрирует отношение, существующее
между условиями на море и на земле. Отдаленная северная часть Скандинавии обладает
многими особенностями умеренного региона, именно по причине климатических эффектов,
создаваемых этим сильным океанским течением. Напротив, побережье восточной Канады и
даже Новой Англии в США ежегодно сковано арктическим льдом, а холодные воды
Лабрадорского течения обеспечивают существование многих Арктических морских особей
гораздо южнее привычных мест их обитания.
Преобладающие характеристики
Температура
Многие из характеристик, которые мы считаем типичными для физического и
географического ландшафта Арктики, так или иначе связаны с Арктическим климатом. Всем
известно, что Арктика - это холодное место, но не менее важно знать, что это место, где
5
сезонность - разница между зимними и летними условиями, зачастую, очень велика (см.
таблицу 1). Лето в Арктике может быть таким же теплым, или значительно теплее, чем во
многих прибрежных районах Западной Европы. Зимы в материковых районах Арктики
невероятно холодны, однако самая низкая температура зимой в прибрежных Арктических
районах может не достигать точки замерзания, даже в самые холодные месяцы. Природные
условия любого из Северных районов в значительной мере зависят от климата: к примеру,
преобладание леса или тундры тесно связано с уровнем летних температур.
Как и в случае с биологическими характеристиками, речь о которых пойдет в
следующем модуле, состояние воды - твердое или жидкое - преобладающая характеристика
большинства из физических и географических черт и процессов, обычных для Севера.
Практически каждая из значительных и решающих характеристик Севера является
результатом наличия льда в различных формах: в виде ледников, морского и озерного льда,
снега, или подземного льда, находящегося под слоем почвы. Не менее важно для понимания
физических и географических ландшафтов Севера и то, что вода там постоянно меняет свое
состояние: от твердого к жидкому, газообразному (испарение), и наоборот.
Регион
Средняя
ежедневная
январская
температура
( С)
Средняя
ежедневная
июльская
температура
( С)
общее
количество
годовых осадков
в среднем
(см)
количество
годовых
осадков в виде
выпадения снега
в среднем
(см)
70
Высокая
-33
5
10
Арктика
Средняя
-29
7
20
110
Арктика
Нижняя Арктика
-29
9
15
80
Высокая
-29
13
35
190
Субарктика
Нижняя
-29
13
50
310
Субарктика
Атлантическая
-5 - -15
12-15
85-130
270-460
Субарктика
Высокий Бореал
-23 - -25
13-16
40-70
160-260
Средний Бореал
-20
17-19
50-80
120-280
Нижний Бореал
-13
18
95
250
Атлантический
-5 - -20
13-18
95-135
190-450
Бореал
Таблица1. Средние дневные температуры и средняя величина осадков в заболоченных
землях Канады. Источник: Рабочая группа по проблемам национальных заболоченных
территорий (1986 б) ( из Tarnocai & Zoltai 1988). Количество осадков является вторым после
температуры наиболее важным ограничивающим фактором для растительности. Эта
диаграмма показывает среднюю температуру и значение осадков в различных заболоченных
регионах северной Канады. Заболоченные места определяются как площадки, остающиеся
влажными или мокрыми в течение периода роста и являются в Арктике почти всегда
торфянниками. По мере продвижения к северу Арктика становится суше, а заболоченные
места встречаются реже.
Задание
Определите средний годовой уровень осадков, среднегодовую температуру в вашем
регионе. Попытайтесь использовать поисковые ресурсы Интернет, набрав (среднегодовая
температура + название вашей страны). Данная информация как правило собирается и
публикуется официальными источниками.
6
Осадки
Относительно четко мы различаем два вида льда. Первый выпадает с неба как снег,
и образует сезонный слой, который может преобразоваться в ледники и ледяные вершины.
Второй формируется прямо на месте по мере замерзания морей, озер и рек и промерзания
земли. Лед, выпадающий в форме осадков (снег) является частью гидрологического цикла;
то есть он образуется по мере испарения воды с поверхности океанов и озер и впоследствии
возвращается к водяным массам. Этот процесс повторяется бесконечно.
Снег образуется в верхних слоях атмосферы над всей землей, но в умеренных и
тропических районах он тает, не достигая земли, принимая форму дождя. На севере
большую часть года осадки выпадают в виде снега. Если снежный покров не слишком
глубок, а лето достаточно теплое, то в течение года несколько месяцев могут быть
бесснежны. В настоящее время на большей части территории Севера наличие арктического
снега - обычная ситуация.
Лед
Оледенение
Если ежегодно выпадает больше снега, чем может растаять, он начинает
преобразовываться во все более и более глубокие залежи. Наиболее благоприятные условия
для этого складываются в горах, где воздух холоднее, а ветер способствует заносу снега в
глубокие расщелины и провалы, где солнце светит в течение дня очень недолго в том случае,
если склон обращен к северу. В случае, если в течение нескольких лет снег становится
настолько глубоким, что он начинает спрессовываться, превращается в лед и под
собственной тяжестью начинает скользить, то он преобразовывается в ледник. Ледники
могут достигать невероятных размеров и даже покрывать целые материки в течение
продолжительных периодов холода, именуемых ледниковыми периодами. Процессы,
происходящие на поверхности ледников и внутри них, очень сложны. Поскольку ледники
являются частью гидрологического цикла, они постоянно находятся в движении; громадные
ледяные массы, постоянно двигающиеся к низинам, в конечном итоге достигают моря. Если
ледник достигает моря, прежде чем растает, в воде он раскалывается на большие глыбы,
именуемые айсбергами. Как и обычные реки, ледники постоянно формируют ландшафт.
Многие процессы происходят глубоко подо льдом, а результаты становятся видимыми
только в периоды потепления (см. таблица 1: Ледниковые эпохи, модуль 3), к примеру то, в
котором мы живем сейчас. Обширные области на Севере обязаны своими природными
условиями уже исчезнувшим ледникам, сформировавшим ландшафт, обладающий широким
спектром, легко определяемых черт. Изучение оледеневших ландшафтов называется
гляциологией (наука о происхождении, свойствах, развитии,
распространении горных
ледников, ледниковых щитов и покровов, шельфовых ледников, подземных льдов и
снежного покрова). Она включает не только изучение эрозии ландшафта движущейся
ледяной массы, но также и огромные залежи веществ, выносимых с гор и оставшихся по
мере таяния льда.
Задание
Определите, произошло ли оледенение в вашем регионе в течение последнего
ледникового периода. Если да, то как наличие льда повлияло на ландшафт? Если нет, чем
ваш регион отличается от тех, где оледенение имело место? Как географы определяют,
происходило ли оледенение тех или иных регионов?
Морской лед
Лед, образующийся на поверхности воды, отличается от ледникового льда. Из-за
того, что он, как правило, образуется путем промерзания сверху вниз, существуют
ограничения его возможной толщины. Наиболее важно здесь то, что, когда вода замерзает,
то образовавшийся лед расширяется и становится менее плотным. Именно поэтому лед
всегда всплывает на поверхность воды. Если бы этого не происходило (если бы лед тонул),
7
то озера и реки были бы заполнены льдом, и ничто живое не могло бы там существовать.
Каждую зиму лед покрывает большую часть северных морей. В течение последних
нескольких лет изучение ежемесячного и ежегодного распространения морского льда
значительно облегчилось благодаря спутниковым снимкам. Подобные исследования могут
оказаться очень полезными в процессе изучения изменения климата Земли. Океанские
течения, ветры и приливы значительно воздействуют на морской лед (см. рис.10).
Передвигаясь под воздействием этих сил, лед крошится и раскалывается, превращаясь в
паковый лед. Большая часть пакового льда Северного Ледовитого океана медленно
перемещается по часовой стрелке, находясь под воздействием глубинных водных течений.
Достигая восточного побережья Гренландии, он покидает пределы ледовитого океана,
перемещаясь на территорию северной части Атлантического океана, где может достигнуть
пролива Мэйн. И, напротив, в восточной части Северной Атлантики паковые льды редко
достигают даже самых северных берегов Скандинавии, благодаря чему суда могут заходить
в Мурманск в течение всего года. Паковый лед образуется к югу от Берингова пролива в
Беринговом море, а также в Охотском море, между полуостровом Камчатка и
Дальневосточным побережьем России.
Рис. 9. Ледник в горах на Юконе
Рис. 10. Морской лед.
Озерный и речной лед
Северные реки и озера зачастую скованы льдом большую часть года. Однако, даже
на самых крупных озерах лед ничем не напоминает паковый. Зимой большинство северных
рек покрыто гладким и ровным льдом. Но с наступлением весеннего ледохода громадные
ледяные массы начинают двигаться, повинуясь течению, нагромождаясь гигантскими
ледяными дамбами, затапливая обширные территории, размывая берега (см. рис.11), а
иногда приводя к изменению течения крупных рек. Особенно это характерно для
многочисленных крупных рек, впадающих в Ледовитый океан, где процесс таяния в
верховьях может начаться значительно раньше, чем в устьях. Зимой течение даже
относительно крупных рек значительно ослабевает, так как основные потоки, зачастую
обращены в лед. Рыба выживает в изолированных водоемах, которые только и остаются
незамерзшими. В руслах небольших рек может скапливаться огромное количество льда. Этот
избыточный лед может сохраняться в течение всего последующего лета.
Рис.11. Размыв береговой линии дельты реки Маккензи, Северо-западные территории
Канады. На таких реках, текущих на север, перестройка большей части дельты ежегодно является
обычным. Посмотрите, как стволы белых елей (Picea glauca) разорваны льдом. Маленькие острова и
дамбы из песка или щебня в дельте могут легко быть лишены растительности или полностью быть
разрушенными льдом и водой. Тем не менее, растения вырастают очень быстро в этих местах.
Обычно в часто размываемых районах растут ива и трава.
Вечная мерзлота. Характеристики.
Когда среднегодовая температура данного региона составляет ниже 0, слой земли,
промерзающий за зиму может не успеть полностью оттаять за лето. Слой земли, постоянно
находящийся в замерзшем состоянии, называется вечной мерзлотой. Вечная мерзлота это
субстрат (подслой), температура которого составляет 0 или ниже, в течение более двух лет.
Вечная мерзлота очень важна для структуры и функции экосистемы и по- разному
воздействует на ландшафтные процессы. Замерзшие слои земли -крайне важный вопрос для
любого исследования, касающегося Арктической геоморфологии. Вечной мерзлоте
посвящено отдельное направление - перигляциальная геоморфология.
Самые глубокие слои вечной мерзлоты находятся на территории Северо- Восточной
Азии и Северной Аляски. Зимы здесь крайне холодные, а ледниковый покров не защищал
землю от холода во время ледникового периода. Замерзшие слои земли могут простираться
вглубь на многие сотни метров. В тех районах, где имеется глубокий слой осадков, к
примеру, на дне моря, в устье реки, определенные процессы позволяют скапливаться в
почве огромному количеству практически чистого льда. Если этот лед начнет таять
(например, при подъеме уровня моря, или климатических изменениях), огромные
8
территории будут затоплены и исчезнут практически бесследно. Подобное произошло на
территориях, занимаемых сейчас морем Лаптевых и Восточно - Сибирским морем, в
северной части Сибири.
Вечная мерзлота находится под поверхностью большинства Арктических регионов (см.
рис.13), за исключением побережных районов, где зимы относительно мягкие. Влияние
вечной мерзлоты на условия Севера огромно. Она предотвращает утечку воды через почву, и
именно благодаря этому большая часть тундры значительно увлажнена. Формирование и
разрушение вечной мерзлоты очень динамично; её равновесие с легкостью может быть
нарушено человеком, что может привести к значительным разрушениям зданий,
трубопроводов и дорог. Оттайка, насыщенной льдом почвы, может произойти и по
естественной причине; в обоих случаях результатом этого процесса является термокарст.
Рис. 13. Вечномерзлотные зоны в Северной Америке. Арктические ледяные шапки показаны
черным цветом с тремя зонами вечной мерзлоты- сплошной, прерывистой и спорадической
– с севера на юг.
Рис. 14. Пинго в Центральном Ямале. Пинго являются более крупными видами торфяных бугров
(палсов) во многих Субарктических регионах, включая северную Финляндию, в которой нет вечной
мерзлоты, но активный цикл замерзания и оттаивания способствует превращению органических и
минеральных веществ в маленькие холмики. Слово ‘пинго’ - слово на языке инуктитут.
Рис. 15. Многоугольники (ячейки полигонального структурного грунта) в северной части Юкона.
Форма узорчатого грунта.
Задание
Определите, живете ли вы в зоне вечной мерзлоты. Если да, является ли она сплошной,
прерывистой, или спорадической. Как вечная мерзлота повлияла на жизнь людей?
Эти вопросы можно обсудить на форуме.
Геоморфологические характеристики
Многие из процессов ведущих к формированию льда в почве приводят к
формированию различных типов моделей на поверхности земли. Наиболее распространены
тундровые многоугольные льды, почти повсеместно расположенные в тундровых районах
Аляски, Западной Канады и Сибири. Возможно наиболее живописные черты вечной
мерзлоты - это маленькие пологие холмы, возвышающиеся над ровной поверхностью
тундры. Они называются термокарстовыми формами рельефа, и их происхождение очень
интересно (см. «Происхождение пинго», список дополнительной литературы).
Существует множество видов сформированных поверхностей, и виды эти нередко
распространяются в зависимости от климата и глубины вечной мерзлоты (см. рис.15), в
частности, торфяники, находящиеся на границе зоны вечной мерзлоты, зачастую обладают
очень интересными особенностями и образованиями, а другие типы сформированной
поверхности связаны с насыщенными циклами замерзания и оттаивания, где разница
температуры гораздо важнее, чем сама среднегодовая температура. Альпийские склоны
часто обладают разнообразием каменистых систем и поврежденных морозом камней.
Цикл замерзания и оттаивания, наряду с вечной мерзлотой и при содействии сил
гравитации, может стать механизмом, двигающим обширные массы почвы и камней вниз по
склону. Процесс этот именуется конгелифлюкцией (движение замерзшего вещества, которое
может рассматриваться как солифлюкция или медленное движение
почвы).
Конгелифлюкция отвечает за поверхностные, внешние явления большинства северных
ландшафтов.
Интересной особенностью вечной мерзлоты является то, что она может сохранять
органические вещества, которые в других условиях могли разложиться. Иногда, находят
почти целиком сохранившиеся останки крупных млекопитающих, таких, как шерстистый
мамонт, с шерстью, мясом и даже с относительно «свежим» содержимым желудка.
Высказывались достаточно серьезные предположения о возможности клонирования этих
некогда вымерших животных, несмотря на то, что эта возможность слабая, и что это может
произойти лишь в далеком будущем, если вообще когда-нибудь произойдет.
Геология недр
Коренная порода
9
Несмотря на то, что климат и геология недр Севера обладают многими отчетливыми
чертами, коренная порода обычно очень походит на породу умеренных и тропических
частей земли. Большая часть сходства связана с процессами тектоники плит, которая часто
ассоциируется с тем, что на популярном языке называют движением континентов. Многие
Арктические земли некогда находились в регионах с более умеренным климатом. На краю
Гренландского Ледового Щита можно найти остатки тропических лесов. Еще один фактор –
это то, что земля была более теплой в течение большей части своей истории, чем сейчас.
Есть свидетельства того, что динозавры, которым был нужен достаточно теплый климат для
выживания, обитали в Арктических широтах около 100 или более миллионов лет назад.
Диаграмма (рис. 16) показывает расположение различных географических регионов
Циркумполярного Севера.
Рис. 16. Физико-географические регионы Циркумполярного Севера. Щиты (1) показаны
розовым цветом, горизонтально-напластованные равнины и плато (2) белым, складчатые
горы (3) зеленым.
Источник: Sater, Ronhovde, and Van Allen, 1971, fig.44. Геология Арктики не является
исключительно арктической , так как земная кора переместилась во время геологического
периода.
Регионы -щиты
Циркумполярный Север содержит три древних щита ( см. схема 16); самый большой –
Канадско-Гренландский щит, который составляет примерно две трети востока Канады.
Другие – это Балтийский или Скандинавский щиты и Ангарский щит на североцентральной части Сибири. Несмотря на то, что этот тип геологического образования не
связан с условиями Арктики, наличие (присутствие) щитов важно, так как часто в них
находится очень важные
запасы руд. Рудные месторождения в Арктике будут
разрабатываться. Доказано, что Арктика также богата запасами нефти. Добыча нефти стала
толчком к началу развития Севера.
Задание:
Определите, какие природные ресурсы были обнаружены в вашем регионе. Повлияла ли
разработка минеральных ресурсов на ваш регион? Каким образом?
Вулканизм
На Севере есть несколько мест, где современные тектонические процессы взаимодействуют
с такими чисто северными геологическими явлениями, как ледники. В Исландии иногда
вулканы образуются под ледяной крышей (шапкой). Они растапливают огромные
количество ледникового льда и тем самым вызывают огромные наводнения. Вулканы могут
быстро изменить ландшафт, уничтожив существующий верхний слой почвы, жизнь
растений и животных. Полуостров Камчатка также находится на так называемом
Тихоокеанском “Кольце огня” и там регулярно происходят многие лавины, а ледники
повели себя странно и неожиданно.
Это короткое введение в крайне сложные процессы, происходящие в Арктических и
Субарктических регионах. Дальнейшую информацию можно найти в
списке
дополнительной литературы.
Контрольные вопросы:
1. Изменился ли биом там, где вы живете на протяжении вашей жизни или жизни
старшего поколения? Если изменился, то, каким образом? Что является причиной
изменений? Имейте в виду, что биом включает растения и животных, которые
адаптировались к условиям обитания.
2. Кратко опишите географию и общие черты Циркумполярного Севера.
3. Опишите в общих чертах, какие силы природы сформировали географические и
физические особенности, присущие циркумполярному региону в настоящее время.
4. Кратко опишите географические зоны, входящие в циркумполярный мир и перечислите
страны Арктической восьмерки.
10
5. Дайте определения и объясните значение терминов: тундра, тайга (бореальный лес),
границы распространения леса, Арктика и Субарктика, Северный полюс.
6. Какое значение имеет лед, его формирование, сопротивление и таяние для физических
процессов севера?
7. Опишите и объясните, какое значение имеет вода, как в жидком виде, так и в виде льда,
для физических процессов северных ландшафтов.
8. Дайте определение «вечной мерзлоте» и опишите ее влияние на северный ландшафт.
9. Опишите тундровые многоугольники, пингос, торфянники и вулканизм.
10. Дайте определение и объясните значение терминов: оледенение, вечная мерзлота,
морской лед, палса и пинго.
Глоссарий
Годовая снежная масса: Снег, который выпадает в течение зимы и тает или испаряется в
течение летнего периода ( в противовес снегу, который выпадает в течение многих сезонов и
в конце концов образуют ледники).
Ледники: Ледники – это крупные, движущиеся массы льда, образованные на поверхности
земли путем накапливания, уплотнения и рекристаллизации снега. Низкие температуры,
позволяющие снегу накапливаться в течение многих лет, необходимы для образования и
существования ледников. Движение вниз или в любом направлении вызывается такими
факторами, как вес льда по мере накапливания. Ледники могут прекратить свое
существование на земле, превратившись в реки, озера или в море.
Гидрологический цикл: В природе это процесс превращения воды. Вода выпадает в виде
осадков. Она попадает на водные поверхности или течет по поверхности или стекает в виде
поверхностных водотоков. Испарение воды возвращает ее в воздух. Над морем и океаном не
происходит инфильтрации или стока. Цикл намного проще – осадки выпадают, а с
поверхности океана испаряются.
Ледниковые периоды: Есть повторяющиеся периоды экстенсивного оледенения,
покрывшего большую часть Северной Америки, Азии и Европы. В настоящее время
оледенение покрывает примерно 10% поверхности земли, большей частью в Гренландии и в
Антарктиде. Во время последнего Ледникового периода ледники распространились на юг и
покрыли всю Канаду, часть севера США и большую часть севера Европы и России. Большая
часть Аляски и восточной России не были покрыты льдом.
Айсберги: Большие блоки льда, которые откалываются от ледников во время процесса
айсбергообразования и падают в море. Ледник, породивший айсберг, может плыть в море
или в морские шельфы (большие ледники, дрейфующие вдоль побережья). В редких
случаях айсберги могут образовываться в глубинах моря как результат действия сил со
стороны ледника, прорывающегося через поверхность. Главный источник айсбергов на
Севере это Jacobshavn, Свалбард, Новая Земля и ледник Колумбия в южной Аляске.
Лед во время паводка: Количество речного льда, который накапливается вдоль русла рек
во время весеннего паводка и ледохода. Этот лед в достаточных количествах может
оставаться допоздна летом.
Паковый лед: Морской лед, который разрушен и собран вместе ветром, течениями и
приливом. Паковый лед может быть толстым и крепким. Он может иметь глубокие трещины
и полыньи. Все это затрудняет перемещение судов по воде.
Торфянники: Обширные заболоченные районы, в которых находятся, разрушаются или
частично разрушаются органический материал, называемый торфом, обычно мох вместе с
другими растениями. Эти растения могут включать травы, осоку, кустарники, такие деревья,
как ива и черная ель. Торф образуется в процессе медленного разложения растительности в
условиях дефицита кислорода. Торфянники являются характерными для тайги и встречаются
также в тундре. Они начали формироваться с отходом последнего ледяного покрова
Висконсин около 10,000 лет назад. Торфянники состоят из воды на 90% и обогащаются в
основном осадками. Существует три слоя: поверхностный слой, сплошной ковер белого
торфяного мха (сфагнума), которые поддерживают жизнь других растений, подслой
11
частично разрешенного молодого торфа, и нижний слой разной толщины, состоящий из
темного, плотного, густого торфа.
Пинго: конический холм в зоне вечной мерзлоты, состоящий из слоя почвы, покрывающей
большой кусок льда.
Тектоника щитов: Теория, предлагающая объяснять физические особенности земной
поверхности. Поверхность земли покрыта литосферными плитами, которые постоянно
передвигаются, отходят от центра, разрушаются по краям; подкоровые течения под
плитами двигают литосферные плиты в разных направлениях. Радиоактивны источник
тепла, передвигающий подкоровые течения, возникает глубоко в мантии Земли. (См. Kious
and Tilling, 1996).
Морской лед: Лед, который формируется на поверхности моря ( в противоположность
айсбергам, которые образуются на земле, и речному льду, который попадает в море во время
ледохода).
Весенний ледоход: Этот термин обычно относится к ежегодному вскрытию льда на реках.
Субстрат: Слой почвы, земли, глины или породы, находящейся под поверхностью.
Термокарст: Рельеф, в котором растаявшая вечная мерзлота образовала впадины, бугры и
другие характерные этим образованиям особенности.
Словарь географических названий
Название на местном
языке
Føroyar
Zemlya Frantsa-Iosifa
Novosibirskiye Ostrova
Ostrov Vrangel
Karskoye More
Laptevykh More
Severnaya Zemlya
Vostochno-Siberskoye
More
Английское название
Faeroe Islands
Franz Josef Land (island
group)
New Siberian Islands
(island group)
Wrangel Island
Kara Sea
Laptev Sea
Northern Land (island
group)
East Siberian Sea
12