Среди многочисленных разработок автора, касающихся природы типичных и аномальных процессов и явлений, по своему значению в прогнозном плане выделяются аспекты динамических взаимопереходов типичных и аномальных процессов в развитии геосистем Тихоокеанской России.
Цель исследования – проследить в условиях нарастающей континентальности и сжиманию области океаничности «сближение» пограничных энергетических уровней типичных и аномальных (чаще критических, значительно реже кризисных и крайне редко катастрофических) процессов, за счет отмечающегося истоньшения соседствующей между ними пограничной (подвижной структурной) области. При этом выяснить условия возможных взаимопереходов типичных и аномальных процессов, когда ранее типичные процессы могут стать для наблюдаемого района аномальными, а былые аномальные могут трансформироваться в типичные.
Для детализации этого и было проведено настоящее тематическое исследование.
Материалы и методы исследования
Были использованы в основном материалы исследований автора [1; 2], некоторые отечественные источники [3; 4; 5 с. 25] и иностранные публикации [6]. Из методов применены сравнительно-географический, геофизический, информационный (К.К. Марков и др., 1973 г.).
Результаты исследования и их обсуждение
Предпосылки авторского анализа
Среди общих характерных свойств в аномальном развитии геосистем (ГС), в рамках региональных природных зон (от Севера до Юга), прослеживается расширяющийся спектр и повышение интенсивности аномальных деструктивных и конструктивных контрастов, с концентрацией их крайних состояний в пределах островных дуг и мегапобережий [2].
Повышение естественной континентальности климата вызывает возрастание в рельефообразовании аномальных процессов и катастроф [1].
В ходе изменения ГС выделяются динамические стадии развития (рис. 1).
Пороговые ситуации взаимопереходов различных процессов («типичные – критические», «критические – кризисные») или однонаправленных переходов («кризисные – катастрофические») отождествляются с различными динамичными состояниями геосистем [2].
Эволюция типичных процессов осложняется «всплесками» критичности, кризисности и далее «взрывами» катастрофизма. В которой выявляется снижение количества смен состояний (при господстве равновесных), усиливающих естественную устойчивость геосистем [1], увеличение которых в прибрежных участках стимулирует возрастание числа и масштабов природных аномалий, приводящих к уменьшению общей устойчивости геосистем [7].
Тематические региональные результаты
Анализируя отдельные разрозненные признаки динамики ГС на дальнем Востоке, автор пришел к выводу, что среди них просматриваются на первый взгляд плохо объяснимые ситуации, когда якобы без видимых причин границы между типичными и аномальными процессами сближаются, а далее проходят взаимопереходы между этими процессами. Последующие разработки продвинулись к реальным информативным показателям.
Так, аналитическое пространственно-временное сравнение морфологических и энергетических ситуаций показало, что протекание типичных и аномальных процессов дифференцировано в своей динамике.
Рис. 1. Динамические стадии развития геосистем Источник: составлено автором по [2]
Оказалось, что колебания их энергетических уровней весьма показательны: в континентальных обстановках они мало динамичны в пространстве, а в прибрежных районах (особенно показательно для Юга Дальнего Востока) верхние граничные уровни типичных процессов повышаются, а нижние уровни аномальных снижаются. В последнем случае уровенная грань (подвижная область), соседствующая между типичными и аномальными процессами, постепенно утончается и затем уменьшается до критических размеров. В результате этого в ряде случаев типичные процессы в этих районах переходят в разряд аномальных, а в других случаях аномальные – в типичные.
Фактическое подтверждение вышеуказанного вывода для Севера и Юга Дальнего Востока может быть проиллюстрировано тематическими региональными примерами. Для лучшей тематической наглядности Север ограничим Чукоткой с островами Врангеля и Геральда, а Юг – Приморьем.
Чукотка с островами. На этой территории хорошо представлены следующие типы тундр: арктическая тундра (задернение разреженно-ячеистое); субарктическая тундра, или типичная средняя тундра (задернение на горно-тундровых участках слабое и разреженное, а на собственно тундровых – практически сплошное); лесотундра, или южная тундра (задернение на большей части сплошное) (Север Дальнего Востока, 1970 г.).
В арктической тундре выделяются процессы физического выветривания, мерзлотные массового смещения приповерхностного горизонта и морозобойного трещинообразования. Мелко-крупнощебнистая поверхность способствует высокой устойчивости геосистем (рис. 2). Типичные процессы при относительно средней энергонапряженности устойчивы во времени и соседствуют с аномальными. При этом они крайне редко подвергаются взаимопереходам, так как аномальные ситуации отмечаются нечасто.
В субарктической, или типичной средней тундре, господствуют процессы термокарста, массового смещения материала (дефлюкции и солифлюкции), морозобойного трещинообразования. Крайне большая здесь степень задернения способствует относительно высокой устойчивости геосистем (рис. 3).
Плотное сочетание типичных и аномальных процессов – обычное явление. Взаимопереходы между указанными процессами контролируются колеблющейся интенсивностью термокарста. При этом пространственное положение типичных и аномальных процессов находится по соседству.
Медленное прогревание в спокойной летней обстановке почвогрунтов приводит к медленной трансформации приповерхностного горизонта. При этом не происходит заметной его деформации и не провоцируется появление различных аномальных процессов.
А Б
Рис. 2. Тундровые геосистемы: А – арктическая тундра. Природный заповедник «Остров Врангеля», южные участки Тундры Академии Наук; Б – типичная тундра. Бассейн правобережья среднего течения р. Анадырь Фото автора – июль 1972 г.
Рис. 3. На переднем плане – трещинно-жильные полигоны; на заднем плане термокарстовые комплексы. Левобережье р. Анадырь [1] Автор: Е. Басов, 2018 г.
Во время выпадения же атмосферных осадков, проникновения их по морозобойным трещинам, рассекающим на всю глубину деятельный слой сверху-вниз, с одновременным «дождевым» переносом солнечного тепла к верхней границе вечной мерзлоты, возникают просадки с резкими деформациями поверхности и появление поверхностных отрицательных форм. Здесь происходит уже быстрый переход былых типичных процессов в аномальные. Особенная интенсификация последних бывает в редкие периоды наступления антициклональной жаркой погоды, особенно в ходе прихода глубоких циклонов, приносящих обильные атмосферные осадки.
В лесотундре интенсивность экзогенных процессов относительно заметно снижена, и аномальные процессы характеризуются промежуточными («межтундровыми») значениями.
Приморье. Край тайфунов, цунами и морских штормов. Для территории характерны контрасты и резкие колебания континентальности и муссонности; варьирование от различного по площади травянистого задернения в степной зоне (рис. 4) до полной залесенности в зонах тайги и смешанных лесов (рис. 5); различные по степени и суммарного объема выпадающих атмосферных осадков, по-разному воздействующих на дневную поверхность указанной территории; высокие территориальные различия в интенсивности и наборе экзогенных процессов; редкие или частые пространственные взаимопереходы между по-разному энергетически напряженными типичными и аномальными процессами.
Рис. 4. Степные просторы в Приморском крае Автор: Юрий Сомов; источник: РИА Новости
Рис. 5. Смешанные леса Приморья: тисовые рощи (в нижней части) в пределах смешанных лесов. Сихотэ-Алиньский заповедник. Автор фотографии неизвестен
Для внутриконтинентальных участков степной зоны (в районах – Спасский, Дальнереченский, Арсеньевский, Ханкайский и др.) свойственны климатические условия хорошо выраженной взаимочередующейся континентальности и муссонности. Эти сезонные условия примерно равны (осень и зима против весны и лета). Типичные и аномальные процессы заметно сближаются.
Участие влаги от атмосферных осадков в протекании типичных и аномальных процессов в сухой период весьма ощутимо, особенно показательно по территории из-за различий в задернении и (или) покрытии травянистой растительностью.
При поступлении влаги с дождями определенной интенсивности (0,1 мм/ч – 2,5 мм/сут) в степной зоне еще господствуют типичные процессы. Среди последних преобладают десерпция и в меньшей мере дефлюкция, появляются первые признаки плоскостного смыва мелкозема на «оголенных» и на плохо задернованных участках. При возрастании объема атмосферных осадков (до 0,3 мм/ч и более 6–7 мм/сут) типичные процессы быстро, в сжатые сроки, переходят уже в аномальные и критические. С ними связан не только плоскостной смыв мелкозема, но и начало линейного размыва поверхности и появление первых признаков медленной солифлюкции. В дальнейшем при направленно возрастающем количестве атмосферных осадков типичные процессы переходят в кризисные, а затем и в катастрофические. Таким образом, возрастание скорости протекания указанных процессов (от типичных к аномальным) протекает в соответствии с увеличением суммарного объема атмосферных осадков. В это время взаимопереходы между указанными процессами протекают относительно быстро, в сжатые временные отрезки. В отдельных местах, где эти процессы практически «соседствуют», взаимопереходы отмечаются скачкообразно.
Для прибрежных районов Приморья (Тернейский, Владивостокский, Хасанский, Уссурийский и другие районы) типичны условия муссонности и подчиненной континентальности. Для этой территории (таежные, смешанные и лиственные леса) обычно сплошное задернение и залесенность (рис. 5). Здесь приход влаги с атмосферными дождями различной интенсивности вызывает дифференцированно по времени активизацию взаимопереходов процессов. Так, при суммарном приходе влаги от 0,1 до 0,2 мм/ч она не достигает поверхности почвогрунтов и не увлажняет их. Эта влага перехватывается лесной растительностью и расходуется на ее смачивание. В этих случаях в почвогрунтах отмечается лишь десерпция. В дальнейшем, при увеличении прихода влаги до 0,3 мм/ч, «оживляется» дефлюкция, но еще без морфогенетических явных деформаций. Правда, воздействие приходящей влаги на скорости изменения и величины интенсивности взаимопереходов типичных и аномальных процессов сравнительно ощутимо возрастает только на «внутренних полянах.
При общем приходе влаги с дождями до 0,3–0,4 мм/ч (до 7–10 мм/сут) в лесных геосистемах продолжают господствовать типичные процессы, но уже средней интенсивности (дефлюкция и возникающая медленная солифлюкция). Дождевая влага начинает достигать поверхности почвогрунтов. При дальнейшем возрастании общего объема атмосферных осадков более 0,6–0,7 мм/ч (15–17 мм/сут) типичные процессы интенсифицируются и плавно переходят в аномальные, составляющие (критические, кризисные, катастрофические), которые в своей динамике закономерно сменяют друг друга:
критические процессы – на первом этапе скорости медленной солифлюкции заметно возрастают и появляются признаки боковой и глубинной речной эрозии. При наличии разнотипных трещин протекают отдельные линейные размывы и возникают первые водороины;
кризисные процессы – в дальнейшем размывы и водороины численно возрастают, возникают ощутимые эффекты боковой и глубинной эрозии, когда происходит начальное расширение днищ речных долин, появление отдельных глубоких эрозионных врезов и возникновение зарождающихся оврагов;
катастрофические процессы – на пике атмосферных осадков очень активно протекают процессы боковой и глубинной речной эрозии, а заодно формируются соответствующие морфогенетические образования (максимально расширенные днища речных долин, глубоко врезанные речные русла).
Таким образом, взаимопереходы между типичными и аномальными процессами в лесных экосистемах протекают вначале относительно плавно («растянуты» во времени), что связано с эффектом буфера сдерживания их лесной растительностью, а затем продолжаются с нарастающей скоростью (становятся заметно «сжатыми») по мере увеличения прихода атмосферной влаги.
Отмечается, что обеспеченность теплом зоны смешанных лесов больше, чем хвойных.
В ряде случаев (например, при проходе тайфуна «Ханун» 25 августа 2023 г. суммарные осадки достигали 100–150 мм/10 ч) возникают аномальные процессы как катастрофические (для Приморья это типично во многие периоды). Они вызывают полномасштабные разрушения на больших площадях степных геосистем и разрушения лесных геосистем на относительно «открытых участках» (в частности, на окраинных участках лесных полян и опушек). В этом случае на их месте появляются «голые пятна» без задернения и, соответственно, «исчезновение» лесной растительности (формирование местности типа «лунных» ландшафтов). Это происходит особенно сильно из-за площадного расширения зон медленной солифлюкции (до быстрой), а также плоскостной и глубинной речной эрозии, с уничтожением на первых участках «степного» задернения, а в лесных районах древесной и кустарниковой растительности.
Особенно схожие аномальные процессы и их последствия происходят в течение длительных дождливых периодов. Последние, например, наблюдались в Приморье, начиная со второй половины августа и кончая серединой сентября 2023 г. При этом выпадение повышенных по объему атмосферных осадков (до 50–70 мм/сут) проходило в чередующемся «разорванном» временном темпе (с промежутками до 1–2 дней без осадков). Одновременно интенсивность аномальных морфогенетических процессов направленно во времени усиливается (с активизацией плоскостного смыва, муссонной солифлюкции, глубинной и боковой эрозии) в форме горизонтального и глубокого вертикального расчленения, с формированием многочисленных водороин и молодых оврагов, расширения и углубления речных долин. В результате в это время на юге Приморья формировался новый морфогенетический облик, отличный от предыдущего. В этом случае резкие морфогенетические трансформации, вызванные атмосферными осадками, были связаны не только с большим объемом, но и с «расширенной» непрерывностью последних.
Следует особо отметить, что указанные показатели «влажностной» напряженности в развитии геосистем (предметно автором прослеженные) являются ориентировочными. Поэтому допускается, что в обычных обстановках приведенные показатели (выборки из ежедневных наблюдений на м/ст – Астраханка, Полтавка, Партизанск, Преображение – соотнесенные по времени – июль-август 2023 г.) с полевыми замерами автора могут отличаться от указанных – иногда снижаться, но чаще возрастать.
Заключение
На Дальнем Востоке в условиях нарастающей континентальности происходит направленное «сближение» пограничных энергетических уровней типичных и аномальных (чаще критических, значительно реже кризисных и крайне редко катастрофических) процессов, за счет отмечающегося истончения соседствующей между ними пограничной области. В результате выполняются условия для возможных взаимопереходов типичных и аномальных процессов, когда ранее типичные процессы становятся для наблюдаемого района аномальными, а реже былые аномальные трансформируются в типичные.
В муссонно-континентальных обстановках (в степной зоне) типичные процессы уже с началом выпадения атмосферных осадков (до 0,3 мм/ч) подготавливаются к быстрому переходу (в сжатых временных рамках) к аномальным. В то же время, как только влажностные условия возвратно-поступательно возвращаются к былому состоянию, аномальные процессы замещаются типичными, но уже с более сложной структурой.
В континентально-муссонных обстановках (в лесных экосистемах) те же взаимопереходы на первых этапах протекают плавно (из-за их сдерживания лесной растительностью как своеобразным буфером), а на более поздних стадиях (с увеличением осадков до 0,6–0,7 мм/ч) быстро и контрастно (до появления кризисов и катастроф).
Все выводы показательны для Дальнего Востока как наиболее энергонапряженной области.
Библиографическая ссылка
Скрыльник Г.П. ДИНАМИЧЕСКИЕ ВЗАИМОПЕРЕХОДЫ ТИПИЧНЫХ И АНОМАЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ В РАЗВИТИИ ГЕОСИСТЕМ ТИХООКЕАНСКОЙ РОССИИ // Успехи современного естествознания. – 2024. – № 3. – С. 74-80;URL: https://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=38232 (дата обращения: 18.05.2024).