Методические вопросы оценки запасов метана в малых термокарстовых озерах криолитозоны Западной Сибири

Abstract

Актуальность исследования обусловлена необходимостью разработки методических вопросов использования математического моделирования и космоснимков сверхвысокого разрешения для оценки накопления метана в малых термокарстовых озерах в зоне мерзлоты, которые рассматриваются в качестве наиболее активных источников эмиссии метана в атмосферу в арктических и субарктических районах в условиях глобального потепления последних десятилетий. Цель исследования: разработка методических вопросов оценки объемов накопления метана в термокарстовых озерах в зоне многолетней мерзлоты на основе математического моделирования и космических снимков сверхвысокого разрешения. Методы исследования: дистанционные методы исследования полей термокарстовых озер, включая малые озера, с использованием спутниковых снимков высокого и сверхвысокого пространственного разрешения, методы геоинформационных систем для анализа спутниковых изображений, методы математического моделирования пространственной структуры полей термокарстовых озер в мерзлотных ландшафтах, методы биогеохимических исследований состава воды в озерах для определения концентрации метана. Результаты. На основе биогеохимических исследований установлено, что концентрация метана в малых термокарстовых озерах (площадью менее 200-250 м2 ) в среднем приблизительно в 13 раз превышает концентрацию метана в воде озер, площадь которых более 250 м2 . На основе данных дистанционных исследований по снимкам сверхвысокого разрешения определены параметры модели, что позволяет осуществить расчёт полей термокарстовых озер применительно к условиям многолетней мерзлоты. Разработана и описана процедура определения объемов накопления метана в термокарстовых озерах, расположенных на определенной территории в зоне мерзлоты.

The relevance of the paper is caused by the need to develop methodological issues of using mathematical modeling and ultrahigh resolution satellite imagery to assess the accumulation of methane in small thermokarst lakes in the permafrost zone, which are considered as the most active sources of methane emissions to the atmosphere in the Arctic and Subarctic regions under global warming of recent decades. The main aim of the study is to develop methodological issues of assessing the amount of methane accumulation in thermokarst lakes in the permafrost, based on mathematical modeling and ultrahigh resolution satellite images. Methods: remote sensing of thermokarst lakes fields, including small lakes, using satellite images of high and very high spatial resolution and techniques of geographic information systems for the analysis of satellite images, the methods of mathematical modeling of the spatial structure of the thermokarst lakes fields in permafrost landscapes, methods of biogeochemical studies of water bodies to determine the concentration of methane. The results. On the basis of biogeochemical studies the authors have determined that methane concentration in small thermokarst lakes (with area less than 200-250 m2 ) is on average about 13 times higher than its concentration in water of lakes, which are more than 250 m2 . Based on the remote research data on high resolution images the authors defined the parameters of the model that allows calculating fields of thermokarst lakes in the conditions of permafrost. The authors developed and described the procedure for determining methane accumulation volumes in thermokarst lakes located in a particular territory of the permafrost zone.