Procesy wymiany ciepła w obrębie dolnej granicy alpejskiej wieloletniej zmarzliny, Marmot Basin, Park Narodowy Jasper, Kanada
DOI:
https://doi.org/10.26485/BP/1999/38/9Słowa kluczowe:
procesy wymiany ciepła, temperatura gruntu, monitoring wieloletniej zmarzlizny, pokrywa śnieżna, Marmot Basin, Park Narodowy JasperAbstrakt
W marcu 1979 r. wykonano otwór wiertniczy o głębokości 16,8 m, przez warstwę gliny i lessu o miąższości 1 m, następnie w materiale fosylnego lodowca gruzowego datowanego na okres Pre-Late Wisconsin, znajdującego się tuż nad granicą lasu (2195 m n.p.m.) w ośrodku narciarskim Marmot Basin w Parku Narodowym Jasper (szerokość geograficzna 52°47' 36,5"N, 118°06'45,9"W). Pokrywa roślinna w miejscu wiercenia składa się z wilgotnej łąki alpejskiej, położonej na łagodnym zboczu opadającym ku południu w kierunku stromszych stoków. Średnia dzienna temperatura w tym miejscu była stale rejestrowana, a miesięczne odczyty temperatury gruntu były wykonywane za pomocą struny termicznej. Głębokość pokrywy śnieżnej była rejestrowana podczas każdej wizyty, podczas gdy dane dotyczące opadów śniegu od listopada do kwietnia są mierzone codziennie na wysokości 1985 m n.p.m. Średnia roczna temperatura powietrza (-2,1°C) spadła o około 0,7°C od 1979 r., podczas gdy średnie opady śniegu zimą (ok. 310 cm) wzrosły o około 70 cm.
Wody gruntowe występują na głębokości około 12 m, a ich temperatura wynosi około 1,1°C. Przez prawie cały okres badań występowała wieloletnia zmarzlina o miąższości do 6,8 m, a warstwa czynna miała głębokość od 2,2 do 4,3 m. Temperatury w wieloletniej zmarzlinie zmieniały się sezonowo, spadając do -2,5°C. Temperatury gruntu stale się zmieniają i są bardziej związane z miąższością i czasem występowania pokrywy śnieżnej niż z temperaturą powietrza. Średni gradient geotermalny wynosi 0,45° na metr do 10 m poniżej powierzchni terenu, a „przesunięcie termiczne” wynosi około 4,1°C. Przewodzenie ciepła dominuje na powierzchni, zastępowane przez konwekcję zamknięto-komórkową między blokami. Wczesnym latem cieplejszy śnieg topniejący z sąsiedniego zbocza góry zwiększa miąższość warstwy czynnej i czasami przebija wieloletnią zmarzlinę, tak że ciepła woda dociera do głównego poziomu wód gruntowych.
Bibliografia
ANON, 1996 - Circumpolar active layer monitoring (CALM). Frozen Ground, 20; p. 15-16.
BURN, C. F., SMITH, C. A. S., 1988 - Observations of the "thermal effect" in near-surface mean annual ground temperatures at several sites near Mayo, Yukon Territory, Canada. Arctic, 41; p. 99-104.
GOERING, D. J., 1998 - Experimental investigation of air convection embankments for permafrost-resistant roadway design. Proceedings of the 7th International Conference on Permafrost, Université Laval. Collection Nordicana; p. 319-326.
GOLD, L. W., LACHENBRUCH, A. H., 1973 - Thermal conditions in permafrost: A review of North American Literature. Permafrost: 2nd International Conference, North American Contribution. National Academy of Sciences, Washington, D.C; p. 3-23.
HARRIS, S. A., 1973 - Annual soil moisture regimes in the rooting zone across the prairie-forest boundary in south-west Alberta. Journal of Soil Science, 25; p. 448-460.
HARRIS, S. A., 1986 - Permafrost distribution, zonation, and stability along the eastern ranges of the Cordillera of North America. Arctic, 39; p. 29-38.
HARRIS, S. A., 1996 - Lower mean annual ground temperature beneath a block stream in the Kunlun Pass, Qinghai Province, China. Proceedings 5th Chinese Permafrost Conference, Lanzhou; p. 227-237.
HARRIS, S. A., BROWN, R. J. E., 1982 - Permafrost distribution along the Rocky Mountains in Alberta. Proceedings of the 4th Canadian Permafrost Conference, Calgary, Alberta. National Research Council of Canada, Ottawa; p. 59-67.
HARRIS, S. A, PEDERSEN, D. E., 1998 - Thermal regimes beneath coarse blocky materials. Permafrost and Periglacial Processes, 9; p. 107-120.
HINKEL, K. M., NICHOLAS J. R. J., 1995 - Active layer thaw rate at a boreal forest site in central Alaska, U.S.A. Arctic and Alpine Research, 27; p. 72-80.
KIMBLE, J. M., AHRENS, R. J., 1994 - Proceedings of the meeting on the classification, correlation and management of permafrost-affected soils. United States Department of Agriculture, Soil Conservation Service; pp. 232.
KUDRYAVTSEV, V. A., MELAMED, V. A., 1972 - Asymmetry of the enveloping curves of temperature fluctuations in soil in relation to calculations of depths of seasonal and perennial freezing [in Russian]. Permafrost Research, 12; 308 p. Moscow State University.
LACHENBRUCH, A. H., MARSHALL, B. V., 1969 - Heat flow in the Arctic. Arctic, 22; p. 300-311.
LUNARDINI, V. J., 1998 - Effect of convective heat transfer on thawing of frozen soil. Proceedings of the 7th International Conference on Permafrost. Collection Nordicana; p. 689-695.
NELSON, F. E., OUTCALT, S. I., BROWN, J., SHIKLOMANOV, N. I., HINKEL, K. M., 1998 - Spatial and temporal attributes of the active-layer thickness record, Barrow, Alaska, U.S.A. Proceedings of the 7th International Conference on Permafrost, Université Laval. Collection Nordicana; p. 797-802.
OUTCALT, S. I., HINKEL, K. M., NELSON, F. E., MILLER, L. L., 1998 - Estimating the magnitude of coupled-flow effects in the active layer and upper permafrost, Barrow, Alaska, U.S.A. Proceedings of the 7th lnternational Conference on Permafrost, Université Laval. Collection Nordicana; p. 869-873.
SLETTEN, R. S., 1997 - Permafrost-affected soils: consideration in classification hierarchy. In: Cryosols in Classification Hierarchy. Russian Academy of Sciences, Novosibirsk, "Nauka"; p. 23-29.
SOKOLOV, I. A., KONYUSHKOV, D. E., 1998 - Soils and the soil mantle of the northern circumpolar region. Eurasian Soil Science, 31; p. 1179-1193.
TOLSTIKHIN, N. I., 1940 - The regime of ground and surface waters in the region of permafrost distribution [In Russian] In: M. I. Sumgin et al. General Geocryology, Moscow. Akademia Nauk. SSSR; pp. 340.
U.S.D.A. 1998 - Keys to Soil Taxonomy. United States Department of Agriculture, Natural Resources Conservation Service. 8th Edition; pp. 326.
VONDER, MÜHLL, D. S., 1992 - Evidence of intrapermafrost groundwater flow beneath an active rock glacier in the Swiss Alps. Permafrost and Periglacial Processes, 3; p. 169-173.
