С точки зрения начинающих исследователей
Мерзлота является основным компонентом криосферы, лежащим в основе 24 % поверхности суши Северного полушария. В связи с быстрым потеплением Арктики районы вечной мерзлоты в настоящий момент меняются, что имеет глобальные последствия для углеродного цикла и механизмов климатической обратной связи. Несмотря на знания о том, что в регионах вечной мерзлоты находится в два раза больше C (углерода), чем на данный момент в атмосфере.
Процесс консультаций с общественностью
Упражнения с участием общественности все чаще рассматриваются как ценный шаг к разработке будущих исследовательских приоритетов или вопросов в четко определенном научном сообществе. Сейчас стремятся достичь цели проведения эффективного группового диалога посредством разработки вопросов в режиме онлайн, за которым последовал процесс консультирования в формате "World Café". Это мероприятие проводилось в рамках семинара для молодых ученых, предшествовавшего 4-й Европейской конференции по вечной мерзлоте (EUCOP) в Эворе, Португалия.
Участникам были предоставлены инструкции в реальном времени, включая критерии, касающиеся того, что составляет вопрос исследования. Приоритет - это комбинация индивидуальных критериев. Однако, вовлекая достаточно большое число участников, субъективные причины будут отодвигаться на задний план, и набор вопросов, поставленный демократическим путем, останется нерешенным.
Выделенные вопросы для исследований в области вечной мерзлоты
Каким образом ухудшение условий вечной мерзлоты влияет на динамику ландшафта в различных пространственных и временных масштабах?
Потепление вечной мерзлоты приводит к ее деградации и различным взаимодействиям и обратной связи, протекающим в различных пространственно-временных масштабах, иногда сопровождающимся значительными изменениями в динамике ландшафта. В то время как некоторые из этих регионов медленно реагируют на долгосрочные изменения, другие могут резко отреагировать на пересечение порога. Термоэрозия и движение массы могут влиять на осадок и потоки питательных веществ. Таяние грунтовых льдов и эволюция тающих озер повлияют на гидрологию и химию воды. Эти изменения также взаимодействуют с растительностью и снежным покровом в серии сложных обратных связей на поверхности земли и в активном слое.
Как можно усовершенствовать наземные тепловые модели, чтобы лучше отразить динамику вечной мерзлоты при высоком пространственном разрешении?
В условиях быстрого потепления Арктики прогнозирование деградации вечной мерзлоты несет важное значение для выделения заинтересованных сторон инструментами, необходимыми для наблюдения и планирования будущих воздействий на окружающую среду и деятельность человека. От глобального до регионального масштаба, ряд подходов облегчил картирование наземного теплового режима и его эволюцию во времени в последние годы. Однако на местном уровне инструменты моделирования либо слишком упрощены, либо слишком сложны, чтобы их мог использовать кто-либо, кроме специалистов по моделированию.
Будущие исследования должны быть направлены на определение наиболее важных процессов, чтобы можно было разработать модели с разной степенью сложности для заинтересованных сторон в Арктике. Такие процессы, например, контролируются типом и плотностью растительности, снежным покровом, влажностью почвы и деятельностью человека, которые во многих случаях являются взаимозависимыми. Разработка моделей представления этих процессов является одной из наиболее актуальных задач для улучшения прогнозов развития экосистем вечного холода и цикла углерода.
Каким образом традиционные экологические знания могут быть интегрированы в исследования вечной мерзлоты?
Циркумполярная Арктика населена целым рядом коренных народов. Долгое время прожив в Арктике в тесном контакте с природой, они наблюдали за изменением условий вечной мерзлоты, которые могли бы дать ценную информацию ученым. Традиционные экологические знания (ТЭК) включают практику и убеждения и развиваются в результате адаптивных процессов, которые передаются из поколения в поколение путем передачи через культуру. Таким образом, узкоспециализированные знания об окружающей среде Арктики сохраняются в коллективной памяти. Успешная адаптация к изменениям окружающей среды требует целостной системной перспективы, в которую, несомненно, могут и должны внести свой вклад науки о вечной мерзлоте в случае Арктики.
Каково пространственное распределение различных типов наземного льда и насколько уязвима богатая льдом вечная мерзлота к будущим изменениям окружающей среды?
Основополагающим компонентом вечномерзлых почв является грунтовой лед. В Арктической низменности он может занимать до 80% объема почвы в верхних 20-30 м вечной мерзлоты. Количество льда и его вертикальное и боковое распределение являются центральными параметрами, определяющими тепловые, физические и геохимические свойства отложений вечной мерзлоты, а также их поведение при оттаивании. Хотя многие полевые исследования характеризуют криоструктуры, измеряют содержание грунтов и картируют распределение грунтового льда, согласованной и организованной картографической инициативы, которая используется в международных базах данных, по-прежнему не хватает. До настоящего времени Региональный центр информации по снегу и льду являлся основной базой данных по наземным условиям, но он не поддерживает непосредственный вклад полевых данных международных исследователей. Усилия по решению этой проблемы должны быть сосредоточены на применении дистанционного зондирования для классификации рельефа, а также на геофизических инструментах и бурении скважин для обнаружения подповерхностного льда.
Как инфраструктура влияет на тепловой режим и стабильность вечной мерзлоты в различных климатических условиях?
Экономическое развитие регионов с вечной мерзлотой сталкивается с многочисленными проблемами, поскольку эффективность инженерных сооружений и транспортных систем зависит от прочности постоянно мерзлых грунтов. Существует множество примеров, когда суммарное воздействие смены климата и ненадлежащие технические решения привели к необратимому ущербу или потребовали интенсивного технического обслуживания и преждевременной реконструкции.
Недавно были разработаны национальные руководящие принципы и рекомендации по адаптации инфраструктуры в районах вечной мерзлоты. Тем не менее, для создания надежных инструментов и стандартизированных руководящих принципов необходимы долгосрочные оценки этой практики. Для того чтобы облегчить оценку строительства и функционирования инфраструктуры в конкретных экологических условиях, будущие исследования должны систематически интегрировать инженерные науки о вечной мерзлоте с науками о Земле. Основная задача состоит в том, чтобы улучшить прогнозирование поведения и характеристик сооружений и действовать до развития нестабильных условий вечной мерзлоты. Испытательные полигоны в проблемных зонах вечной мерзлоты являются одним из способов решения этой проблемы.
Вместо вывода
Заключение
Этот совместный дискуссионный процесс консультаций позволил сообществу молодых ученых, исследующих вечную мерзлоту, выработать наиболее актуальные вопросы, касающиеся будущего науки о вечной мерзлоте.
Следующее поколение исследователей вечной мерзлоты видит необходимость и возможность участия в определении будущих приоритетов исследований. В рамках полярных наук молодые ученые создали мощные сети, такие как Ассоциация молодых полярных ученых (АПЕКС) и Сеть молодых исследователей вечной мерзлоты (ПМРН), которые позволили эффективно консультироваться с этим сообществом.
Приоритетным направлением является информирование общества об основных выводах в рамках диалога между исследователями и обществом. Главное внимание необходимо посвятить народам, проживающим в исследуемых регионах, живущим в вечной мерзлоте, где обмен знаниями приносит взаимную пользу науке и местным общинам.