Ученые рассчитали пути движения взвесей — мелких твердых частиц — в бассейнах крупнейших рек северной Евразии — Оби, Енисея и Лены. Поскольку речные взвеси переносят такие опасные соединения как тяжелые металлы, а также определяют вынос материкового углерода в составе органических соединений в Мировой океан, данные о причинах, по которым твердые частицы попадают в воду, позволят прогнозировать последствия климатических изменений и антропогенного воздействия в Арктике. Результаты исследования, поддержанногогрантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Catena.
Крупные реки, такие как Обь, Енисей и Лена, играют огромную роль в водном балансе арктических морей и, следовательно, в формировании климата Арктики. Вместе с водой, теплом и растворенными веществами реки выносят в Арктику твердые частицы, также называемые речными наносами, которые составляют важную часть химического стока. В состав наносов входят опасные соединения, например, тяжелые металлы. Кроме того, взвеси переносят продукты таяния вечной мерзлоты, в частности, захороненные в ней органические вещества, вынос которых в моря в условиях изменения климата увеличивается. В связи с этим ученые отслеживают количество и происхождение твердых частиц, переносимых реками. Однако российские реки, даже самые крупные, до сих пор остаются плохо изученными, хотя именно они определяют значительную часть процессов в Арктике.
Исследователи из Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова(Москва) оценили вклад различных компонентов в образование наносов трех крупных сибирских рек — Оби, Енисея и Лены, в сумме покрывающих 14% площади всей Евразии. Авторы смоделировали процессы разрушения почвы (эрозии) на водосборах рек (территорий, с которых в реки поступает вода), составили геоинформационные модели, отображающие степень размыва берегов, и оценили объемы наносов, накапливающихся на склонах, поймах и в водохранилищах.
На основе полученных данных ученые определили скорость разрушения почвенного покрова каждой территории. Оказалось, что в наибольшей степени почвенной эрозии подвергается водосбор реки Обь: здесь смыв почв более чем в полтора раза превышает значения, характерные для водосборов Лены и Енисея. Это объясняется тем, что верховья Оби имеют более благоприятные климатические условия, в связи с чем в большей степени используются для сельского хозяйства, которое усиливает процессы почвенной эрозии.
Кроме того, созданные геоинформационные модели позволили оценить скорости размыва берегов на этих огромных территориях и определить объемы грунтов, которые попадают в реки за счет изменения их русел. Так, деградация вечной мерзлоты приводит к ускорению русловой эрозии, а, следовательно, и большему поступлению наносов в реки. Ученые считают, что именно этим и можно объяснить тот факт, что русловая эрозия на Лене практически в два раза превышает подобные показатели, характерные для Оби, и почти в десять раз — Енисея. Также, опираясь на результаты математических расчетов, авторы заключили, что в нижних течениях рек — то есть местах, примыкающих к океану, — русловая эрозия оказывает больший вклад в формирование наносов, чем размыв почв на прилегающих территориях.
При этом современные объемы речного стока не в состоянии справиться с количеством материала, попадающего в реки в результате размыва почв и берегов рек. Из-за этого более 90% всех наносов не достигает нижних течений и задерживается на склонах, в поймах и руслах рек.
«Материк и океан находятся в постоянном взаимодействии. В Арктике, в зоне вечной мерзлоты, за счет потепления скорости этого взаимодействия растут —реки активнее «питают» арктические моря. Современные технологии и базы данных впервые дали возможность ответить на вопрос: откуда, сколько и как в арктические моря поступают наносы с территорий бассейнов Оби, Енисея и Лены, а это 14% площади Евразии. Эти фундаментально значимые оценки позволят прогнозировать риски переноса реками загрязняющих веществ и их изменения в будущих климатических условиях», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Сергей Чалов, доктор географических наук, доцент кафедры гидрологии суши МГУ имени М. В. Ломоносова.