Аннотация результатов, полученных в 2019 году
В рамках реализации первого этапа Проекта были проведены полевые измерения, лабораторные и камеральные исследования. В ходе выполнения полевых работ на Восточной Чукотке был выполнен мониторинг параметров сезонноталого слоя (СТС) на стационарных площадках «Лаврентия» и «Лорино», расположенных вблизи одноимённых поселений, проведено тестовое бурение неглубоких скважин, выполнены маршрутные описания эталонных участков растительности и выполнены описания пластовых льдов в береговых обнажениях. В период проведения лабораторных анализов и камеральных исследований была выполнена обработка собранных полевых данных, проведён анализ изотопного состава кислорода из подземных льдов, выполнена тестовая классификация почвенно-растительных покровов территории исследований, по радиоснимкам проведён расчет значений вертикальных смещений поверхности, проведена закупка цифровых логгеров и термометрических кос, подготовлена одна публикация в издании, индексируемом Scopus. Исследования параметров СТС на мониторинговых площадках Восточной Чукотки показали, что глубина сезонного оттаивания в 2019 г. была выше среднемноголетней на 13-22%, что подтвердило сохраняющийся тренд к увеличению мощности СТС (0,7-1,9 см/год). Осадка поверхности почвы на площадках мониторинга за 2019 год составила 3,4 см, что значительно выше средних значений за 2012-2019 гг. (2,0 см/год). Массив полевых наблюдений за осадкой почвы в 2012-2019 гг. позволил получить зависимость удельной осадки (см/м) оттаивающих пород от глубины оттаивания, демонстрирующую экспоненциальный рост значения осадки по мере приближения фронта оттаивания к кровле промежуточного слоя. Такая зависимость свидетельствует о том, что в будущем, по мере роста температуры воздуха, мощность СТС будет увеличиваться, сливаясь и промежуточным горизонтом, а необратимая осадка поверхности будет прогрессировать, формируя эрозионные формы рельефа. Измерение площади проективного покрытия и видового состава растительности для мониторинговых площадок в 2019 г. показало, что за последние 7 лет для «Лаврентия» проективное покрытие осоки (доминирующий вид) находится в пределах многолетних вариаций, а покрытие карликовой ивы (второй по распространению вид растительности) немного снижается, а для «Лорино» доля осок и голубики (доминирующие виды) увеличилась на 4%, подвинув сфагнум и другие зелёные мхи, чья доля в проективном покрытии сократилась с 10 до 7%. Данные термического режима приповерхностного слоя пород за 2018-2019 гг. показывают, что промерзание СТС осенью 2018 года шло стремительно: сезонноталый слой полностью промёрз за 16 дней. Температура пород весной поднялась до 0°С в середине мая, однако из-за фазовых переходов (нулевая завеса), оттаивание началось в начале июня. Среднегодовая температура вблизи подошвы СТС составила -1,3°С, а температура поверхности оказалась в пределах положительных значений: +0,16°С. Переход среднегодовой температуры верхних слоёв почвы через 0°С свидетельствует о том, что многолетнемёрзлые породы в районе исследований термически неустойчивы. Продолжение восходящего тренда среднегодовой температуры воздуха, прогнозируемое Межправительственной группой экспертов по изменению климата (МГЭИК), вероятно, приведёт к интенсивному оттаиванию мерзлоты с поверхности. В ходе выполнения маршрутных исследований было обнаружено и описано два обнажения пластовых льдов. Залежь пластового льда в 5 км к югу от с. Лаврентия («залежь-1») вскрывалась на побережье, во вложенном термоцирке, прорезающем более старый, на высоте около 7 м н.у.м. Видимая мощность пласта достигает 9 м, а ширина – 22 м. Пласт перекрыт тонким слоем (0,9-3,1 м) валунного суглинка, почти полностью оттаивающего к лету. В северной части разреза нижняя часть перекрывающего суглинка была в мёрзлом состоянии – вероятно, это фрагмент промежуточного горизонта, который успел сформироваться в период между формированием основного (первичного) криогенного оползня и образованием вложенного, обнажившего пласт льда. Пласт льда, обнажившийся в береговом термоцирке в 2,5 км к северу от с. Лаврентия («залежь-2»), имеет более скромные размеры: видимая мощность оставляет около 2 м, а ширина – около 10 м. Пласт перекрыт двухметровой пачкой слабосортированного валунного суглинка. На верхнем контакте со льдом, отложения мёрзлые, но слабольдистые, что может говорить о прогрессирующем процессе оттаивания пород сверху в предыдущие тёплые сезоны. Обе залежи имеют, по-видимому, внутригрунтовый (инъекционный или инъекционно-сегрегационный) генезис. В результате проведения тестовых буровых работ было пройдено 4 неглубоких скважины. Как показано на литологических колонках, грунты в районе площадки Лаврентия с поверхности сложены оторфованным суглинком, переходящим в чистый сизый суглинок, иногда с включениями обломков. Переходный слой хорошо фиксируется на всех скважинах, особенно на 2019-02 и 2019-03, где ниже подошвы СТС зафиксировано чередование прослоек торфа и суглинка со льдом. Анализ изотопного состава кислорода из воды из скважин показал, что значения δ18O варьируют в пределах –11,5.. –14,0‰, при этом изотопный состав с увеличением глубины становится более лёгким (градиент примерно 2,0-2,5‰/м). Такое распределение может быть связано, с одной стороны, с фракционированием тяжёлых и лёгких изотопов кислорода в процессе сезонного промерзания-оттаивания пород. С другой стороны, это объясняется миграцией более лёгких изотопов под действием температурных колебаний в промежуточном и переходном слое, в результате которых увеличивается влажность верхних горизонтов многолетнемёрзлых пород. Резкие всплески на изотопно-кислородной кривой на глубинах 0,8-0,9 м (а в скважине 2019-03 ещё и на глубине 1,2 м), вероятно, связаны с проникновением летних, более тяжёлых в изотопном плане, осадков во время сезонов с экстремально глубоким протаиванием. Выраженность пиков усиливается за счёт последующего истощения лёгких изотопов на этих глубинах в результате миграции в нижележащие горизонты. Таким образом, литологический состав керна вкупе с изотопными данными позволяют определить мощность промежуточного высокольдистого горизонта в указанных скважинах: для 2019-01 и 02 его подошва достигнута не была, а видимая мощность составила около 0,3 м и 0,4 м, соответственно; для 2019-03 забой скважины, вероятно, совпал с его подошвой, а мощность составила 0,5 м; для 2019-04 он находился на глубинах 0,6-0,9 м (мощность 0,3 м). Сравнение состава стабильных изотопов кислорода из полученных кернов с другими залежеобразующими подземными льдами, обнаруженными в регионе исследований, показали, что значения δ18O в них заметно отличаются. Если для льда из скважин эти значения варьируют в пределах –11,5.. –14,0‰, то для повторно-жильных льдов δ18O колеблется в пределах –14,3..–18,0‰, а для пластовых –16,2..–22,4‰. Изотопный состав залежи-2, обнаруженной в 2019 году, варьирует в пределах –18,2..–19,0‰ Таким образом, состав стабильных изотопов кислорода во льду промежуточного слоя заметно тяжелее, чем в других подземных льдах, что может использоваться в качестве диагностического признака при интерпретации данных кернового бурения. Подготовлена карта смещений поверхности района исследований за тёплый период 2019 г. Для большей части территории характерна осадка поверхности не более, чем на 4 см за сезон. В юго-восточной части карты (участок 1) отмечены участки с величиной просадок более 6 см. Этот участок находится в непосредственной близости от расположения залежи-1 пластовых льдов, что, вероятно, связано с оттаиванием пластовых льдов с поверхности и образованием криогенного оползня или серии оползней. Результаты исследований также зафиксировали осадку дорожного полотна на аварийном участке дороги «Лаврентия-Лорино» (участок 2), который был отсыпан материалом с большой долей глинистых частиц и в течение летнего периода 2019 года подвергался деформациям.

Аннотация результатов, полученных в 2020 году
В рамках выполнения 2 этапа проекта была организована экспедиция в район Восточной Чукотки, где расположено ключевой полигон исследований. В рамках полевых исследований был проведен ряд работ: мониторинговые исследования параметров сезонноталого слоя в пределах стационарных площадок полигона, керновое бурение неглубоких скважин, захватывающих сезонноталый слой, переходный сильнольдистый слой и верхний горизонт многолетнемёрзлых пород, ландшафтные полевые описания, изучение естественных обнажений пластовых льдов и вмещающих мёрзлых пород, а также обследование подземных хранилищ пищевых продуктов в национальном селе Лорино (https://www.rgo.ru/ru/article/v-selah-chukotki-proshla-ekspediciya-po-izucheniyu-vechnoy-merzloty; https://www.ks87.ru/139/165/11899.html; https://prochukotku.ru/20201004/11633.html). Результаты экспедиции позволили получить уникальные сведения о текущем состоянии сезонноталого слоя и многолетнемёрзлых пород, параметрах и генезисе пластовых льдов, а также о ландшафтно-геоморфологическом разнообразии территории. После обработки полученной информации, анализа данных дистанционного зондирования Земли и лабораторных исследований собранных образцов были получены следующие результаты: 1) Сохраняется многолетний тренд увеличения мощности сезонноталого слоя почвы: глубина сезонного оттаивания растёт ежегодно на 0,7-1,6 см/год. Уточнён механизм осадки поверхности при летнем оттаивании пород в естественных условиях: после экстремально глубокого оттаивания почвы на следующий год наблюдается пониженная скорость осадки поверхности. Таким образом, скорость деградации льдистых мёрзлых пород в зависимости от погодных характеристик может обладать марковским свойством. 2) В результате изучения естественных обнажений мёрзлых пород, вмещающих залежи пластовых льдов было определено, что состав стабильных изотопов кислорода (δ18О) в них варьирует в пределах –19‰..–17‰ без отчётливого градиента по вертикали. Криолитологический анализ этих и других залежей пластовых льдов в регионе исследований позволили заключить, что, вероятнее всего, лёд образовывался в результате эпигенетического промерзания моренных отложений с инъекцией грунтовых вод. По всей видимости, пластовые льды приморских равнин Восточной Чукотки приурочены к валунно-суглинистым моренным отложениям нижнего и среднего плейстоцена и имеют значительно более молодой (вероятно, позднеплейстоценовый) возраст по сравнению с вмещающими породами. 3) На основании исследования четвертичных отложений и рельефа в пределах полигона путём анализа данных бурения, изучения литературных источников и материалов инженерных изысканий прошлых лет была составлена геоморфологическая карта полигона масштабом 1:100 000. Предгорья и склоны гор, сложенных скальными породами или относительно тонким рыхлым чехлом обломочных отложений, обрамлены системой горизонтальных поверхностей различного возраста и генезиса, определяющих геоморфологическое разнообразие приморских равнин Восточной Чукотки. К наиболее древней горизонтальной поверхности относится водно-ледниковая увалистая равнина на востоке полигона, сложенная мореной Оляйонского оледенения. Наиболее молодыми поверхностями считаются русла, поймы и дельты рек, а также морские пляжи и косы. 4) В результате анализа данных кернового бурения в пределах ключевого полигона исследований на Восточной Чукотке были выявлены значительные вариации параметров переходного слоя. В зависимости от геоморфологического уровня и состава отложений, мощность переходного слоя может составлять от 0,1 до 1,0 метра, его весовая влажность варьируется в широких пределах: от 70-150% в суглинках до 1000% в торфах. Примечательно, что состав стабильных изотопов воды (δ18О) в переходном слое по всех скважинах идентичный и варьирует от -11,4 до -14,0‰, что значительно тяжелее изотопного состава подземных залежеобразующих льдов (-16..-20‰). Таким образом, наряду с криолитологическим подходом, изотопно-кислородный метод также позволяет маркировать переходный слой и отделять его от многолетнемёрзлых пород. 5) Составленная ландшафтная карта полигона исследований позволила выделить 33 природно-территориальных комплекса ранга урочище и выявить взаимосвязь геолого-геоморфологических условий и почвенно-растительных комплексов. На скальных вершинах и склонах распространены гольцы, каменистые пустыни и куртинные разнотравные тундры на примитивных почвах. В наиболее благоприятных местах появляются альпийские осоково-разнотравные луга. Типичнотундровые почвенно-растительные ассоциации встречаются на пологих предгорьях начиная с высоты 150-200 м н.у.м. и в комплексе террас. Это мелкокустарничковые, травяно-моховые и кочкарные тундры в сочетании с гипново-осоковыми болотами и луговинами на тундровых глеевых, торфянисто-перегнойных и перегнойно-торфяно-болотных почвах. Интразональные типы почвенно-растительных сообществ приурочены к поймам и дельтам рек, имеющим режим периодической смены увлажнения. Эти участки заняты осоково-моховыми луговинами, иногда с участием стелющихся ивняков на аллювиальных глееватых, торфянистых и торфяно-глеевых почвах. Отдельно в пределах полигона выделяются каменистые русла рек, морские галечниковые пляжи и косы, где отсутствует выраженная растительность. 6) С целью определения реакции ландшафтов на потенциальное антропогенное нарушение или прогнозные климатические изменения была разработана методика оценки устойчивости природно-территориальных комплексов. Было выделено 4 основных фактора, которые могут влиять на состояние криолитогенной основы ландшафтов и снижать его устойчивость, что выражается в активизации криогенных процессов.: 1) влажность (льдистость) подстилающих пород (W); 2) литологический состав отложений сезонно-талого слоя (L); 3) снижение защитных свойств почвенно-растительного покрова (P); 4) скорость самовосстановления растительного покрова (S). На основе разработанной методики все представленные ландшафты были классифицированы в 4 группы устойчивости: устойчивые, относительно устойчивые, относительно неустойчивые и неустойчивые. Устойчивые ландшафты занимают 31,7% территории полигона. Это вершинные поверхности и горные склоны различной крутизны, а также участок ледниково-морской террасы, занятый каменистыми тундрами на горных примитивных почвах. Слабоустойчивых ландшафта всего два: средние склоны гор, покрытые кочкарными пушицево-осоковыми тундрами и осоково-моховые луговины с участием стелющихся ивняков в пределах речных пойм. Доля слабоустойчивых ландшафтов составляет 13,3%. Относительно неустойчивые ландшафты занимают треть (34,5%) территории полигона и представлены равнинными участками. Неустойчивые ландшафты занимают 19,2% территории и характеризуются крайне высокой восприимчивостью к нарушениям, обусловленной как высокой льдистостью подстилающих пород, наличием залежеобразующих льдов, суглинистым составом грунта, так и слабыми протекторными свойствами и низкой восстанавливаемостью растительных покровов. 7) Подземные хранилища пищевых продуктов в коренных сёлах Восточной Чукотки (лéдники) могут служить косвенным признаком деградации многолетнемёрзлых пород. Мониторинг температуры в леднике села Лорино показал, что в последние годы температура воздуха в подземных камерах растёт со скоростью 0,024-0,036°С за 10 лет, в то время как температура наружного воздуха растёт со скоростью 0,3°С за 10 лет. Пониженная скорость роста температуры внутри хранилища поддерживается за счёт зимнего пассивного вентилирования камер холодным воздухом.