ИСТИНА

Целью работы является создание физико-математической модели процессов тепловлагопереноса, происходящих в системе "почва-растительность-снежный покров", и взаимодействия этой системы с атмосферой - такой модели, которая была бы пригодна для описания особенностей теплового и влажностного режима компонентов этой системы в районах со сплошным распространением многолетней мерзлоты, а также в районах с сезонным залеганием снежного покрова. Основные результаты, полученные в диссертации, состоят в следующем. 1) Рассмотрено несколько подходов к описанию процессов тепло- и влагопереноса в снежном покрове. Проведены численные эксперименты с одномерной моделью взаимодействия атмосферы с деятельным слоем почвы, разработанной в ИВМ РАН, в которую последовательно включались различные версии описания процессов тепло- и влагопереноса в снежном покрове. Показано, что учет различных процессов, происходящих в снеге (таких, как просачивание сквозь снежную толщу талой воды и дождя и их замерзание, уплотнение снега под действием силы тяжести и метаморфизма, проникновение солнечной радиации в снежный покров, изменение альбедо снега), может заметно сказаться на результатах моделирования водно-эквивалентной и геометрической высоты и плотности снега, температуры почвы и распределения воды по компонентам водного баланса (сток и испарение) в их годовом ходе. 2) Эксперименты по чувствительности гидрологических характеристик суши по отношению к параметрам, характеризующим физические свойства почвы и растительности, показали, что влажность почвы наиболее чувствительна к пористости почвы, а испарение с поверхности суши и сток - к коэффициенту влагопроводности и показателю Клаппа-Хорнбергера. 3) С помощью данных систематических наблюдений, полученных на научной станции Франклин Блаффс (Аляска) в 1988 и 1990 годах и на четырех метеостанциях, расположенных в северной части Сибири,показано, что модель в принципе способна качественно и количественно воспроизводить тепловой режим многолетнемерзлых почв. Определяемая из уравнения баланса тепла температура подстилающей поверхности весной, летом и осенью хорошо согласуется с наблюдаемой; зимой же она расходится с данными наблюдений, иногда значительно. В некоторых ситуациях качество воспроизведения температуры поверхности снега можно улучшить за счет более точного описания процессов турбулентного обмена в приземном слое атмосферы в условиях устойчивой стратификации, характерной для таких континентальных регионов как Сибирь. Наилучшее же согласие результатов моделирования и данных наблюдений получено в экспериментах, в которых учтены эффекты как турбулентности, так и облачности (воздействующей на приземный поток длинноволновой радиации). 4) Выявлена большая чувствительность температуры почвы и глубины сезонного оттаивания к геометрической толщине снежного покрова. Включение в схему тепло- и влагопереноса в снеге расчета процесса его уплотнения под действием метаморфизма и силы тяжести существенно повлияло на качество воспроизведения глубины активного слоя (с учетом этих процессов она уменьшается в 2 - 3 раза и значительно лучше отражает наблюдаемые тенденции). Кроме того, такого же рода чувствительность глубины активного слоя обнаружена и к изменению толщины мохово-лишайникового покрова и торфяного слоя, которые в естественных условиях имеют сравнительно небольшой вертикальный размер.