Гидрологические последствия оттаивания вечной мерзлоты — обзор

Ключевые идеи: В данном обзоре синтезируется текущее состояние науки в области гидрологии вечной мерзлоты. Обсуждаются наблюдаемые и прогнозируемые гидрологические последствия оттаивания вечной мерзлоты. Идентифицированы задачи по характеристике, моделированию и пробелы в знаниях о системах вечной мерзлоты. Перенос результатов между различными масштабами в холодных регионах представляет собой проблему. Описаны возможности для развития области гидрологии вечной мерзлоты. Там, где вечная мерзлота присутствует, она оказывает первичный контроль на водные потоки, пути тока и распределение воды. Ожидается, что потепление климата и связанные с ним факторы изменения термического режима почв будут модифицировать распределение вечной мерзлоты, что приведет к изменению гидрологических условий, включая изменение влажности почвы, связности внутренних вод, сезонности стока и соотношения запасов воды над и под поверхностью. Область гидрологии вечной мерзлоты быстро развивается в части многомасштабных наблюдений, субповерхностной характеристикации, моделирования и интеграции с другими дисциплинами. Тем не менее получение прогностической способности для многочисленных взаимосвязанных последствий климатических изменений остается постоянной проблемой по нескольким причинам. Наблюдения гидрологических изменений были причинно связаны с оттаиванием вечной мерзлоты, но применение модельных подходов на основе процессов, необходимых для поддержки и повышения переносимости эмпирических связей, часто ограничивалось обобщенными представлениями. Ограничения вытекают из недостаточной исходной характеристики вечной мерзлоты и незамерзших гидрогеологических условий, отсутствия исторических данных и упрощений в структуре и представлении процессов, применяемых для противодействия высоким вычислительным требованиям к криогидрогеологическим моделям. Более того, отчасти из‑за высокой степени субповерхностной неоднородности ландшафтов вечной мерзлоты и неравномерности шаблонов и скоростей оттаивания, связи между различными режимами оттаивания и гидрологическими изменениями трудно масштабировать; даже траектории изменений могут различаться. В обзоре выделены перспективные достижения в характеристиках и моделировании регионов вечной мерзлоты и представлены текущие исследовательские задачи по прогнозированию гидрологических и экологических последствий оттаивания вечной мерзлоты на временных и пространственных масштабах, полезных для управленцев и исследователей.