В Центральной Якутии широко распространен ледовый комплекс, приуроченный к межаласному типу местности, формирование которого произошло в плейстоцене. В условиях глобального потепления климата актуально изучение реакции и устойчивости мерзлотных ландшафтов к климатическим изменениям в будущем. При нарушении условий теплообмена происходят разрушительные криогенные процессы, такие как термокарст и термоэрозия, в особенности при техногенных воздействиях. На территории исследования распространены аласы, образовавшиеся в основном в голоценовом оптимуме при протаивании ледового комплекса. Для составления прогнозных моделей и карты распространения температур грунтов при прогнозируемом потеплении климата проанализированы климатические данные семи метеостанций и теплофизические характеристики пород типичного для исследуемого района криолитологического разреза межаласья, произведена верификация моделей. Исследуемая область – хорошо дренируемые приводораздельные пространства лесных межаласий. Результаты моделирования отражают динамику температур и глубины протаивания ледового комплекса при потеплении климата по известным климатическим сценариям: при повышении средней годовой температуры воздуха на +2 ℃/100 лет, +3 ℃/100 лет, +4 ℃/100 лет с учетом увеличения снежного покрова на 10 и 30 %,также без учета изменения количества осадков. По результатам моделирования, протаивание ледового комплекса может начаться при повышении средней годовой температуры воздуха на 4 ℃ с неизменным количеством осадков, при повышении на 3 ℃ с увеличением осадков на 10 % и при повышении на 2 ℃ с увеличением осадков на 30 %. Выделены два типа территорий по устойчивости к протаиванию ледового комплекса при климатических изменениях: неустойчивые и устойчивые. На участках неустойчивого типа протаивание ледового комплекса может начаться при увеличении средней годовой температуры воздуха на +3 ℃
Central Yakutia is distinguished by the widespread presence of highly ice-rich permafrost dating back to the Pleistocene epoch, commonly known as the Ice Complex. In the context of global climate warming, it is essential to evaluate the sensitivity and response of permafrost-dominated landscapes to projected climatic changes. The Ice Complex sediments are primarily found in the interalas terrain type. Disruptions to the surface energy balance, particularly those associated with human activities, often lead to destructive cryogenic processes, such as the rmokarst and thermal erosion. Alases are prevalent in the region, most of which formed during the Holocene Optimum as a result of the thawing of the Ice Complex. In this study, we analyzed climatic data from weather stations and the thermophysical characteristics of soil samples collected from interalas sites to develop predictive models and compile maps of future soiltemperatures under projected climate warming scenarios. Moreover, we conducted model verification. The simulations were based on climatic data from seven meteorological stations and a cryolithological profile representative of the interalas terrain. The study area is a well-drained, forest-covered upland. The simulation results project the dynamics of ground temperatures and active layer thickness in the Ice Complex under three climate warming scenarios for the year 2100: an increase of +2 °C, +3 °C, and +4 °C per century, along with increases in snow cover of 10% and3 0%, with no change in precipitation. The findings indicate that thawing of the Ice Complex will commence at a warming of 4 °C with no change in precipitation, at 3 °C with a 10% increase in precipitation, and at 2 °C with a 30%increase in precipitation. Additionally, we classified the terrain into two categories based on susceptibility to Ice Complex degradation due to climate change: unstable and stable. In unstable areas, thawing of the Ice Complex is projected to begin with a +3°C increase in mean annual air temperature

Региональные сценарные климатические прогнозы требуют знания исходного "базового климата", в частности, пространственного распределения годовой суммы осадков в современных климатических условиях в пределах региона. Данные о годовой сумме осадков за период с 1961 по 2020 г. по 40 метеостанциям на территории Республики Саха(Якутия) использованы для оценки точности моделей реанализа CRU TS, ERA5-Land, GPCC, NCEP-NCAR, PREC/Lи JRA55 и выбора оптимальной модели реанализа. Оценка точности реанализа выполнялась сравнением данных наблюдений со значением поля реанализа в пикселе, в котором расположена метеостанция. В статистическом анализе использовались метрики сходства: коэффициент конкордации Лина, индекс согласия Вильмота, тау-критерий Кендалла, среднеквадратичная ошибка. Интерполяционные модели реанализа (CRU TS, GPCC, PREC/L) точнее воспроизводят наблюденные данные, тогда как модельные реанализы завышают сумму осадков на 100 мм/год и более (от 30 до 50 %), а также недооценивают изменение суммы осадков. Модель GPCC наиболее точно воспроизводит наблюдения, однако при этом имеет признаки "переподгонки", наиболее значимый из которых – отрицательная пространственная корреляция среднемноголетних полей годовой суммы осадков за разные климатические периоды. В результате оптимальной для территории РС(Я) по годовой сумме осадков признана модель CRU TS 4, точнее прочих воспроизводящая изменение суммы осадков. Модель CRU TS 4 допустимо использовать в качестве модели "базового климата". По данным CRU TS 4, среднегодовая сумма осадков на территории РС(Я) в 1991–2020 гг. составляет293 ± 92 мм; в 1961–1990 гг. она была равна 285 ± 81 мм. Между двумя климатическими периодами, следовательно, годовая сумма осадков в РС(Я) выросла на 8 ± 18 мм, что не является статистически значимой величиной
Regional scenario-based projections require a comprehensive understanding of baseline climatic conditions, particularly the spatial distribution of total mean annual precipitation within the region. Precipitation data from 40 meteorological stations across the Republic of Sakha (Yakutia) for the period from 1961 to 2020 were used to evaluate the performance of modern reanalyses: CRU TS, ERA5-Land, GPCC, NCEP-NCAR, PREC/L, and JRA55. The performance of each model was assessed by comparing the observed mean annual precipitation to the reanalysis field values in pixels corresponding to the locations of the observation points. The statistical assessment employed Lin’s coefficient of concordance, Wilmott’s index of agreement, Kendall’s tau, and the root mean square error. Interpolation-based models (CRU TS, GPCC, PREC/L) demonstrated a superior ability to reproduce observed total precipitation, where as modeling-based reanalyses tended to overestimate it by more than 100 mm/year, or by 30% to 50%. The GPCC reanalysis exhibited the best performance when compared to observations; however, it appeared to be significantly over fitted, as evidenced by a substantial negative spatial correlation between total precipitation coverages for the periods from 1961 to 1990 and 1991 to 2020. Consequently, the interpolation uncertainty associated with overfitting precludes the use of GPCC data as a reliable benchmark. Ultimately, the CRU TS 4 reanalysis was determined to be optimal as a baseline for total precipitation coverage. According to CRU TS 4 data, the mean annual precipitation across the Republic of Sakha (Yakutia) was 285 ± 81 mm for the period from 1961 to 1990 and 293 ± 92 mm for 1991 to 2020,indicating an insignificant change of 8 ± 18 mm. Thus, between the two climatic periods, the annual precipitation in the Republic of Sakha (Yakutia) increased by 8 ± 18 mm, a change that is not statistically significant

Мониторинг состояния многолетнемерзлых пород, в который входят наблюдения за изменениями глубины их сезонного протаивания и температуры, проводится с прошлого столетия и имеет широкое географическое распространение. Однако, увеличение суммы среднесуточных положительных температур воздуха и среднегодовой температуры воздуха приводит к резкой активизации криогенных процессов на севере Западной Сибири. С 2016 г. на Пур-Тазовском междуречье проводятся детальные комплексные исследования многолетнемерзлых полигональных торфяников. С 2021 г. организован мониторинг развития полигонального рельефа и верхней части многолетнемерзлых пород под влиянием природных процессов на полигональных торфяниках по берегам озер. Проведена оценка изменений полигонального рельефа в зоне взаимодействия торфяник–озеро на полигональных торфяниках в результате проявления экзогенных процессов на фоне современных климатических колебаний. Основу проделанной работы составили полевые методы и подходы, включающие организацию мониторинговых площадок для наблюдения за состоянием геокриологических условий и съемку с применением беспилотного летательного аппарата для оценки изменений рельефа и проявлений криогенных процессов на берегах озер. Результаты полевых наблюдений обрабатывались с использованием как классических статистических методов, таки специального программного обеспечения для обработки получаемых по результатам беспилотной съемки ортофотопланов и цифровых моделей рельефа и их сопоставления с космическими снимками. Определено несколько климатических и ландшафтных факторов, влияющих на полигональные торфяники в зоне взаимодействия торфяник–озеро. Накопленные данные мониторинга на нескольких участках в этой зоне в сочетании с результатами мониторинга ключевых торфяников района исследований позволили сделать предварительный вывод об общей зависимости деградации полигональных торфяников по берегам озер, вызываемой волновым воздействием озерной воды, от розы ветров района исследований на фоне современных климатических колебаний и от ландшафтно-геоморфологических условий мониторинговых площадок
Since the last century, the monitoring of permafrost rocks, which involves observing changes in the depth of seasonal thawing and temperature, has been conducted across a wide geographical area. However, an increase in the cumulative average daily positive air temperatures and the average annual air temperature has significantly activated cryogenic processes in the northern part of Western Siberia. Since 2016, extensive and thorough research on permafrost polygonal peatlands has been undertaken in the Pur-Taz interfluve area. In 2021, a study was initiated to observe changes in polygonal relief and the upper layers of permafrost, which are affected by natural processes occurring in peatlands near lake shores. An assessment of changes in polygonal relief in the peatland–lake interaction zone of polygonal peatlands has been conducted as a result of exogenous processes against the background of modern climatic fluctuations. This study used field methods and approaches, including the establishment of monitoring sites to observe geocryological conditions and the use of unmanned aerial vehicles to assess changes in relief and manifestations of cryogenic processes along lake shores. The results of the field observations were analyzed using both classical statistical methods and specialized software for processing orthophotoplans and digital terrain models obtained from unmanned surveys. These findings were subsequently compared with satellite images. Several climatic and landscape factors affecting polygonal peatlands in the peatland-lake interaction zone were identified. Thus, the accumulated monitoring data from multiple sites within this zone, combined with results from key peatlands in the research area, allowed us to draw preliminary conclusions regarding the general dependence of polygonal peatland degradation along lake shores on the wave action of lake water, which is influenced by the wind rose of the research area. This degradation occurs against the background of contemporary climatic fluctuations and the differentiation of other contributing factors, including the landscape-geomorphological conditions of the monitoring sites

Исследованы не изученные ранее почвы широко распространенных в Центральной Якутии песчаных массивов - тукуланов. Почвообразующими породами на больших площадях региона выступают древнеаллювиальные легкие по гранулометрическому составу почвообразующие породы дочетвертичного возраста. В голоцене на этих породах начала формироваться светлохвойная тайга, но большие площади вдоль долин рек оставались без растительного покрова и были заняты крупными массивами перевеваемых песков. В настоящее время в условиях происходящих естественных (динамика климата) и антропогенных воздействий (лесные пожары, вырубки и промышленное освоение) происходит заметное расширение безлесных пространств и наблюдается формирование молодых массивов перевеваемых песков. При этом, с одной стороны, наблюдается погребение естественного почвенного покрова, а с другой - эоловая деградация почв на лишенных растительного покрова площадях. Целью данной работы стало исследование свойств основных типов почв, сформированных как на динамичных, так и на закрепленных растительностью участках тукуланов Лено-Вилюйского междуречья. Во время маршрутных исследований применялись сравнительно-географический и профильно-генетический методы, определение основных физико-химических параметров почвы выполнялось с помощью общепринятых в почвоведении методик. Исследования показали, что на территории распространения легких по гранулометрическому составу пород эолово-древнеаллювиального генезиса распространены мерзлотные боровые песчаные почвы с простым слабодифференцированным и сложным полициклическим профилями. Последние характеризуются признаками погребения. На относительно более увлажненных послепожарных участках строение почвы и ее свойства могут быть осложнены также криотурбационными процессами. Все почвы преимущественно слабокислые, малопродуктивные, характеризуются небольшой суммой обменных оснований и очень низким содержанием гумуса. Криотурбированная почва среднекислая, отличается более выраженными признаками иллювиирования железа и равномерным распределением органического вещества в трансформированной части профиля. Замещение типичных таежных ландшафтов "пустынными" поверхностными образованиями полностью трансформирует растительно-почвенный покров территории, отрицательно влияя на продуктивность экосистемы.
This study investigates previously unexamined soils of the widespread sand massifs, known as tukulans, in Central Yakutia. The parent materials across large areas of the region consist of ancient alluvial deposits with light granulometric composition, dating back to the Quaternary period. During the Holocene, light-coniferous taiga began to form on these deposits; however, extensive areas along river valleys remained devoid of vegetation and were occupied by vast mass of wind-blown sands. Currently, under the influence of natural factors (climate dynamics) and anthropogenic impacts (forest fires, logging, and industrial development), there is a noticeable expansion of treeless areas, accompanied by the formation of young sand massifs. Simultaneously, the natural soil cover undergoes burial, whereas in areas devoid of vegetation, soils experience Aeolian degradation. The aim of this study was to analyze the composition and properties of the main soil types formed in both dynamic and those stabilized by vegetation within the Lena-Vilyui interfluve tukulans. The study employed comparative-geographical and profile-genetic methods, with the determination of key physicochemical soil parameters conducted using standard soil science methods. Results indicate that in areas dominated by light granulometric aeolian-ancient alluvial deposits, permafrost pine forest sandy soils with simple, weakly differentiated, complex polycyclic profiles are widespread. These profiles exhibit signs of burial. In relatively more humid post-fire areas, soil structure and properties are further influenced by cryoturbation processes. All soils are predominantly slightly acidic, characterized by low exchangeable base content and low humus levels. Cryoturbated soils are moderately acidic and display more pronounced iron illuviation and a uniform distribution of organic matter in the transformed soil profile. The replacement of typical taiga landscapes with “desert”-like surface formations drastically alters the vegetation and soil cover of the area, negatively affecting the ecosystem’s productivity.

Тепловая защита инженерных сооружений является важной проблемой для современного строительства в криолитозоне. Целью работы являлось получение критерия экономической целесообразности использования новых теплоизоляционных материалов вместо традиционно используемых материалов для тепловой защиты инженерных объектов. Рассмотрено два случая: полной замены одного материала другим и комбинированного использования традиционного и нового теплоизоляционного материалов. В качестве критерия использовано отношение затрат на материалы для достижения нормативного термического сопротивления всей теплоизоляционной конструкции. Получены новые показатели связи между экономическими и теплофизическими характеристиками материалов, в частности, между удельной стоимостью теплоизоляционных материалов (стоимость единицы объема) и их коэффициентом теплопроводности. Для общности анализа введены новые показатели: ценовой симплекс; тепловой симплекс; симплекс термического сопротивления. Установлено, что, с экономической точки зрения, использование новых материалов вместо традиционных будет оправдано в том случае, когда отношение стоимостей нового и традиционного материала не будет превышать обратной величины отношения их коэффициентов теплопроводности (т. е. при условии, что ценовой симплекс будет ниже обратной величины теплового симплекса). Приведены конкретные примеры применения разработанной методики при оценке целесообразности использования тонкопленочных теплоизоляционных материалов вместо минеральной ваты для достижения равного теплозащитного эффекта. Показано, что при существующей стоимости тонкопленочных материалов их использование обойдется в десятки раз дороже традиционной тепловой защиты с помощью минеральной ваты даже при существенном снижении ее термического сопротивления за счет увлажнения в период эксплуатации. Результаты вариантных расчетов позволяют наглядно убедиться в установленной новой закономерности связи экономических и теплофизических характеристик теплоизоляционных материалов.
The aim of this study was to establish criteria for the economic feasibility of using new thermal insulation materials in place of traditionally used materials for the thermal protection of engineering structures. Two scenarios were considered: the complete replacement of one material with another and the combined use of traditional and new thermal insulation materials. The criterion used was the ratio of the cost of materials required to achieve the standard thermal resistance of the entire insulation system. New indicators describing the relationship between the economic and thermophysical properties of materials were developed, particularly relating the specific cost of thermal insulation materials (cost per unit volume) to their thermal conductivity coefficient. To generalize the analysis, novel indicators were introduced: price simplex, thermal simplex, and thermal resistance simplex.We concluded, from an economic perspective, the use of new materials instead of traditional ones is justified if the ratio of the costs of the new and traditional materials does not exceed the reciprocal of the ratio of their thermal conductivity coefficients-that is, if the price simplex is lower than the reciprocal of the thermal simplex. Specific examples demonstrate the application of this methodology in evaluating the feasibility of using thin-film thermal insulation materials instead of mineral wool to achieve equivalent thermal protection. The analysis shows that, at current prices, thin-film materials are tens of times more expensive than traditional mineral wool insulation, even when accounting for a significant reduction in mineral wool’s thermal resistance due to moisture during operation. The results of these calculations clearly illustrate the newly established relationship between the economic and thermophysical characteristics of thermal insulation materials.

Оценка устойчивости ландшафтов к современному потеплению климата - один из основных острых вопросов современности. Наблюдаемая в настоящее время активизация криогенных процессов в Центральной Якутии, особенно на нарушенных и антропогенных ландшафтах, показывает актуальность проблемы. Целью исследований является оценка термической устойчивости мерзлотных ландшафтов Центральной Якутии в условиях усиливающегося потепления климата, начиная с 1970-х годов. Основой для оценки послужили результаты натурных наблюдений за температурой многолетнемерзлых пород в слое годовых теплооборотов за период 1981-2023 гг., данные метеостанций по температуре воздуха на высоте 2 м и почвы на глубине 1,6 м. Мониторинг, включая создание сети, наблюдения на стационарах и мониторинговых участках Института мерзлотоведения имени П.И. Мельникова СО РАН, и анализ полученных данных в контексте изменения климата были основными методами исследований. Были оценены пространственно-временные изменения мощности деятельного слоя и среднегодовой температуры пород в слое годовых теплооборотов и их тренды как показатель отклика на потепление климата. Проведен региональный анализ изменчивости коэффициента термической устойчивости (Кα) многолетнемерзлых пород в девяти типах местностей по температурным данным на подошвах деятельного слоя и в слое годовых теплооборотов (глубина 10 м). Положительные значения Кα, превышающие 1,0, свидетельствуют о деградации многолетнемерзлых пород, встречаются и отрицательные тренды, которые связаны с изменениями режима снегонакопления и биомассы экосистем. Оценка термической устойчивости мерзлотных ландшафтов затрагивает важные аспекты природы окружающей среды и социально-экономической устойчивости Центральной Якутии. Результаты исследований могут быть использованы государственными органами по планированию развития территорий, природоохранными организациями, хозяйствующими субъектами и образовательными заведениями.
Assessing the resilience of landscapes in response to current climate warming represents a critical challenge today. The current intensification of cryogenic processes in Central Yakutia, particularly in disturbed and anthropogenic landscapes, highlights the urgency of this issue. This study aims to evaluate the thermal stability of permafrost landscapes in Central Yakutia amid increasing climate warming since the 1970s. The assessment is based on field observations of permafrost rock temperatures within the annual heat turnover layer from 1981 to 2023, alongside meteorological data on air temperature at 2 meters above ground and soil temperature at a depth of 1.6 meters. The primary research method involved monitoring, including establishing a network, observation at sites and monitoring stations of the Melnikov Permafrost Institute of SB RAS, and analyzing the collected data in the context of climate change. Spatiotemporal changes in the thickness of the active layer and the mean annual temperature of ground within the annual heat turnover layer were estimated, with their trends serving as indicators of the landscape’s response to climate warming. A regional analysis of the variability of the thermal stability coefficient (Кα) of permafrost rocks across nine types of localities was conducted, based on temperature data at the base of the active layer and within the annual heat turnover layer (10 meters depth). Positive Кα values exceeding 1.0 indicate permafrost degradation, while negative trends are associated with changes in snow accumulation regimes and ecosystem biomass. Assessing the thermal stability of permafrost landscapes has significant implications for the natural environment and the socio-economic stability in Central Yakutia. The research findings can inform government agencies in territorial development planning and support environmental organizations, businesses, and educational institutions.

Егор Молочушкин — ветеран Великой Отечественной войны и ученый-мерзлотовед, посвятивший жизнь исследованию Арктики, получил признание за новаторские методики, которые сегодня важны для освоения подводных ресурсов и строительства в условиях глобального потепления