Новости
Павел Рязанцев, геофизик, старший научный сотрудник лаборатории экологического мониторинга и моделирования ОКНИ КарНЦ РАН
2 августа 2022
Карельские ученые работают над новой методикой исследования почв при помощи георадиолокационного зондирования. Пока основным способом изучения в этой области остается ручная раскопка почвенных разрезов, что весьма трудоемко. Использование георадара позволит анализировать большие по площади территории за относительно короткое время. Это поможет быстрее и эффективнее проводить почвенное картирование, фиксировать вариабельность почвенного покрова, выявлять уязвимые или загрязненные участки почв. Практическая реализация может найти применение в точном земледелии и экологическом мониторинге.
Разработкой системы комплексного мониторинга окружающей среды Восточной Фенноскандии, входящей в Арктическую зону РФ, занимается лаборатория экологического мониторинга и моделирования Отдела комплексных научных исследований (ОКНИ) КарНЦ РАН. Одно из направлений этой темы – разработка новых подходов к изучению почв на основе современных цифровых методов диагностики, таких как георадиолокация. Пока основным способом исследования в этой области науки остается ручная раскопка: чтобы изучить какие почвы представлены на той или иной территории, какими свойствами они характеризуются, специалисты делают почвенный разрез и берут для анализа образцы грунта. Использование бесконтактных способов поможет ускорить исследования и охватить большие по площади территории. В зарубежной литературе для подобных методов в почвоведении используется термин «проксимальные зондирующие методы».

– Внедряя георадиолокацию в традиционный комплекс почвенных методов, мы получаем возможность диагностировать значительные по площади территории – до нескольких километров за один день. Это позволяет эффективнее находить области, где происходит трансформация почвенного покрова, вызванная как глобальными изменениями окружающей среды, так и антропогенными факторами. Как пример можно привести следующую ситуацию: произошел разлив дизельного топлива, часть его просочилась в почвенную толщу, и визуально степень загрязнения определить затруднительно, вручную отбирать образцы достаточно долго, но по данным георадиолокации можно получить первичный контур места загрязнения относительно быстро и недорого. Также метод может быть полезен в точном земледелии, когда речь идет о больших по площади сельскохозяйственных угодьях, где нужно проанализировать, к примеру, влажность почвы. Наконец, георадиолокация позволит ученым находить новые интересные природные объекты для дальнейшего, более детального, изучения, – пояснил Павел Рязанцев, геофизик, старший научный сотрудник лаборатории экологического мониторинга и моделирования ОКНИ КарНЦ РАН.

В июле в авторитетном международном журнале CATENA вышла научная статья Павла Рязанцева и Ольги Бахмет, известного почвоведа, члена-корреспондента РАН, руководителя лаборатории, генерального директора КарНЦ РАН. В ней ученые обобщили мировой опыт по использованию дистанционных средств изучения почв и привели результаты своей работы по описанию почвенных горизонтов подзолистых почв с помощью георадиолокации в таежных лесах центральной Карелии.

По словам Павла Рязанцева, разработка методов дистанционного зондирования – общемировой тренд. Однако универсального решения этой задачи пока нет. Она осложняется многообразием и сложностью строения разных типов почв, отдельные свойства которых к тому же могут меняться в разных климатических условиях и временных диапазонах.

– Практически каждый случай индивидуален и уникален, поэтому надо набирать общую мировую базу данных, чтобы разработать общую универсальную методологию съемки, – отметил геофизик.

Ученые проводят исследования на Кольском полуострове в рамках экспедиции к Терскому берегу, организованной ОКНИ КарНЦ РАН

Сейчас ученые ОКНИ КАРНЦ РАН работают с типами почв, характерными для Карелии. Один экспериментальный участок был выбран в Заонежье, где почвы формируются на шунгитовых сланцах, богатых углеродом, второй – на территории заповедника «Кивач», где анализируются типичные для Карелии подзолы. Ранее участки детально исследовали почвоведы лаборатории лесного почвоведения Института леса КарНЦ РАН: они вручную отбирали образцы с разных горизонтов, описывали растительный покров и т.д. Павел Рязанцев, в свою очередь, «просвечивал» эти территории георадаром. В итоге, полученные результаты сопоставляются для определения уровня достоверности георадарного зондирования.

–Мы изучаем электрофизические свойства каждого генетического горизонта в почвенных разрезах и определяем, какие из них наиболее ярче всего себя проявляют в геофизических полях. Это позволит понять, как правильно и наиболее эффективно анализировать георадарные данные и какими конкретными геофизическими атрибутами будут характеризоваться исследуемые типы почв. Согласование между характеристиками почвы и регистрируемыми параметрами георадарного сигнала – необходимое сегодня условие для определения возможностей и ограничений метода, – пояснил Павел Рязанцев.

По итогам проведенной работы уже выяснилось, что применение георадара позволяет с высокой точностью определять даже маломощные почвенные горизонты, оценивать изменения их электрофизических параметров, как в горизонтальной проекции, так и на глубину, а также обнаруживать локальные почвенные неоднородности. Кроме того, ученые обнаружили, что параметры отраженного сигнала георадара связаны с содержанием органического углерода в почве. Это открывает новые возможности для определения запасов почвенного углерода, что важно в свете актуальной задачи изучения глобальных депонированных запасов углерода в почвах, географии распространения и уровнях выбросов в атмосферу.

Фото: Станислав Кутенков, Николай Петров

Смотрите также:

1 июня 2023
Ученые проведут экскурсии и мастер-классы для всех желающих на Дне палеовулкана в Гирвасе

Ученые приглашают жителей и гостей Карелии 11 июня на День палеовулкана в поселке Гирвас Кондопожского района. Уже второй раз его совместно организуют Институт геологии КарНЦ РАН и парк «Палеовулкан Гирвас». Исследователи покажут участникам следы катастрофических извержений, происходивших на этой территории два миллиарда лет назад, научат определять минералы и покажут, как выглядят камни под микроскопом.
Научно-исследовательское судно «Эколог» открыло новый сезон
27 мая 2023
Ученые исследуют донные осадки Онежского озера

Научно-исследовательское судно «Эколог» открыло новый экспедиционный сезон. Первый выход в Онежское озеро совершили сотрудники Института водных проблем Севера КарНЦ РАН. Ученые отобрали пробы донных отложений и воды практически во всех районах озера. Теперь образцы предстоит проанализировать в лабораториях. Результаты исследования донных осадков позволят оценить современное состояние водоема.
Выступление директора Института леса КарНЦ РАН Александра Крышеня
25 мая 2023
Факторы продуктивности таежных лесов комплексно изучают сотрудники Института леса КарНЦ РАН

Ученые Института леса КарНЦ РАН занимаются комплексным исследованием факторов продуктивности таежных лесов. В этой работе задействован большой коллектив лесоводов, фитоценологов, почвоведов, физиологов, биохимиков и генетиков. О механизмах развития и устойчивости лесных сообществ и совместном их изучении специалистами разных профилей рассказал на заседании Ученого совета КарНЦ РАН директор Института леса КарНЦ РАН Александр Крышень.
Директор Института прикладных математических исследований КарНЦ РАН Владимир Мазалов
23 мая 2023
Математики доказали: мнением пользователей проще управлять в «плотных» соцсетях

Математики проанализировали с помощью теории игр, как формируется мнение пользователей соцсетей под влиянием тех или иных внешних сил. Посредством уравнений ученые доказали эффективность воздействия на лидеров мнений, пользователей с наибольшим количеством связей и людей в центре событий. Исследование показывает: эффективнее и дешевле управлять общественным мнением позволяют «плотные» социальные сети.
НИС "Академик Мстислав Келдыш" в Баренцевом море. Фото: Алексей Толстиков / ИВПС КарНЦ РАН
16 мая 2023
Российские ученые создают систему моделирования и прогнозирования климата в Арктике

Систему моделирования и прогнозирования климата в Арктике создают ученые Карельского научного центра РАН и Главной геофизической обсерватории им. А.И. Воейкова в рамках крупного федерального проекта. Сейчас ведется разработка численной модели Северного Ледовитого океана и его атмосферы. Такая система необходима для планирования крупных инвестиционных проектов, зависящих от возможных последствий изменения климата.