Digital thematic mapping of modern condition of permafrost landscapes in Yakutia

The article, the object of research are the permafrost landscapes. The aim of the work is to create GIS-models of the modern frost-landscape based on the permafrost-landscape map of the Sakha Republic (Yakutia) in 2017 at a scale of 1: 1,500,000. To achieve this goal, the method of GIS modeling of the geocryological conditions of the Sakha Republic was used (Yakutia). As a result of the study, using digital attribute tables, digital thematic maps of the current state of the frozen landscapes of Yakutia were made - soil temperature, depth of the active layer, ice content of sediments, depth of re-vein ice on the ice complex, thickness of the protective layer and distribution of cryogenic processes. A quantitative analysis of the laws of their spatial distribution was carried out. The article uses the results of work carried out by employees of the Institute of Permafrost. P.I. Melnikov SB RAS in 2018. Currently, the above digital thematic maps are proposed to be used as basic characteristics for calculating the critical norms for the development of permafrost landscapes when developing normative acts to the Law on the Protection of Permafrost in the Republic of Sakha (Yakutia) of 05.22.2018. They can also be used to develop strategic planning of individual regions of the Republic of Sakha (Yakutia) until 2032 and 2050.

permafrost landscape, temperature of soils, depth of the active layer, ice content of deposits, protective layer, cryogenic processes, thermokarst, climate warming, digital maps, GIS model

1. Smith S.L., Burgess M.M., Riseborough D. and Nixon F.M. 2005. Recent Trends from Canadian Permafrost Thermal Monitoring Network Sites. Permafrost and periglacial processes, 16: 19-30. DOI: 10.1002/ppp.511.

2. Osterkamp T.E., 2007. Characteristics of the recent warming of permafrost in Alaska. Journal of Geophysical Research 112, F02S02. http://dx.doi.org/10.1029/ 2006JF000578.

3. Romanovsky V.E., Drozdov D.S., Oberman N.G., Malkova G.V., Kholodov A.L., Marchenko S.S., Moskalenko N.G., Sergeev D.O., Ukraintseva N.G., Abramov A.A., Gilichinsky D.A., Vasiliev A.A., 2010. Thermal state of permafrost in Russia. Permafrost Periglacial Processes, 21, 136-155.

4. Morgenstern A., Grosse G., Gunther F., 2011. Spatial analyses of thermokarst lakes and basins in Yedoma landscapes of the Lena Delta. The Cryosphere, 5, 849-867.

5. Jorgenson M.T., Shur Y., Pullman E.R., 2006. Abrupt increase in permafrost degradation in Arctic Alaska. Geophysical Research Letters 33, L02503.

6. Liljedahl A.K., Boike J., Daanen R.P., Fedorov A.N., Frost G.V. et al. 2016. Pan-Arctic ice-wedge degradation in warming permafrost and its influence on tundra hydrology. Nature Geoscience, 9, 4, 312-318. DOI: 10.1038/NGEO2674.

7. Мажитова Г.Г. Динамика глубины сезонного протаивания и осадки поверхности почвы на площадке циркумполярного мониторинга деятельного слоя (CALM) в Европейской части России / Г.Г. Мажитова, Д.А. Каверин // Криосфера Земли. - 2007. - т. XI, № 4. - С. 20-30.

8. Fedorov A.N., Konstantinov P.Y. 2003. Observations of surface dynamics with thermokarst initiation, Yukechi site, Central Yakutia // Permafrost: Proceedings of the 8th International Conference on Permafrost, 21-25 July 2003, Zurich, Switzerland. Vol.1. - A.A.BALKEMA Publishers, 2003. - P. 239-243.

9. Fedorov A.N., Konstantinov P.Y. 2008. Recent Changes in Ground Temperature and the Effect on Permafrost Landscapes in Central Yakutia // Ninth International Conference on Permafrost. Volume 1. - Fairbanks: Institute of Northern Engineering & University of Alaska, 2008. - P. 433-438.

10. Fedorov A.N., Gavriliev P.P., Konstantinov P.Y., Hiyama T., Iijima Y. and Iwahana G. 2014a. Estimating the water balance of a thermokarst lake in the middle of the Lena River basin, eastern Siberia // Ecohydrology. - vol. 7, iss. 2. - P. 188-196. DOI: 10.1002/eco.1378.

11. Мерзлотно-ландшафтная карта Якутской АССР. Масштаб 1: 2 500 000 / Ред. П.И. Мельников. - М.: ГУГК, 1991. - 2 л.

12. Beer C., Fedorov A.N., and Torgovkin Y. 2013. Permafrost temperature and active-layer thickness of Yakutia with 0.5-degree spatial resolution for model evaluation // Earth Syst. Sci. Data, 5, 305-310, 2013.

13. Fedorov A.N., Vasilyev N.F., Torgovkin Y.I. et al. 2018. Permafrost-Landscape Map of the Republic of Sakha (Yakutia) on a Scale 1:1,500,000 // Geosciences 2018, 8(12), 465; https://doi.org/10.3390/geosciences8120465

14. Fedorov A.N., Ivanova R.N., Park H., Hiyama T., Iijima Y. 2014б. Recent air temperature changes in the permafrost landscapes of northeastern Eurasia // Polar science, Vol. 8, Issue 2, 114-128. DOI://DX.DOI.ORG/10.1016/J.POLAR.2014.02.001.

15. Biskaborn B.K., Smith S.L., Noetzli J., Matthes H., Vieira G., Streletskiy D.A. et al. 2019. Permafrost is warming at a global scale // Nature Communications 10, 264, DOI: 10.1038/s41467-018-08240-4.

16. Nelson F.E., Shiklomanov N.I., Christiansen H.H., Hinkel K.M. 2004. The circumpolar active layer monitoring (CALM) Workshop: Introduction. Permafrost and periglacial processes, 15, 2, 99-101. DOI: 10.1002/ppp.488.

17. Соловьев П.А. Криолитозона северной части Лено-Амгинского междуречья. - М.: Изд-во АН СССР, 1959. - 144 с.

18. Арэ А.Л., Демченко Р.Я. Некоторые результаты многолетних наблюдений за протаиванием грунта в окрестностях Якутска // Экспериментальные исследования процессов теплообмена в мерзлых горных породах. - М.: Наука, 1972. - С. 91-97.

19. Васильев И.С. Закономерности сезонного протаивания грунтов в Восточной Якутии. - Новосибирск: Наука, 1982. - 133 с.

20. Васильев И.С. Пространственно-временные закономерности формирования деятельного слоя в ландшафтах Западной Якутии. - Новосибирск: Изд-во «ГЕО» СО РАН, 2005. - 228 с.

21. Гаврильев П.П. Мерзлотно-экологический мониторинг сельскохозяйственных земель в Центральной Якутии / П.П. Гаврильев, И.С. Угаров, П.В. Ефремов // Криосфера Земли. - 1999. - № 3. - С. 92-99.

22. Saito H., Iijima Y., Basharin N.I., Fedorov A.N., Kunitsky V.V. 2018. Thermokarst development detected from high-definition topographic data in Central Yakutia // Remote sensing, 10, 1579; doi: 10.3390/rs10101579.

23. Яновский В.К. Экспедиция на р. Печору по определению южной границы вечной мерзлоты // Труды комиссии по изучению вечной мерзлоты. - Л.: Изд-во АН СССР, 1933. - С. 65-149.

24. Федоров А.Н. Роль вырубок в развитии мерзлотных ландшафтов в Центральной Якутии // Региональные и инженерные геокриологические исследования Якутии. - Якутск: Институт мерзлотоведения АН СССР, 1985. - С. 111-117.

25. Федоров А.Н., Босиков Н.П., Васильев И.С., Варламов С.П., Самсонова В.В. Динамика мерзлотных ландшафтов Центральной Якутии после техногенного воздействия // Рациональное природопользование в криолитозоне. - М.: Наука, 1992. - С. 146-152.