Конвективные потоки веществ и энергии в почве, Умарова А.Б.

Потоки воды, растворенных веществ и тепла в почве описывают, опираясь в основном, на перенос диффузионного типа. В то же время известны экспериментальные данные (Рачинский и др., 1981, Шеин и др. 1995, 2007, Умарова, 2006, 2008; Затинцкий и др., 2007; Bouma et al, 1979, 1980, 2006 и др.) которые указывают, что влага, растворенные вещества и коллоиды, а также теплоперенос при определенных условиях осуществляются в виде быстрых конвекционных потоков («преимущественных потоков»), которые не описываются в рамках диффузионных и дарсианских течений. Традиционная оценка параметров этих потоков дает физически неприемлемые результаты, что указывает на невозможность описания этих потоков традиционными физическими представлениями. В настоящее время не имеется ни фундаментальных физических обоснований, ни способов прогноза, ни общепринятых методов количественного наблюдения за быстрыми конвективными потоками веществ и тепла в почве, ни оценки пространственно-временных масштабов этого явления, его роли в выполнении почвами биосферных функций. В проекте предусматривается развитие фундаментального физического обоснования формирования быстрых конвекционных потоков веществ и энергии в почве, основанного на оценке характерных условий на верхней границе почвы, особенностях почвенной структуры (трещиноватость, характеристик педов, особенностей строения порового пространства, набухание и др.) и строения почвенного профиля (наличие слоистости, зон промерзания и др.). В рамках проекта предлагается использовать ранее апробированные методы (лизиметров, химических меток движения воды), совместно с новыми авторскими методами температурной метки быстрого конвективного переноса. Предлагается анализировать получаемую динамическую информацию о быстрых конвективных потоках тепла и влаги с помощью двух подходов: статистически, по характеристикам рядов динамических данных с быстрым изменением влаги и температуры в почве, и с помощью пространственно-распределенных (а не однородных в пространстве) физически обоснованных параметров с учетом масштаба анализируемого явления. Использование целесообразных методов оценки быстрых конвективных потоков влаги, растворенных веществ и тепла в почве, новых фундаментальных подходов и способов их количественной интерпретации и анализа позволят обосновать концепцию роли и значения конвективных потоков в функционировании почвы в ландшафте, в осуществлении почвами ее биосферных функций формирования и сохранения биоразнообразия, биосферной очищающей роли.