Микроклимат пещеры Мраморная и формы антропогенного влияния
( Kyrle, 1922 ) . До 1960 года термин «микроклимат пещер»
использовался отечественными, и , в особенности зарубежными исследователями
без всяких оговорок и ограничений. В 60 - 80 -х годах , в связи с развитием
общей климатологии появились тенденции, осложняющие ситуацию.
Так Б.А. Алисов и другие ( 1952 г., ) понимает микроклимат как местные
особенности климата, обусловленные строением подстилающей поверхности. И.А.
Гольцберг (1987 г) считает микроклиматом климат небольшой территории,
возникающий под влиянием различий в рельефе, растительности , состояния
почвы и других факторов. Она выделяет микроклимат поля, болота, опушки
леса, города. М.И. Щербань (1972 г) считает, что микроклимат как
климатические особенности небольших участков земной коры непосредственно
связан с климатом. Таким образом, понятие «местный климат» не является
общепринятым. Медики и архитекторы говорят о климате замкнутых пространств,
созданных человеком : микроклимате квартиры, подземного сооружения и пр.
(Шаповалов, Мицкевич, 1975 ) . С этих позиций применение термина «
микроклимат карстовых полостей» вполне оправдано, так как их климат это
климат небольших территорий, представляющих собой замкнутое пространство.
В карстологии наблюдается примерно такая же картина. Часть
исследователей рассматривает микроклимат пещер как распределение и
изменение давления, температуры, и влажности воздуха под землей под
влиянием изменения этих факторов на поверхности, в открытой атмосфере (
Trimmel, 1968 ;Wwigley, Brown, 1978 и др.). Р.Гейгер (1960 ) определил
микроклимат пещер как климат их приземного слоя. Наиболее детально
разработал эту проблему Кл.Андрио ( Andrieux, 1971 ). Он считает, что на
поверхности следует выделить макроклимат ( больших территорий),
мезоклимат ( климат местности ) и микроклимат ( климат подстилающего слоя
) . Их совместное влияние передается через микроклимат на подземный климат,
который в свою очередь делится на топоклимат ( климат отдельных галерей,
завалов, колодцев ) и климат лимитируемого слоя ( особенности зоны контакта
пещерного воздуха с полом, стенками и потолком пещеры ) . Очевидно ,
введение этих понятий и терминов имеет смысл только при очень детальном
стационарном изучении климата карстовых полостей.
Автор понимает под микроклиматом карстовой полости режим
метеорологических элементов ( атмосферное давление, движение воздуха,
температура, влажность, газовый состав воздуха ) внутри пещеры или шахты
определенного морфогенетического типа.
3.2 Цели и задачи исследований
Целью микроклиматических исследований в карстовой полости пещеры
Мраморная является определение суточных , недельных, месячных, годовых
особенностей воздушной циркуляции ( напрвление , скорость движения
воздуха) , термовлажностных характеристик воздуха ( атмосферное давление,
температура, абсолютная и относительная влажность) и его газового состава.
Основными задачами микроклиматических наблюдений являются
характеристика микроклимата карстовой полости;
определение влияния микроклиматических условий карстовых полостей на
формирование подземных вод, карстовых микроформ и различных пещерных
отложений,;
определение влияния антропогенного вмешательства на микроклимат пещеры.
3.3 Проведение наблюдений.
Организация микроклиматических наблюдений предполагает регулярный
контроль за состоянием измерительных средств, а также их поверку ( по
наиболее точным ) перед началом серии измерений для выявления неисправных
приборов и определения систематических погрешностей с последующим введением
в результаты измерений соответствующих поправок (Стернзат, 1978).
Отсчет показаний производится с точностью 0,2 - 0,5 цены наименьшего
деления прибора после выдержки , соответствующей инерционности
измерительного комплекта. Для температурных измерений с помощью ртутных
термометров необходимая выдержка составляет : в воде - 10 - 15 секунд, в
воздухе 3 - 5 минут, в песке, рыхлой породе, до 1 часа; при отсчете
показаний аспирационного психрометра - 4 минуты, крыльчатого анемометра -
100 секунд. При проведении первых замеров надо предусмотреть необходимое
время для выравнивания температуры приборов с температурой воздуха в
пещере ( 15 - 30 минут ) .
В узких ( низких ) ходах и залах малого объема тепловыделения и дыхание
наблюдателя могут существенно исказить результаты измерений , что
необходимо учитывать при организации наблюдений. В тоя части пещеры, где
производится наблюдения , необходимо ограничить пребывание посторонних
людей и исключить пользование светильниками , нагревателями открытого огня
( свечи, карбидные лампы ) .
В течении всего периода наблюдений на поверхности ( вблизи пещеры, вне
зоны влияния воздушного потока из входного отверстия ) производят срочные
замеры основных метеоэлементов ( температура , давление, влажность воздуха,
направление и скорость ветра ) с указанием погодных условий ( облачность,
осадки и их интенсивность ) и расположение пункта наблюдений в рельефе.
Сроки наблюдений желательно синхронизировать со стандартными для
метеостанций ( 0,3,6,9,12,15,18,21 час по московскому декретному времени) ,
что позволяет в совокупности с данными метеостанции охарактеризовать
условия на поверхности. В связи с возможными проявлениями в пещере
запаздывания погодных колебаний на поверхности желательно располагать
сведениями о метеоусловиях на поверхности за 2 - 5 суток до начала
наблюдений ( по данным метеостанции или собственным измерениям ).
На начальном этапе изучения микроклимата полости выявляют схему
движения воздуха в пещере и производят измерения в ее характерных участках
( входное отверстие, основные залы и галереи , зона стабилизации
температуры и влажности и т.д.) с нанесением точек наблюдения на план
полости и указанием места и времени измерения, фабричного ( полевого номера
прибора, фамилия наблюдателя )
Скорость и направление движения воздуха фиксируют во всех местах с
ощутимой тягой ( естественных сужениях ходов ), имея виду возможное
встречное движение потоков у пола и свода галереи , либо у стен на оси
вертикального хода.
При организации регулярных (длительных или периодических ) измерений (
желательно в течение 24 - 28 час. периодичностью 1 - 2 месяца на протяжении
1 - 2 лет ) на основе анализа морфологии полости, схема вентиляции и
результатов первичных наблюдений намечают постоянные точки замеров,
фиксируемые в пещере с помощью устойчивых марок и подчиняющейся
определенной системе : более разреженная сеть с шагом 5 - 10 - 20 метров и
более на участках с неизменной морфологией и в зоне минимальных сезонных
колебаний; более густая сеть с шагом 0,5 - 2 метра в местах резкого
изменения метеоэлементов ( в привходовой зоне, на пересечении ходов и т.д.)
выбор точек определяется задачами исследований.
Для регистрации асредненных по сечению значений температуры и влажности
воздуха ( с помощью аспирационного психрометра ) замеры производят по
осевой линии хода, в залах на расстоянии не менее 0,35 - 0,40 В ( В -
наименьшей из размеров по высоте или ширине ) от пола или стены
соответственно.
3.4 Приборы для наблюдений
Для определения метеоэлементов естественной карстовой полости
используются стандартные гидрометеорологические приборы: барометр -анероид
( погрешность +_ 100 Па), срочные максимальные и минимальные термометры (
погрешность +_ 0,1 - 0,2 град.), аспирационный психрометр ( поггрешность по
влажности +_ 1-4%), крыльчатый или чашечный анемометры , в данном
конкретном случае крыльчатый, (погрешность +_ 0,1 - 0,2 м/с). Газовый
состав воздуха на месте исследуется с помощью шахтного интерферометра ( СО2
, СН 4) или экспересс-методом ( СО2) , однако набор определяемых при этом
компонентов ограничен, а точность невелика ( погрешность +_0,5%). В связи с
этим основными при изучении газового состава воздуха являются лабораторные
методы определения состава отобранных проб ( газовая хроматография). Для
определния генезиса углекислоты используется масс-спектрометрический метод
анализа изотопного стостава углерода.
Для непрерывной регистрации изменений температуры, влажности и даления
воздуха используют суточные, (недельные) термографы, барографы и гигрографы
( погрешности +- 1 гр.С, +_1% влажности, +_ 100Па соответственно).
В связи с недостаточной локальностью стандартных приборов, их невысокой
точностью и значительной инерционностью при изучении микроклимата пещер
следует применять приборы ( термоэлементы и терморезисторы для измерения
температуры , термоанемометры, макроманометры и т.д.), обладающие более
высокой точностью ( погрешность измерения температуры 0,01 гр.С, влажности
0,5%, скорости воздуха 0,01 м/с, давления 10 Па), низкой инерционностью и
т.д. Применение этих приборов требует их обязательной поверки по
стандартным метеорологическим или образцовым приборам. Осредненная скорость
движения воздуха определяется путем последовательных замеров в узлах
прямоугольной сетки ( с шагом 0,25 - 0,5 В), перекрывающей поперечное
сечение хода. Локальные изменения метеоэлементов производят в 5-10-20 см от
пола посредине хода с указанием характера подстилающей поверхности ( песок,
гравий, лед и т.д.).
При регулярных наблюдениях для выявления крупномасштабных особенностей
полей температуры (влажности) производя
| |  скачать работу |
Микроклимат пещеры Мраморная и формы антропогенного влияния |
