Зеленогорская полевая экспериментальная база

Зеленогорская полевая экспериментальная база (ЗПЭБ) — болотная станция Государственного гидрологического института, расположенная на территории заказника «Болото Ламмин-Суо» в Выборгском районе Ленинградской области, в 7 км на северо-восток от г. Зеленогорска и в 3 км на юго-восток от пос. Ильичево. Станция действует с 1950-х годов, и основными задачами при её организации являлись: проведение полевых гидрометеорологических исследований гидрологических и гидрофизических процессов, протекающих на естественных болотах, разработка и апробация новых методов наблюдений за элементами гидрометеорологического режима болот, проведение испытаний новых и усовершенствованных средств измерений специфических характеристик болотных массивов, а также обеспечение стажировки специалистов болотных станций и постов гидрометслужбы.

Характеристика болотного массива

Верховое болото Ламмин-Суо расположено в озерной котловине — это изолированный массив с мощностью торфа 1,9—4,5 м. Наиболее высокая часть массива превышает его окраины на 4 м. Возраст болота составляет 5—7 тысяч лет. На территории болотного комплекса сохранились 3 первичных озера ледникового происхождения, глубина их достигает 12 м. Болото возникло после ледниковой эпохи, в голоцене. Развитие интенсивного зарастания водоемов и заболачивания лесных земель относится к началу атлантического периода. За 2—3 тыс. лет, истекших с конца оледенения, мелководные водоемы заполнились осадками, что благоприятствовало развитию в них болотных фитоценозов и последующему накоплению торфа. Образование болота может быть также связано как с тектоническими процессами, обусловившими повышение уровня грунтовых вод, так и с возникновением бессточной западины в результате эрозионных и дефляционных процессов, а также вследствие просадки грунта под влиянием карстовых и суффозионных явлений, в частности таяния льда, сохранившегося под наносами линз.

Основным источником водного питания болотного массива являются атмосферные осадки, выпадающие на его поверхность. Небольшую часть в питании болота составляет склоновый сток с окружающих суходолов, занимающих около 30 % площади водосбора болота. Воды болота гидравлически не связаны с грунтовыми водами. Под дном болота существует зона аэрации мощностью до 1,5 м.

Осадки, выпадающие на болото, стекают к его окраинам, где формируются ручьи, дренирующие водный массив. Годовой сток болота Ламмин-Суо составляет: в маловодный год 158 мм, в многоводный — 804 мм, в средний по водности год 334 мм. Максимальное испарение на болотных микроландшафтах отмечается в мае — июле. В августе происходит заметное снижение испарения, а в сентябре его резкое падение. Годовая величина испарения с болота Ламмин-Суо изменяется от 334 до 534 мм при средней многолетней величине испарения равной 424 мм. Растительный покров болота. Пространственная структура растительного покрова болота имеет радиально-секторальный характер. Смена растительных сообществ происходит в направлении от купола к краям болота согласно направлению линий стока.

История болотной станции

Для организации экспериментального полигона на этом массиве отделением болот ГГИ в 1948—49 гг. было проведено рекогносцировочное обследование. В конце 1949 года на выбранном массиве была организована, а 1 февраля 1950 года вступила в эксплуатацию в составе Главной экспериментальной базы ГГИ Зеленогорская болотная станция, в настоящее время^{[когда?]} — Зеленогорская полевая экспериментальная база. Создание такой станции в составе ГЭБ ГГИ было вызвано необходимостью становления и дальнейшего развития гидрологии болот как науки и проведения нового этапа в организации сети гидрометеорологических наблюдений на болотах в системе Гидрометслужбы.

При организации станции в первую очередь были составлены топографическая и типологическая карты болота Ламмин-Суо, что послужило основой для выбора мест размещения наблюдательных установок. В январе 1950 года начались наблюдения за уровнем болотных вод на трех водомерных створах (общая их протяженность около 4 км), оборудованных 16 водомерными скважинами. В том же году были начаты наблюдения за его метеорологическим режимом. В дополнение к осадкомеру, установленному на болотной метеоплощадке, на концах водомерных створов были оборудованы ещё 5 пунктов наблюдений за осадками. С 1950 года начались наблюдения за промерзанием и оттаиванием болота, за высотой и плотностью снежного покрова. Тогда же и были начаты наблюдения за стоком с болота на водосливе, установленном на ручье Южный. В 1950 г. были проведены первые экспериментальные работы по изучению фильтрационных свойств деятельного слоя торфяной залежи на фильтрационных лотках.

В последующие несколько лет происходило развитие специальных наблюдений и экспериментальных работ на болотной станции одновременно с расширением стандартной наблюдательной сети. Так, в 1951 г. проводились серийные градиентные наблюдения за метеорологическими элементами при изучении закономерностей процесса испарения с болот, всесторонне исследовались водно-физические свойства деятельного слоя торфяной залежи. В 1950—1955 гг. в различных болотных микроландшафтах были отобраны 50 больших (60 × 110 × 70 см) монолитов торфа ненарушенной структуры. На этих монолитах в специальных фильтрационных лотках проводились опыты по изучению фильтрационных свойств деятельного слоя торфяной залежи болота. С 1953 г. в болотных микроландшафтах были начаты наблюдения на установке, состоящей из самописцев уровня воды и дождя. По данным этих наблюдений, отражающих реакцию уровня болотных вод на выпадающие осадки, определялся коэффициент подъёма уровня воды. Постепенно расширялись работы по учёту стока с болотного массива: в 1953 г. был построен водослив на ручей Северный, вступили в эксплуатацию водосливы на ручьи Западный 1 и Западный 2. В 1952 г. были оборудованы теплобалансовая и актинометрическая площадки и начаты наблюдения за элементами радиационного и теплового баланса болота. Проведенные в начале 1950-х годов наблюдения и эспериментальные исследования на Зеленогорской болотной станции послужили основой для разработки и усовершенствования методик наблюдений за элементами гидрометеорологического режима болот.

В дальнейшем исследования на болотном массиве Ламмин-Суо постепенно расширялись. С 1956 г. начались регулярные наблюдения за испарением с болота по испарителям ГГИ-Б-1000. Продолжались исследования испарения и методом теплового баланса. В 1963 г. была разработана дистанционная установка для наблюдений за составляющими теплового баланса. На болоте была установлена система датчиков, а в помещении станции с помощью потенциометров регистрировались: суммарная, рассеянная и отраженная радиация, радиационный баланс, поток тепла в торфяную залежь на разных глубинах, температура поверхности болота, температура воздуха на высоте 2 м.

В 1964 и 1965 гг. на болотном массиве Ламмин-Суо и прилегающих к нему суходолах была пробурена 21 гидрогеологическая скважина и начаты наблюдения за уровнем грунтовых вод, то есть за уровнями воды в минеральных грунтах. В 1966 и 1967 гг. на станции велись экспериментальные работы по определению фильтрационных и компрессионно-фильтрационных характеристик торфяной залежи верховых болот. В 1965 и 1970 гг. проводилось изучение гидрохимического режима водотоков, вытекающих из болота, а в 1967 и 1968 гг. — болотных вод в различных болотных микроландшафтах.

С момента организации станции постоянно велись работы по разработке и модернизации технических средств измерений: дистанционной установки для наблюдения за элементами теплового баланса, болотного испарителя, фильтрационного лотка, приборов и оборудования для исследования водно-физических и тепловых свойств торфяной залежи.

Освоение богатейших месторождений нефти и газа на болотах Западной Сибири обусловило большое внимание к проблеме охраны окружающей среды в районах нефте- и газодобычи. В связи с этим в 2000 г. на болотной станции были проведены лабораторные экспериментальные работы по исследованию процесса поглощения нефти торфяной залежью болот. В результате были получены и опубликованы первые сведения о возможных величинах поглощения нефти верховыми болотами.

С 2002 г. лабораторией гидрофизики ГГИ на болоте Ламмин-Суо начали вестись экспериментальные исследования процесса углеродообмена болот с атмосферой с целью оценки роли гидрологических факторов в этом процессе. Результаты исследований положены в основу математической модели углеродного цикла на болотах.

Научные достижения

Материалы наблюдений Зеленогорской болотной станции за 1950—1995 гг. обобщены в форме справочника, регулярно публиковались ежегодники «Материалы наблюдений болотных станций». Зеленогорская полевая экспериментальная база является не только одной из специализированных станций гидрометеорологической сети, но и методическим центром в области разработки методов и приборов для гидрологических исследований на сети болотных станций Росгидромета. При активном участии сотрудников ЗПЭБ были подготовлены 3-е (1972 г.) и 4-е (1990 г.) издания наставления гидрометеорологическим станциям и постам.

За 60-летний период работы ЗПЭБ получен уникальный материал по водно-тепловому режиму и составляющим водного баланса верхового болотного массива, позволяющий решать самые разные научные и практические задачи, связанные с изучением, освоением и охраной болот. Научный анализ и обобщение этого материала позволил выявить основные закономерности гидрологических и гидрофизических процессов, протекающих на болотах талой зоны, и на основе этого разработать методы расчета практически всех элементов водно-теплового режима, водного и теплового баланса данного типа болот.

ЗПЭБ внесла большой вклад в развитие гидрологии болот. На её материалах были разработаны теоретические основы гидрологии болот, а гидрофизические исследования на болоте Ламмин-Суо, выполненные коллективом станции под руководством В. В. Романова, позволили заложить теоретические основы гидрофизики болот. Комплексные гидрометеорологические наблюдения на массиве Ламмин-Суо являются самыми продолжительными, среди всех подобных наблюдений на болотах не только в нашей стране, но и за рубежом. Это повышает ценность полученных на ЗПЭБ материалов наблюдений особенно для научных исследований

На основе этих материалам опубликованы десятки научных работ. Авторами их являются К. Е. Иванов, В. В. Романов, А. И. Арефьева, Л. Г. Бавина, Е. Л. Балясова., П. К. Воробьев, И. Л. Калюжный, И. И. Калюжная, Л. Я. Левандовская, С. М. Новиков, К. К. Павлова, В. Г. Рождественская, Е. А. Романова и др. В настоящее время текущие наблюдения и экспериментальные исследования ЗПЭБ нацелены на решение следующие задач гидрологии болот:

• оценка влияния изменений климата на природные свойства болот;
• оценка степени загрязнения поверхности болот со стороны атмосферы;
• оценка изменений фильтрационных свойств деятельного слоя торфяной залежи в процессе эволюции болотного микроландшафта.

Зеленогорская полевая экспериментальная база имеет многолетние творческие связи с Ботаническим институтом им. В. Л. Комарова и Санкт-Петербургским университетом, сотрудники которых проводят свои исследования на болоте Ламмин-Суо. За 60-ти летний перид работы ЗПЭБ её посетили десятки отечественных и зарубежных ученых в той или иной мере связанных с исследованием болот, состоялись многочисленные экскурсии специалистов гидрологов, болотоведов, геоботаников, а также студентов и школьников.