Аннотация: Предметом исследования данной статьи стало изучение влияния Арктики на климатические условия зимнего периода в центре Европейской территории России (г.Москва). В последние годы все актуальнее встает вопрос о связи между региональными климатическими условиями и такими глобальными циркуляционными паттернами, как Северо-Атлантическое колебание (САК) и Арктическое колебание (АК). На основе данных многолетних наблюдений за температурой и количеством осадков была рассмотрена связь этих показателей с индексами АК и САК. Для зимних месяцев периода 2014-2018 были восстановлены обратные траектории движения воздушных масс на каждую дату выпадения осадков с целью установления источников осадков. На примере Москвы установлено, что количество зимних осадков, формирующих снежный покров, не имеет связи ни с Северо-Атлантическим колебанием, ни с Арктическим колебанием. Московский регион находится на пересечении зон влияния положительных и отрицательных фаз обоих циклонических паттернов (АК и САК), определяющих погоду в Северном полушарии. Для зимних месяцев установлена корреляция между температурой приземного воздуха: для САК коэффициент r=0.72 и для АК r = 0.66 для периода 1966-2018 г. Зимние осадки в центре ЕТР в основном связаны с разгрузкой Атлантических воздушных масс, Арктические воздушные массы относительно редко вторгаются в Московский регион и приносят мало осадков (их вклад не превышает 12% от общего количества зимних осадков).

Abstract: The subject of this article is exmination of the influence of the Arctic air flow on the climatic conditions of the winter period in the center of the European territory of Russia (Moscow). In recent years, the question of the relationship between regional climatic conditions and such global circulation patterns as the North Atlantic Oscillation (NAO) and the Arctic Oscillation (AK) has become increasingly important. Based on the data of long-term observations of temperature and precipitation, the relationship with the AK and NAO was considered. For the winter months of the period 2014-2018, the back trajectories of the movement of air masses were computed for each date of precipitation to identify the sources of precipitation. The amount of winter precipitation that forms the snow cover of Moscow has no connection with either the North Atlantic Oscillation or the Arctic Oscillation. The Moscow region is located at the intersection of the zones of influence of positive and negative phases of both cyclonic patterns (AK and NAO), which determine the weather in the Northern Hemisphere. For the winter months, a correlation between the surface air temperature and NAO (r = 0.72) and AK (r = 0.66) was established. Winter precipitation in the center of the European territory of Russiais mainly associated with the unloading of Atlantic air masses. Arctic air masses relatively rarely invade Moscow region and bring little precipitation (their contribution does not exceed 12% of the total winter precipitation).

Аннотация: Пластовые льды, залегающие на разных глубинах в мёрзлых толщах Харасавэйского ГКМ, образуют крупные скопления подземного льда в виде пластов, линз, лакколитов и штоков. Пластовая залежь, вскрывающаяся вблизи пос.Харасавэй, была неоднократно весьма детально описана и опробована, пластовые льды здесь встречаются как в пределах первой морской террасы, так и на поверхности третьей морской террасы. Изотопный и химический состав пластового льда может быть интерпретирован по-разному. Мы полагаем, что изотопные и химические характеристики льда указывают на внутригрунтовое образование. Данное исследование базируется на сопоставлении данных о величинах δ18О, δ2H и dexc в пластовых льдах с химическим составом льда для установления возможных условий образования пластовых залежей.
Геохимические исследования отложений в пределах береговых участков Харасавэйского ГКМ показали, что изменчивость и пестрота в распределении солей в грунтах здесь достигает максимума, особенно в зоне, переходной от моря к суше. Изотопные и химические характеристики льда указывают на образование льда в условиях открытой системы (т.е. со свободным подтоком воды из резервуара). При этом вода в резервуаре менялась, на первых этапах, вероятнее всего, это была смесь морской и пресной воды, которая впоследствии все больше опреснялась атмосферными осадками.

Abstract: Massive ice, located at different depths in the permafrost of the Kharasavey gas condensate field, many massive ice formations occurred in different forms such as layers, lenses and laccoliths. Massive ice near the Kharasavey village was repeatedly studied and tested in detail, and ice formations were found both within the first sea terrace and within the third sea terrace. The isotopic and chemical composition of massive ice can be explained by different ways. We believe that it indicates intrasedimental formation of massive ice. This study is based on data on the values of δ18О, δ2H and dexc in massive ice, as well as the chemical composition of the ice to establish possible conditions for the massive ice formation. Geochemical studies of sediments within the coastal areas of the Kharasavey showed that variability in the distribution of salts in sediments reaches a maximum here, especially in the transition zone from sea to land. The isotopic and chemical characteristics of the ice indicate that ice had been formed in an open system (i.e., with free flow of water from the reservoir). At the same time, the water in the reservoir was changed; at the first stages, it was most likely a mixture of sea and fresh water, which was subsequently desalinated more and more.

Аннотация: В статье рассмотрены изотопные данные (изотопный состав кислорода, водорода и дейтериевый эксцесс), опубликованные по пластовым льдам Ямала вблизи полярной станции Марре-Сале. В разрезах береговых обрывов высотой 20-30 м развиты два основных комплекса четвертичных отложений - и в верхнем с континентальными песчано-супесчаными позднеплейстоцен-голоценовыми отложениями, и в нижнем - с морскими и прибрежно-морскими засолёнными глинами и суглинками с прослоями песков и супесей, встречены пластовые льды. Опубликованные изотопные данные по этим двум разным типам льда указывают на то, что льды были сформированы из свободной воды в условиях открытой системы, причем льды нижнего комплекса образовывались из воды, являвшейся смесью морских и атмосферных вод. Целью данной статьи являлось рассмотрение основных противоречий и трудностей, возникающих при интерпретации изотопных данных. Изотопная интерпретация базировалась на сопоставлении линейных трендов в координатах изотопной диаграммы, установленных для разного типа льда, атмосферных, озерных и морских вод. Основным выводом данного исследования стала схема возможного образования пластового льда нижнего яруса обнажения Марре-Сале. Лед образовывался на верхней границе водонасыщенного песчаного горизонта на контакте с перекрывающими глинами в условиях открытой системы (без изотопного исчерпания остающейся после образования порции льда воды). Источником воды послужило озеро, в котором на ранних стадиях образования пластовых льдов, оставалась морская вода, объем которой постепенно уменьшался при опреснении атмосферными осадками.

Abstract: A review of published isotopic data on Yamal Peninsula massive ice near Marre-Sale polar station showed that there is a number of difficulties in indicating the genesis of the ice formation. The published data of δ18О and δ2Н of sea water in the Yamal Peninsula coast are disconnect to idea of participation of this sea water as a water source for ice formation. Comparison with the correct δ18О and δ2Н values of waters of the Barents Sea made it possible to establish the process of mixing seawater with isotopically light precipitation and showed that seawater was involved in the formation of ice. Another difficulty was the erroneous idea of ice formation in a closed system. Formation of ice occurred in an open system with a large amount of free water. Massive ice was most likely formed at the clay-sand boundary from free water, which in large quantities entered the sandy aquifer from lake talik. The water in the lake at the first stage was a mixture of sea and atmospheric waters, and then it was desalinated. The process of desalination and isotope depletion of lake water is responsible for a decrease in the δ18О and δ2Н values of ice with depth.

Аннотация: Предметом исследования являются процессы изотопного фракционирования внутри снежного покрова при образовании в нем инфильтрационного льда (ледяных прослоев, корок). На ледниках умеренного климата инфильтрационные зоны льдообразования очень распространены и понимание процессов изотопного преобразования первичного сигнала атмосферных осадков при переходе снега в лед важно для разграничения типа льдообразования. Помимо рекристаллизационного преобразования снега в лед, на ледниках происходит образование инфильтрационного и наложенного льда, что должно сопровождаться изотопным фракционированием в виду отличия коэффициентов фракционирования между паром и жидкостью/льдом (выпадение осадков, которые в дальнейшем переходят в лед путем уплотнения и перекристаллизации) и жидкостью и льдом (конжеляционное льдообразование). Был выполнен натурный эксперимент образования инфильтрационного льда внутри снежной колонки при искусственной стимуляции таяния снега с поверхности. Основным методом являлось изучение изозтопного состава кислорода и водорода снега и образованного из него льда. Первичный снег был гомогенизирован, после 14-дневного эксперимента внутри снежных колонок произошла дифференциация снега по изотопному составу кислорода и водорода. Значения δ18О и δD описываются уравнением регрессии с угловым коэффициентом 5. Такие угловые коэффициенты характерны для снежного покрова, в котором активно протекают процессы диффузии водяного пара. Инфильтрационный лед по изотопному составу кислорода и водорода незначительно отличается от первоначального снега.

Abstract: The processes of isotope fractionation inside the snow cover during the formation of infiltration ice (ice interlayers, crusts) are considered. On the temperate glacier zones of infiltration, ice formations are very common, and an understanding of the processes of isotopic transformation during snow-ice transition is important for distinguishing the type of ice formation. In addition to recrystallization transformation of snow into ice on the glaciers, the formation of infiltration and superimposed ice occurs, which should be accompanied by isotopic fractionation due to the difference in the fractionation coefficients between vapor and liquid/ice (precipitation) and liquid and ice (congelation ice formation). A field experiment was performed on the formation of infiltration ice inside a snow column with artificial stimulation of snow melting from the surface. The main method was the study of the isotopic composition of oxygen and hydrogen of snow and ice. Primary snow was homogenized, after a 14-day experiment inside the snow columns, a differentiation of snow by the isotopic composition of oxygen and hydrogen occurred. The values of δ18О and δD are described by a regression equation with a slope 5. Such slope indicates water vapor diffusion processes. Infiltration ice on the isotopic composition of oxygen and hydrogen is slightly different from the original snow.

Аннотация: Предметом исследования является изотопный состав кислорода и водорода снежных осадков отдельных снегопадов на Кавказе и Полярном Урале и вариации расчетного показателя - дейтериевого эксцесса. В статье рассмотрены вариации значений δ18O, δ2H, dexc снега на Красной поляне, южном склоне Эльбруса и на трансекте от Коноши до Полярного Урала. В каждом из описанных снегопадах величина дейтериевого эксцесса является уникальной изотопной меткой преобладающего процесса, участвующего в формировании изотопного состава снежного покрова. Основным методом исследования является измерение изотопного состава кислорода и водорода в расплавленных пробах снега. При исследовании изотопных значений используется дополнительный показатель - дейтериевый эксцесс. Для интерпретации полученных значений использовался метод восстановление обратных траекторий движения воздушных масс по модели HYSPLIY. Основными выводами работы являются разграничение основных процессов, ответственных за формирование изотопного состава снега на Кавказе - добавление континентального пара на склоне Аибга и ветровая эрозия на южном склоне Эльбруса, и изотопное исчерпание, происходившее при рэлеевской дисцилляции в едином снегопаде от Коноши до Полярного Урала. Восстановленные обратные траекторий движения воздушных масс помогает более детально рассмотреть вопросы формирования изотопного состава как отдельных снегопадов, так и сезонных особенностей формирования снежного покрова, которые наследуются ледниковым льдом.

Abstract: The article discusses variations in the values of δ18O, δ2H, dexc of snow on Krasnaya Polyana, the southern slope of Elbrus and on the transect from Konosha to the Polar Urals. In each of the described snowfalls, the deuterium excess is a unique isotope mark of the prevailing process involved in the formation of the isotope composition of the snow cover. To interpret the values of obtained isotopes, we used the method of back trajectories by the HYSPLIY model. The main goal of the work is to demarcate the main processes responsible for the formation of the isotope composition of snow. On the Aibga slope in Caucasus, there is addition of a continental water vapor on the southern slope of Elbrus – wind erosion, and isotope fractionation during condensation in a single snowfall from Konosha to the Polar Urals. The back trajectories of air mass movement help considering in more detail the formation of the isotope composition of individual snowfalls.

Аннотация: Предметом исследования является распределение стабильных изотопов кислорода и водорода и вариации дейтериевого эксцесса в снеге и ледниках Полярного Урала и пластовых льдах юга Ямала и побережья Байдарацкой губы. На Полярного Урале исследован изотопный состав зимнего снега, льда присклонового ледничка №1 и ледника Романтиков. На юге полуострова Ямал и на побережье Байдарацкой губы проанализированы изотопные характеристики пластовых льдов в долине р.Еркутаяха, Оюяха и в устье р.Сабеттаяха. Пластовые залежи внутригрунтового, автохтонного типа должны заметно отличаться по изотопному составу льда от пластовых залежей погребённого льда. Изотопные характеристики пластовых льдов являются удачным инструментом изучения условий формирования льда, что обусловлено процессами изотопного фракционирования кислорода и дейтерия при всех фазовых переходах, при этом коэффициенты фракционирования при переходах пар-вода и вода-лед определяются температурой. Вариации стабильных изотопов кислорода и водорода в пластовых залежах и соотношение δ2H-d-excess использованы как диагностический признак типа льдообразования.
В зимнем снеге Полярного Урала отмечено утяжеление изотопного состава с глубиной, отражающее сезонность накопления снега. Получены довольно высокие значения дейтериевого эксцесса – от 14,3 до 19‰, среднее значение составило 16,9‰. По глубине значения дейтериевого эксцесса распределяются в противофазе с распределением тяжелого кислорода и водорода.
Значения δ18О во льду присклонового ледничка №1 варьируют от –12,6 ‰ до –16,03 ‰, δ2H – от –96,7 ‰ до –115,1‰. Значения дейтериевого эксцесса во льду присклонового ледничка №1 достаточно низки, в среднем составляя 6–7 ‰, самое высокое значение d-excess составляет 13,1 ‰ минимальное значение d-excess = 4,7 ‰. Для льда ледничка №1 отмечен отрицательный наклон δ2H - d-excess, что указывает на конжеляционное льдообразование в закрытой системе (т.е. ограниченного объема воды). Это может происходить при замерзании некоторого объема талых вод заключенного в порах фирна, когда насыщенная талой водой фирновая масса переходит в лед. Ледник Романтиков по соотношению δ2H-d-excess занимает промежуточное положение между атмосферными осадками (снежный покров) и льдом ледничка №1.
Вариации стабильных изотопов кислорода и водорода в пластовой залежи в долине р.Еркутаяха существенны, а соотношение δ2H-d-excess свидетельствует в пользу внутригрунтового инъекционного ледяного образования, т.е. замерзания ограниченного объема свободной воды.
Соотношения δ2H-d-excess для пластового льда в устье р. Оюяха говорят о том, что мощное ледяное тело, могло образоваться при промерзании большого объема воды в условиях закрытой системы, о чем можно судить по тренду облегчения значений δ18O сверху вниз. Не явное выражение отрицательной корреляции δ2H-d-excess может быть связано с тем, что источником влаги была поверхностная вода, подвергавшаяся испарению, или с проявлением меньшего изотопного фракционирования, по сравнению с теоретическим. Величины d-excess во льду от 8,4 до –2,3 ‰ указывают скорее на внутригрунтовое образование пластового льда.
Вариации соотношения δ2H-d-excess в пластовых льдах являются дополнительным инструментом диагностики генезиса пластов и типа льдообразования.

Abstract: The subject of the study is the distribution of oxygen and hydrogen stable isotopes and the variations of the deuterium excess in snow and glaciers of the Polar Urals and massive ice of the south of the Yamal Peninsula and the coast of Baydaratskaya Bay. The isotope composition of winter snow and ice of the glacier No. 1, and the glacier of the Romantics was studied in the Polar Urals. On the south of the Yamal Peninsula, the isotopic characteristics of the massive ice in the valley of the Erkutayakha River, Oyuyakha River and at the mouth of the Sabettayakha River were analyzed. The massive ice of the autochthonous type should differ significantly in the isotopic composition of the ice from the buried ice. Isotopic characteristics of massive ice are a good tool for studying the conditions of the ice formation, which is due to the processes of isotope fractionation of oxygen and hydrogen during phase transitions, while the fractionation factor of vapor-water and water-ice transitions are determined by temperature. Variations of stable isotopes of oxygen and hydrogen in massive ice and the δ2H -d-excess ratio are used as a diagnostic tool to determine the type of ice formation. In winter snow of the Polar Urals higher values of isotope composition is recorded with depth increase, reflecting the seasonality of snow accumulation. Very high values of the deuterium excess are recorded - from 14.3 to 19 ‰, the average value was 16.9 ‰. Values of the deuterium excess are distributed in antiphase with the distribution of heavy oxygen and hydrogen with depth. The values of δ18О in the ice of the glacier №1 range from -12.6 ‰ to -16.03 ‰, δ2H - from -96.7 ‰ to -115.1 ‰. The values of the deuterium excess in the ice of the glacier No. 1 are rather low, averaging 6-7 ‰, the highest value of d-excess is 13.1 ‰ the minimum value of d-excess = 4.7 ‰. For glacier ice No. 1, a negative slope δ2H-d-excess is noted, indicating congelation ice formation in a closed system (i.e., a limited volume of water). This can occur when a certain volume of thawed water in pores of the firn, when the firn mass, saturated with thawed water, turns into ice. The Romantik Glacier occupies in δ2H-d-excess ratio an intermediate position between the atmospheric precipitation (snow cover) and the ice of the glacier No. 1.Variations of stable isotopes of oxygen and hydrogen in the massive ice on the Erkutayaha River in the southern part of the Yamal Peninsula are significant, and the δ2H-d-excess ratio is an evidence of mostly intra-soil injection ice formation, i.e. freezing of a limited volume of free water. The δ2H-d-excess ratios for massive ice at the mouth of the Oyuyakha River at the coast of Baydaratskaya Bay evidences that a powerful ice body could have been formed when a large volume of water was frozen in a closed system, as can be seen from the trend of decreasing of δ18O values down from the top. The non-explicit expression of the negative correlation of δ2H to d-excess may be due to the fact that the source of moisture was the surface water evaporated, or was characterized by less isotope fractionation than the theoretical one. The values of d-excess in ice are from 8.4 to -2.3 ‰ and indicate rather the intra-soil formation of ice. Variation of the δ2H-d-excess ratio in ice formation is an additional tool for diagnostic studies of massive ice genesis and types of ice formation.

Аннотация: В статье рассмотрено формирование изотопно-кислородного состава снежного покрова г.Братска и свежевыпавшего снега в Байкальском регионе, определены основные траектории воздушных масс, приносящих осадки в течение холодного периода к Братску. Район исследований: г.Братск и пункты в Иркутской области - д. Худяково в 18 км от Иркутска, п. Култук – южная часть озера Байкал, гора Снежная на трассе Иркутск-Большое Голоустное, и в республике Бурятия - Тункинская долина. В Братске было установлено превышение в содержании натрия в 4-66 раз в пробах снежного покрова, отобранных в городе по сравнению с фоновым снежным покровом. При всей очевидности техногенного происхождения натрия в снеге, иногда возникает вопрос о возможной естественной природе Na в осадках, приносимых воздушными массами, например, с арктического побережья. Для проверки данной гипотезы выполнено настоящее исследование. Основными методами исследования являются изотопный (определение содержания стабильного кислорода-18 в снеге, как в свежевыпавшим так и в лежалом снежном покрове) и метод обратных траекторий. Для анализа возможного влияния дальнего переноса на изотопный состав проб снега использовался метод обратных (на 120 ч назад) траекторий, построенных с применением полулагранжевой модели переноса HYSPLIT для периода с декабря 2015 по март 2016 с конечными точками на высоте 3000 м в 12 ч ВСВ. Среднее значение содержания кислорода-18, выраженное в значении δ как содержание тяжелого кислорода относительно стандарта, снежной колонки в г. Братске составило в марте 2015 г. –26,54‰. Внутри снежной пачки значения δ варьируют от горизонта к горизонту от –21,52 до –28,1‰, что является относительно «тяжелым» изотопно-кислородным составом. Было установлено, что влияние арктических воздушных масс на изотопный состав снежного покрова г. Братска крайне невелико. Из 44 дней с осадками за период с декабря 2015 по март 2016 г. 21 случай выпадения осадков связан с западным переносом воздушных масс с Атлантики, 5 случаев связаны с приходом влаги из арктического сектора, 15 – с континентальным источником и 3 – с акваторией Охотского моря.

Abstract: The authors study the formation of isotope-oxygen composition of a snow mantle of Bratsk and the fresh snow in Baikal region and define the main trajectories of air masses, bringing precipitation to the city of Bratsk during the cold seasons. The research area covers the city of Bratsk and the points in Irkutsk region – the village Khidiakovo (18 km from Irkutsk), the village Kultuk on the southern coast of the lake Baikal, the mountain Snezhnaya of the route Irkutsk–Bolshoye Goloustnoye and the Tunkin valley in the Republic of Buryatia. The authors register the exceeded content of sodium (4-66 times) in the city snow mantle samples compared with the background snow mantle. Though the man-caused origin of sodium in snow is obvious, the natural causes are also possible. It can be brought by air masses, for example, from the Arctic coast. The study is aimed at this hypothesis testing. The research methods include the isotope method (assessment of the content of stable oxygen-18 in snow, both fresh and settled) and the reverse trajectory method, based on the Semi-Lagrangian scheme HYSPLIT for the period from December 2015 till March 2016 with the end points at the altitude of 3000m at 12 UTC. The average ratio of oxygen-18 content (expressed in the δ-ratio as the content of heavy oxygen in relation to the standard) in the snow mantle in Bratsk was -26, 54‰ in March 2015. Inside the snowpack the δ-rates vary from the horizon to the horizon from -21,52 to 28,1‰. It is considered as a relatively “heavy” isotope-oxygen composition. The authors find out that the influence of the Arctic air masses on the isotope composition of the snow mantle in Bratsk is quite insignificant. Of 44 precipitation days for the period from December 2015 till March 2016, 21 case was connected with the western air-mass transport from the Arctic, 5 cases were connected with the moisture coming from the Arctic sector, 15 cases – with the continental source and 3 cases – with the Sea of Okhotsk.