Изобретение относится к области геофизических средств исследования Земли, а именно оценке температуры земной коры по глубине.
Изменения климата, включают в себя увеличение средней годовой температуры, вызывающей таяние ледников, и повышение уровня Мирового океана. Изменения климата являются следствием нарушения режима теплообмена между всеми природными системами, которые привели к изменению режима выпадения осадков, температурным аномалиям и увеличению частоты экстремальных явлений, таких как ураганы, наводнения, лесные пожары и засухи.
Влияние глобального потепления на изменение климата на территории Таджикистана подтверждено многолетними данными метеорологических станций наземного базирования.
Наряду с изучением повышения значения температуры наземного воздуха гидрометеорологическими станциями было бы актуально исследовать изменение теплового поля земной коры. Разработка современных методов и систем контроля изменения теплового поля земной коры могла бы ответить на многие вопросы суточного, сезонного, годового и многогодового режима теплообмена между солнечным излучением и земной корой а также земной коры с атмосферным воздухом.
В настоящее время естественное тепловое поле Земли изучается методами геотермической разведки.
Геотермическая разведка (терморазведка) объединяет физические методы исследований естественного теплового поля Земли с целью изучения ландшафтов, термического режима земной коры и верхней мантии, выявление геотермических ресурсов, решение поисково – разведочных и инженерно – гидрологических задач. Тепловое поле определяется внутренними и внешними источниками тепла и тепловыми свойствами горных пород. При терморазведке регистрируют радиотепловое и инфракрасное излучения земной поверхности, измеряют температуру, ее вертикальный градиент или тепловой поток. Распределение этих параметров в плане и по глубине несет информацию о термических условиях и геологическом строении изучаемого района [1, 2].
Цель предлагаемого способа заключается в достоверности определении распределения температуры в земной коре, определения точного расположения геотепловой завесы и величины геотермической ступени.
Пример осуществления способа. Процесс теплопереноса водным потоком и изменения температуры по глубине был исследован геотермическим методом в основании строящейся плотины Рогунской ГЭС, по пьезометрическим скважинам, расположенным на левобережной части реки Вахш.
На участке солевого пласта левого берега реки Вахш были выполнены режимные температурные наблюдения по 12 створам. Общее количество пьезометров, задействованных в исследованиях- 29. Из них в 11 пьезометрах, по техническим причинам, исследования провести не удалось.
В таблице 1 приведены величины распределения температуры по стволу пьезометрической скважины П-31 измеренные 2011 году, когда река Вахш еще не была перекрыта, т.е. река текла по своему старому руслу. Глубина скважины составляет 46 метров. Измерение проведены в течение года раз в месяц (февраль, март, май, июль, август, сентябрь, ноябрь, декабрь).
На фиг. 2 приведены графики распределения температуры. По графику видно, что в зависимости от сезонного изменения температуры и расхода воды в реке Вахш глубина резкого изменения температуры в обводнённой части пьезометра происходит на глубине 10 -12 метров. Ниже глубины 12 метров температура изменяется стабильно линейно-нарастающим темпом.
Поток воды в русле реки обладает свойством тепломассопереноса из окружающей породы и воздуха. На глубине 12 метров относительно стабильно держится минимальная температура. Температура в большей степени резко понижается за счёт тепла переносящегося течением водного потока в русле реки.
Земная кора отличается высоким постоянством значений средней теплопроводности. Независимо от интенсивности солнечного излучения на приповерхностной части земной коры средняя теплопроводность земной коры остаётся постоянной.
Поглощённая энергия солнечного излучения земной корой превращается в тепловой поток qz-тпси и расходуется на нагрев приповерхностной части земной коры. Также тепловая энергия приповерхностной части посредством молекулярной теплопроводности и наземным водовоздушным течением возвращается в атмосферу Земли.
Тепловой поток солнечного излучения в приповерхностной части земной коры при распространении на глубину Земли встречается с встречным тепловым потоком qz-тпнз, идущим из недр Земли. В результате встречи двух тепловых потоков появляется нейтральная поверхность, граница резкого изменения температуры.
Граница резкого изменения температуры - эта геотепловая завеса, разделяющая земную кору на зону аккумуляции солнечной энергии (приповерхностная часть земной коры) и зону аккумуляции теплового потока, идущего из недр Земли, определяемая интенсивностью солнечного излучения, скоростью и объёмом потока воды, которая течёт по руслу, средней теплопроводностью пород земной коры, теплоёмкостью подземных вод и встречным тепловым потоком, идущим из недр Земли.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет определить глубину расположения геотепловой завесы, объём зоны аккумуляции солнечной энергии в приповерхностной части земной коры, направление теплового потока, изменение геотермической ступени в земной коре, составить эмпирические уравнения в любое заданное время, определить изменения закономерности распределения температуры в земной коре в темпе наблюдений, определить дневные – летние накопления солнечной энергии в земной коре, а также ночную – зимнюю теплоотдачу в атмосферу, определить остаточное тепло в земной коре в течение года и последующие периоды, определить влияние крупных природных и техногенных объектов на изменение теплового режима земной коры.
