Исследование микроклимата пещер Беломорско-Кулойского гипсового плато, предпринятое ленинградскими спелеологами, первоначально преследовало цели объективной регистрации термического режима и условий вентиляции пещер в рамках общего обследования подземных полостей (Илюхин, Дублянский, 1968).Однако уже результаты первых экспедиций 1966-1967 гг., во время которых были зарегистрированы весьма различные микроклиматические характеристики в пещерах одного района и контрастные условия обводнения (оледенения) в разных участках одной пещеры, поставили перед спелеологами целый ряд интересных проблем, решение которых потребовало проведения систематических наблюдений в большом числе пещер с целью обобщения полученных данных. Всего за период с 1966 по 1972 г. было выполнено 9 серий сезонных наблюдений, приуроченных к летнему (август), осеннему (ноябрь) и зимнему (январь-март) периодам. Общее число микроклиматических определений составляет около 1200 замеров. В процессе этой работы общепринятая методика микроклиматических наблюдений (Илюхин, Дублянский, 1968; Альтберг, 1930-1931) и способы обработки данных (Дублянский, 1963; Дублянский, Смольников, 1969) претерпевали определенные изменения, совершенствовались, все более точно соответствуя специфике исследования горизонтальных пещер Севера.

Определение температуры воздуха в пещерах производилось с помощью палочных термометров с ценой деления 1° и в ряде случаев – более точными термометрами с делениями через 0,2°, отсчет по шкале которых производился на глаз с точностью до половины цены деления. Применение термометров с относительно невысокой точностью отсчета обусловлено дефицитностью более точных термометров, их большими размерами, узкими пределами шкалы и легкой повреждаемостью в низких, узких лазах пещер.

Для устранения возможной систематической погрешности термометров перед измерениями производилось сличение термометров в воде при двух различных температурах с введением соответствующих поправок в окончательные результаты.

Точность определения температуры воздуха в условиях низких и отрицательных температур в значительной мере зависит от методики измерений, поскольку наличие резких перепадов температур между породой и воздухом пещеры, между телом человека, транспортирующего термометры, и воздухом пещеры, наконец, присутствие человека в полости малого объема может значительно исказить получаемые результаты. По этой причине методика измерений включала следующие основные моменты. В той части пещеры, где производились температурные измерения, не разрешалось использование светильников открытого огня (свечи, карбидные лампы и т.д.) и длительное присутствие групп людей. Измерение температуры воздуха производилось на уровне 5-10 см от основания хода, являющегося естественным опорным горизонтом также при построении температурных сечений по высоте хода. Располагая 5-10 термометрами, наблюдатель расставлял термометры при движении по пещере в одну сторону и, зафиксировав в журнале наблюдений положение точек измерения относительно пикетной сетки на плане пещеры, производил отсчеты при возращении назад. Таким образом, обеспечивается необходимое время выдержки термометра перед отсчетом (1-5 мин.) и устраняется влияние наблюдателя. Закрепление термометра у пола пещеры производилось таким способом, чтобы ртутный резервуар не касался окружающих предметов и отстоял от точки опоры не менее чем на 8-10 см. Учитывая принятые меры предосторожности, можно оценить среднюю погрешность определения температуры воздуха величиной не превышающей ±0,5°, причем требования к точности определений температуры воздуха в теплое время года, когда весь интервал измеряемых температур составляет 5-6°, значительно возрастают.

Определение влажности воздуха производилось с помощью аспирационного психрометра. Следует отметить, что этот прибор чрезвычайно неудобен для работы в узких ходах пещер и его показания, особенно в условиях отрицательных температур, могут быть весьма неточными. Для измерения скорости воздушного потока использовали крыльчатый анемометр АСО-3.

При проведении микроклиматических измерений наиболее широкое распространение получило построение температурных разрезов по основной магистрали или главным галереям полости, позволяющее судить не только о температуре в отдельных точках пещеры (Чикишев, 1965), но и сопоставлять ход изменения температуры с особенностями морфологии ходов (залов). Подобные измерения, производимые многократной в одних и тех же точках в разные периоды года, а также повторно в отдельных случаях через 1-2 дня при резких колебаниях температуры на поверхности, позволили проследить динамику краткосрочных (суточных) и долгосрочных (сезонных) изменений термического режима полостей. Графическое представление этих данных возможно в двух вариантах – в зависимости от расстояния от входа и по пикетным точкам. Последний способ получил преимущественное распространение, так как интерпретация полученных данных требует использования плана пещер, сопоставления с которым облегчается наличием на плане постоянной пикетной сетки, и весьма затруднено, если приводить расстояние от входа. Для пещер лабиринтного типа сопоставление температуры с величиной расстояния от входа вообще лишено смысла.

Наглядное сопоставление термического режима полости в различные периоды времени было произведено путем построения термогистограмм, на которых по оси ординат откладывалась суммарная относительная протяженность участков пещеры, соответствующих данному интервалу температур. Особенно удобным этот графический прием оказывается применительно к лабиринтым пещерам, для которых иные способы обобщенной характеристики термического режима полости затруднительны. Построение термогистограмм и их анализ позволяет выделить термические особенности разных пещер и дать их сравнительную характеристику. Вместе с тем именно термогистограммы должны быть положены в основу при балансовых тепловых расчетов (Лукин, 1965 б), точность которых в противном случае не выдерживает критики.

Измерения температуры воздуха по ходу пещеры (температурные разрезы) во многих случаях дополнены построением температурного сечения, т.е. определениями температуры воздуха на различной высоте от основания хода (на вершине осыпи, у свода в трещине стены и т.д.). Эти измерения показали, что распределения температуры по высоте ходов является весьма неравномерным и должно учитываться при анализе термического режима полости.

С целью выявления крупномасштабных особенностей температурных полей в больших залах (Ленинградская пещера, Г-1) и на обширных участках привходовой зоны, измерения температуры производились на большой площади путем последовательных определений в различных узлах сетки, наносимой на план исследуемого участка, или в объеме, рассекаемом отдельными вертикальными сечениями в характерных местах. В последнем случае в верхней части сечений натягивали горизонтально шнур, через который перебрасывали нитку с закрепленным термометром и грузом – противовесом на противоположных концах, устанавливая термометр по желанию на требуемой высоте в соответствующей точке сечения. Следует заметить, что длительный характер этих измерений требует выделения контрольных точек, условия в которых регистрируются на протяжении всего периода наблюдений для учета возможного временного дрейфа. На основе результатов измерений на площади и в объеме полости производилось построение температурных полей путем проведения изотерм, отвечающих выбранным температурам, в соответствии с общепринятыми правилами обработки метеорологической информации.

Полученные диаграммы температурных полей позволили наглядно представить сложные явления теплообмена, происходящие в различных зонах исследованных участках пещер и припещерной территории.

Особое значение для выяснения характера тепловых потоков в пещере в различное время года имеет измерение температуры породы в стенах, полу и сводах полости. Однако эти измерения представляют определенные методические трудности, так как воздушная прослойка между термоприемником и породой заметно искажает результаты измерений, на что было указано Я.А. Альтбергом (1930). Для точной регистрации температуры поверхностного слоя породы ртутный резервуар термометра погружали в слой глины (песка, рыхлых отложений) на дне хода или углубления стены, или в качестве контактной массы использовали влажную пластичную глину или мокрый песок, уплотняемый после закрепления термометра. Для измерений при отрицательной температуре ртутный резервуар термометра предварительно вмораживался с помощью небольшого количества воды в углубление породы или специально высверливаемого в мерзлом грунте отверстия, диаметр которого соответствует диаметру термометра. Во всех случаях необходима длительная выдержка перед снятием показаний термометра. Определения необходимо производить с особой тщательностью, многократно дублируя измерения в различных точках. При этом необходимо учитывать локальные различия в температуре стен (пола, сводов пещеры) особенно значительные в зимний период.

Особенности прохождения

Фотосъемка в пещерах