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 производят замерения по длине ходов продольные разрезы по площади залов на основе сетки измерительных точек, а также по сечению хода с шагом 0,5 - 1,0 0 - 2, 0 - 5,0 м, зависящем от размеров полости и задач исследования.
Для определения параметров гидродинамического и термического взаимодействия воздушного потока со вмещающей породой, как правило, в местах с ощутимой воздушной тягой производят градиентные наблюдения на расстояниях 0,1-0,2-0,5-1,0-1,5-2,0 м от пола стен, совмещая их с замерами температуры пола стен и всех водопроявлений в исследуемом сечении.
Отбор проб воздуха для изучения газового состава производится путем накачки прокачки в стеклянные газовые пипетки с трубками из вакуумного стекла либо в резиновые или полиэтиленовые емкости объемом не менее 250 мм с зажимами.
Размещение точек отбора проб должно выявить вариации газового состава по площади и на разных уровнях пещеры.
Режимный отбор проб, обеспечивающий изучение внутрисуточных, межсуточных и сезонных вариаций газового состава воздуха пещер, следует проводить на фиксированных точках.
Обработка наблюдений Методика первичной обработки резуьтатов наблюдений излагается в соответствующих руководствах Методические , 1951,1953,1954 . Для обработки результатов измерений, выполненных с помощью аспирационного психрометра и дальнейших расчетов тепловлажностных свойств воздуха следует применять Психрометрические таблицы 1972 и J- диаграмму Свойства , 1963 . На основе первичных данных наблюдений определяются параметры воздухообмена сезонные схемы вентиляции, режимы давления, расход воздушного потока и коэффициент воздухообмена в разные сезоны, величина и направление перепадов температур вода-воздуха, стена пол - воздух, амплитуды суточных сезонных колебаний основных метеоэлементов по участкам полости и т.д По сводным результатам измерений строят графики - изменения температуры влажности по основным галереям полости, температурные поля по сечениям ходов и площади залов, совмещенные графики суточного сезонного изменения метеоэлементов на поверхности и под землей расчитывают гистограммы распределния температуры влажности по длине ходов, площади или объема полости для вычисления соответствующих осредненных величин, используемых при составлении тепловых балансов и расчетов конденсации.
Графически исследуют корреляционные связи между температурой влажности и глубиной длиной полости, направлением и скоростью воздушного потока и перпадом давления на исследуемом участке и т.д подбирают апраксимирующие уравнения и находят их коэффициент.
По результатам анализов газового состава воздуха определяют абсолютне пределы изменениний содержания компонентов для данной полости, пределы изменений и средние значения по месяцам и осредненные значения для участков, различных по морфологии и условиям заложения.
Строятся графики изменения газосодержания по высоте над полом и графики сезонного хода содержания.
Результат газового анализа выражаются в объемных процентах.
Для оценки изменения газового состава пещерного воздуха при смешивании с атмосферой использую специальные расчетные приемы. Изменчивость газового состава воздуха в пространстве пещеры и во времени анализируются в тесной связи с режимом воздушной циркуляции и другими возможными газоформирующими факторами.
Для определения генезиса углекислоты используются данные по изотопному составу углерода. Заключительный этап обработки материала - построение математической модели микроклимата пещеры на основе аналитических зависимостей, балансовых расчнтов, численного моделирования или изучения статистических связей между ее основными морфолого-морфометрическими параметрами, геолого-литологическими, теплофизическими и другими характеристиками и климатическими условиями на поверхности.
Что можно охарактеризовать как общие задачи мониторинга пещеры. При изучении сложных карстовых систем таковой является Мраморная, и проведении специальных исследований изучение причин и динамики развития подземного оледенения, роста геликтитов, что также очень актуально для Мраморной, и пр. необходима разработка специальных приборов и методических приемов исследований.
Все данные, на которых базируется настоящая работа, получены в соответствии с требованиями изложенной выше методики. Кроме того для обработки наблюдений использованы не описываемые в методике методы компьютерной обработки информации, получившие распространение только в последние 4-5лет на территории СНГ . Использовалась компьютерная база Киевского карстолого-спелеологического центра и Института минеральных ресурсов АН Украины. 4.Характеристика микроклимата пещеры 4.1