И все-таки она не вечная: исследование вечной мерзлоты в Якутии
Деградация вечной мерзлоты набирает обороты и угрожает глобальными рисками, как природе, так и возведенной в этой зоне инфраструктуре. Ущерб уже оценивается миллиардами рублей, но скоро счет пойдет на сотни миллиардов.
Якутия — регион, в котором глобальное потепление климата происходит быстрее, и заметнее, чем в среднем на планете. Уже сейчас оно привело к изменению характеристик вечной мерзлоты и ее деградации на многих участках. Аномальная жара и продолжительные лесные пожары летом и осенью этого года могут подстегнуть таяние мерзлоты, предупреждают ученые.
МЫ ЕЕ ТЕРЯЕМ
Вечная мерзлота распространена на территории 22,8 млн км2, занимая около 24% суши в северном полушарии, в том числе более 60% территории России. Вечная мерзлота встречается не только в Арктике и субарктике, но и за их пределами в высокогорных районах с холодным климатом.
По данным Института мерзлотоведения Сибирского отделения РАН, наблюдающееся в последние десятилетия потепление в Арктике привело к сокращению площади вечной мерзлоты на 2-3% на ее южной границе, при этом в Якутии есть районы, где температура грунта падает. «В разных районах мерзлота отступает по-разному. Мы вообще-то нечетко знаем наши южные границы мерзлоты. В целом мерзлота занимает 65% территории России. Я считаю, что в южных регионах криолитозоны она исчезла на 2-3% территории, не больше. На значительных территориях увеличился верхний слой летнего протаивания, но ниже залегает мерзлая толща, она не исчезла», — рассказал директор Института мерзлотоведения имени П. И. Мельникова Сибирского отделения Российской академии наук (СО РАН) Михаил Железняк.
«Один раз в три-четыре года бывают такие зимы, когда снег, который является хорошим теплоизолятором, выпадает значительно позже. Низкие температуры воздуха, отсутствие или небольшая мощность снежного покрова способствуют охлаждению грунтов в этот период», — объяснил исследователь.
Кроме того, обнаружены особые области в Верхоянском районе Якутии, где за последние восемь лет в верхнем пятиметровом слое земли наблюдается даже понижение температуры на две десятых градуса. Причем это явление отмечено не в одной точке, а на десяти разных участках рельефа. Это зафиксировано автоматическими станциями, которые определяют температуру четыре раза в сутки и за год накапливают 1 600 измерений, рассказал Железняк.
По данным властей Якутии, за последние два года количество природных пожаров в северо-восточной части Якутии возросло в пять раз, а площадь, пройденная огнем, — в шесть раз. При этом лето становится более жарким, изменяется режим выпадения осадков. В Верхоянске в этом году зафиксирован рекорд +38 градусов за Полярным кругом. Среднегодовые температуры повышаются за счет зимних температур. Зима становится теплее. Воды стекает больше, чем впитывается в почву.
ОТСРОЧЕННЫЙ ЭФФЕКТ ПОЖАРОВ
Пожары имеют опосредованное влияние на вечную мерзлоту – и не только кратковременное, объяснил кандидат географических наук, проректор по науке и инновациям Северо-Восточного федерального университета Юрий Данилов. Моховой покров является очень хорошим теплоизолятором, если он будет уничтожен, то соответственно почва прогреется сильнее и увеличится глубина протаивания. Вода, образовавшаяся при таянии льда, накапливается в понижениях: начиная с небольшой лужицы, постепенно оказывая отепляющее воздействие.
По исследованиям сотрудников Института Мерзлотоведения СО РАН, под лесами существует буферный слой, который предохраняет мерзлоту. А если леса не стало, то слой тает и теряется. Раз потерян слой, то необратимый процесс из года в год усиливается и приводит к образованию больших котловин. Если зимой накопилось меньше холода, то летом земля быстрее нагреется и увеличится глубина протаивания.
Как рассказал ведущий научный сотрудник Института мерзлотводения СО РАН, кандидат технических наук Иван Христофоров, в середине июня на территории бассейна реки Шестаковка недалеко от Якутска прошел лесной пожар, полностью уничтожив растительный покров, включая мох. На следующий день после пожара проведена георадарная съемка по специально выбранным контрольным профилям, пролегающим как по обгоревшему лесу, так и по лесу, где пожара не было. Зафиксировали параметры глубины протаивания, определили характеристики сигналов, отраженных от границы сезонно-талого слоя (СТС).
«В сентябре, через три месяца, повторили съемку по тем же профилям и обнаружили, что на участке, где прошел низовой пожар граница СТС увеличилась на 15 %, также увеличилась амплитуда отраженного электромагнитного сигнала. Это говорит об увеличении суммарной влажности на поверхности границы СТС», — отметил ученый.
ЗА ЛОПАТЫ!
По итогам исследований ученый рекомендует для обеспечения устойчивости оснований фундаментов всем жителям холодных регионов, специалистам ЖКХ расчищать снег вокруг своих домов. «Это позволит укрепить фундамент. Чем больше энергии холода поступит в грунты, тем менее интенсивно будет продвигаться сезонноталый слой», — подчеркивает Христофоров.
Адаптацию к новым условиям нужно учитывать, прежде всего, при планировании социально-экономического развития, строительства объектов инфраструктуры и в целом строительного комплекса, считает доктор географических наук, заведующий отделом исследований изменений климата государственного гидрологического института Олег Анисимов.
Деградация мерзлоты уже сказывается состоянии многоквартирных домов, на функционировании автомобильных и железных дорог, аэропортов, нефтяных и газовых трубопроводов, промышленных узлов. Во время июльского круглого стола на тему «Деградация вечной мерзлоты: проблемы и решения» министр жилищно-коммунального хозяйства и энергетики Республики Саха (Якутия) Дмитрий Садовников, привел в пример аварию в Норильске, которая показала, к каким последствиям может привести пренебрежение регулярным мониторингом вечной мерзлоты и ее состояния.
Тогда — в конце мая 2020 года на ТЭЦ-3 Норильско-Таймырской энергетической компании (входит в группу «Норникель») произошла утечка дизельного топлива из резервуара топливохранилища. Около 21 тысячи тонн горючего попали в почву и реки, площадь загрязнения составила 180 тысяч квадратных километров. Предварительно, утечка произошла из-за повреждения основания резервуара, сваи которого просели из-за таяния вечной мерзлоты. (позже – в октябре 2020 президент Российской академии наук Александр Сергеев подтвердил, что природное разрушение вечной мерзлоты могло стать существенным фактором, который привел к разливу топлива в Норильске – прим. ред).
«Совсем недавно подобное мы ощутили и у себя: в Среднеколымском улусе тоже вытекло топливо из емкости дизельной станции. Меры реагирования по разливу дизтоплива были приняты своевременно, и серьезного загрязнения удалось избежать. Но дело не только в экологии, оттайка грунтов приводит к разрушению жилых домов», – пояснил Дмитрий Садовников.
В качестве примера министр привел обрушения многоквартирных жилых домов в Якутске в 2010, 2011 и 2015 годах, а также обрушение балкона и части фундамента здания Сбербанка. В июне этого года обрушился фундамент очередного жилого дома, по несущей стене пошла трещина.
По подсчетам государственного гидрологического института, около 70% современной инфраструктуры находится в неустойчивых районах вечной мерзлоты. Около трех четвертей населения в зоне вечной мерзлоты Северного полушария может пострадать от повреждения инфраструктуры, связанного с деградацией вечной мерзлоты к 2050 году. По данным ООН, ущерб зданиям и инфраструктуре России от усиления таяния вечной мерзлоты может превысить $100 млрд к 2050 году.
По мнению научного сотрудника Института мерзлотоведения СО РАН Александра Федорова, критически опасная ситуация сложилась в Якутске. «Если нормы строительства и эксплуатации соблюдать, то все будет нормально. Есть более опасные места, где подземный лед занимает 90% и его таяние крайне опасно», — считает эксперт.
По данным соцопроса Северо-Восточного федерального университета, проведенного в 2017 году, 72% респондентов отметили просадки фундаментов домов в заречных районах Центральной Якутии. «До 40-50% пахотных земель, используемых до 1990 года в Чурапчинском и Таттинском районах республики, расположенных на сильнольдистых грунтах, в настоящее время полностью деградировали и не могут быть использованы», — добавил Александр Федоров.
ОТСТАВИТЬ ЛОПАТЫ!
Изменения вечной мерзлоты будут проявляться, прежде всего, в увеличении ее температуры и глубины сезонного оттаивания. Наибольшую опасность здесь представляет возможное повреждение фундаментов домов и сооружений на вечной мерзлоте за счет уменьшения ее несущей способности. «Лицам, принимающим решения и руководителям таких регионов необходимо акцентировать внимание на организации мониторинга состояния фундаментов зданий с целью своевременного обнаружения их деформаций и принятия мер по стабилизации фундаментов за счет установки дополнительных свай или термосифонов, а в случаях, если это невозможно, по прекращению эксплуатации домов», — уверен Анисимов.
Основной способ адаптации линейных сооружений к прогнозируемым изменениям – термостабилизация вечной мерзлоты с применением различных технических средств и инженерных решений. К таковым можно отнести установку парожидкостных термосифонов. «Это достаточно простое устройство работает по принципу теплового насоса, «закачивая холод» из атмосферного воздуха в верхний слой вечной мерзлоты и понижая ее температуру в холодный период года. Оно не потребляет энергии и представляет собой замкнутую с обоих концов трубу, внутри которой находится хладоагент, часто сжиженная углекислота», — добавил эксперт.
Еще более простой способ термостабилизации – устройство вентиляционных каналов в насыпях линейных сооружений. Это обеспечивает не столь эффективное, как при установке термосифона, но все же заметное охлаждение приповерхностного слоя насыпи, а также создает прослойку, изолирующую нижележащие слои от хорошо прогреваемой летом на солнце поверхности. Аналогом точечных сооружений является обустройство вентилируемых подвалов и подполий, которые также широко применяются при городской застройке, отметил Анисимов.
С ним согласен председатель парламента Якутии Петр Гоголев, который предлагает создать федеральный фонд информации о состоянии вечной мерзлоты, ввести проведение государственной экспертизы, государственного мониторинга ее состояния. «Нужно предусмотреть распределение полномочий федеральных, региональных и муниципальных органов власти», — считает Гоголев.
Госсобрание Якутии несколько лет назад подготовило проект федерального закона «О рациональном использовании и охране вечной мерзлоты», активно обсуждает эту проблему на различных федеральных площадках. Летом председатель парламента Республики Саха (Якутия) Петр Гоголев поручил активизировать работу с Госдумой в части рассмотрения проекта федерального закона об охране вечной мерзлоты.
При этом в Якутии региональный закон «Об охране вечной мерзлоты» принят еще в 2018 год. В нем впервые на законодательном уровне дано определение понятию «вечная мерзлота». Государственное управление осуществляется министерством экологии, природопользования и лесного хозяйства Якутии и министерством архитектуры и строительного комплекса республики.
Текст: Олег Иванов
