ГлавнаяАналитика и событияАналитикаДеградация мерзлоты: каковы последствия?

Деградация мерзлоты: каковы последствия?

По данным Росгидромета за прошедшее десятилетие устойчивый рост средних зимних температур (относительно среднемноголетних значений за период 1961-1990 г.г.) отмечался в Западном секторе Арктики и Субарктики России и, в последние годы, на Чукотке. Сектор Средней Сибири, Якутии и Северо-Восточные низменности характеризовались вялым, но устойчивым потеплением. Восток Средней Сибири, Забайкалье и Южная Якутия, напротив, демонстрируют тенденцию к современному похолоданию. По среднелетним температурам тенденция потепления с конца 1990-х годов очевидна для всех холодных регионов России.

Климатические изменения: температура воздуха, динамика снежного покрова, скорость ветра и режим жидких осадков, оказывают воздействие на состояние многолетней мерзлоты грунтов. На каждой отдельно взятой территории влияние похожих климатических изменений на состояние мерзлоты проявляется неоднозначно, этот вопрос остается недостаточно изученным. Тем не менее, есть четкое понимание, что мерзлые породы связаны с комплексом геологических процессов. В связи с техногенным воздействием на криолитозону эти процессы ускоряются и масштабируются, что в отдельных случаях приводит к их катастрофической активности.

Увеличение глубины сезонного оттаивания и многолетнее оттаивание верхней части многолетнемерзлых пород (ММП) на участках распространения льдистых отложений, повторно-жильных льдов и мономинеральных залежей льда неизбежно приведет к активизации и новообразованию термокарста, термоэрозии, криогенного оплывания склонов (солифлюция) и др. Существенно изменяется пораженность территории криолитозоны многолетним морозным пучением, которая по некоторым оценкам на равнинах с избыточным увлажнением может увеличиться на 20-50% в случае увеличения мощности сезонного оттаивания. На участках с несливающейся мерзлотой и новообразованными несквозными таликами широкое развитие получают сезонные и многолетние бугры пучения.

Карта-схема приуроченности ущерба от геокриологических процессов к стадиям жизненного цикла техногенных комплексов за период 2000-2015 г.г. Авторы: Сергеев Д.О., Чеснокова И.В., Морозова А.В.

Кроме того, достаточно сильные последствия потепления отмечаются в береговой зоне Арктических морей. Средняя скорость разрушения и отступания береговых уступов уже сейчас достигает до 3-5 м/год и более. Максимальные темпы разрушения льдистых берегов восточного сектора Российской Арктики наблюдались в период с начала 1970-х по 1990-е годы прошлого века и в отдельные годы достигали скоростей до 15-23 м/год. Активизируются также процессы термоабразионного разрушения берегов рек и озер в континентальной части криолитозоны.

Основываясь на данные геокриологического мониторинга, можно сделать вывод, что помимо активизации процессов термокарста и термоденудации, увеличения пучинистости грунтов, криоландшафты прореагировали на аномальные теплые годы в виде увеличения темпов термоэрозии и оврагообразования, повсеместным опусканием кровли мерзлоты в лесотундровых ландшафтах (Западная Сибирь), формировании обширных надмерзлотных таликов, увеличением площади выгорания бореальных лесов, а также активизацией явлений, связанных с образованием повторно-жильных льдов.

Подробнее о некоторых криогенных процессах мы можете узнать на странице “О мерзлоте”.

Естественные процессы на огромных территориях усиливаются деятельностью человека, как упоминалось ранее. Это зависимость особенно сильно прослеживается при строительстве линейных сооружений большой протяженности. Регулярно вдоль магистральных газопроводов наблюдается заболачивание и всплывание конструкций, выпучивания, осадки, деформации объектов, а на перегибах рельефа наблюдается активная эрозия. Таким образом, все больше возрастает угроза безаварийной эксплуатации инженерных сооружений.

Термокарст вдоль трубопровода. Фото Г.Грина.

Изменение среднегодовой температуры мерзлых грунтов, увеличение мощности сезонного оттаивания приводит к снижению несущей способности грунтов мерзлых оснований: величины модуля деформации, предела длительной прочности и других свойств грунтов. Конечно, наблюдаемые нарушения технических систем помимо естественных причин, связаны с недостатками при выполнении изысканий, устаревшими стандартами, нарушением режима эксплуатации инженерных систем.

Становится очевидным, что максимум ущерба не связан с периодом строительства и первыми годами после него, как считалось ранее. Основные объемы ущербов связаны с длительно эксплуатируемыми сооружениями, особенно объектами линейной инфраструктуры – дорогами и трубопроводами. Этот вывод ставит на повестку дня научную задачу выработки методик оценки стоимости содержания инфраструктурных объектов на территории криолитозоны в условиях меняющихся техногенных нагрузок и климата.

Важной составляющей содержания инфраструктуры безусловно является система мониторинга, как геотехнического, так и фонового. Доказательства этого тезиса мы можем найти обращаясь к истории. Так, образцом свайного строительства в годы СССР был город Норильск. Но закрытие мерзлотной службы повлекло за собой учащение нарушений правил эксплуатации объектов. Аварийные деформации промышленных и гражданских объектов стали принимать массовый характер, что можно наблюдать в Воркуте, Якутске, Анадыре, Тикси, Черском и других арктических поселениях.

Больше узнать об авариях на территории криолитозоны можно на странице “Мониторинг”.

Разрушение многоквартирного дома в Амдерме, побережье Карского моря, в связи с повышением температуры и потерей несущей способности свай в засолённых мёрзлых грунтах. Фото А.В. Брушкова.

Таким образом, последствия деградации мерзлых пород могут быть катастрофическими как для природной среды, так и для экономической системы. Учеными доказана высокая чувствительность криолитозоны к изменению теплового поля, динамичность среды, что требует постоянного мониторинга и разработки сценариев для своевременной реакции на изменения. Большое значение в настоящий момент уделяется прогнозированию, поскольку специалисты также показали возможность типизации условий криосреды, в том числе и по внешним признакам. Эти теоретические построения о закономерностях трансформации криосферы и многолетний мониторинг ее изменчивости повлекли за собой обновление подходов и нормативной базы проектно-изыскательных работ. Однако достигнутый теоретический и методический уровень научных исследований используется крайне ограничено, за что природа расплачивается "бедлэндами", а экономика – авариями и затратами.

Автор: Чепляева П.Д.

Список литературы

Васильев А.А., Дроздов Д.С., Москаленко Н.Г. Динамика температуры многолетнемерзлых пород Западной Сибири в связи с изменениями климата. // Криосфера Земли, 2008, Том XII, № 2, с. 10-18.
Второй оценочный доклад Росгидромета об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации / Г.В. Алексеев и др.; М.: Росгидромет, 2014. 1007 с. ISBN 978-5-9631-0322-7.
Губарьков А.А., Лейбман М.О., Хомутов А.В. Криогенные процессы в естественных и техногенных условиях на Харасавэйском месторождении // Известия высших учебных заведений. Нефть и газ. 2012. № 4, с. 21-27.
Деградация мерзлоты: результаты многолетнего геокриологического мониторинга в западном секторе российской Арктики / А.А.Васильев, А.Г.Гравис, А.А.Губарьков, Д.С.Дроздов, Ю.В.Коростелев, Г.В.Малкова, Г.Е.Облогов, О.Е.Пономарева, М.Р.Садуртдинов, И.Д.Стрелецкая, Д.А.Стрелецкий, Е.В.Устинова, Р.С.Широков // Криосфера Земли, 2020, т. XXIV, № 2, с. 15–30.
Пономарева О.Е., Гравис А.Г., Бердников Н.М. Динамика криогенных процессов в северной тайге Западной Сибири в условиях меняющегося климата // Десятая Межд. Конф. по мерзлотоведению (TICOP). Том 3. – Тюмень: Печатник, 2012, с. 431-436.
Пендин В.В., Ганова С.Д. Геоэкологический мониторинг территорий расположения объектов транспорта газа в криолитозоне – М.: ОАО «ПНИИИС», 2009, 236 с.
Украинцева Н.Г., Дроздов Д.С., Попов К.А., Гравис А.Г., Матышак Г.В. Ландшафтная индикация локальной изменчивости свойств многолетнемерзлых пород (уренгойское месторождение, Западная Сибирь). // Криосфера Земли, 2011, Т.XV, №4, с.37-40.