Мерзлота отступает: как Россия следит за изменениями в Арктике и готовится к вызовам
Для прогнозирования их состояния создана сеть наблюдательных пунктов, данные которой помогут учитывать риски при строительстве и хозяйственном освоении севера.
Зона многолетней мерзлоты занимает не менее четверти всей суши Земли и около двух третей территории России. На мёрзлом грунте построены города, проложены коммуникации, работают предприятия, живут люди и даже растут деревья. Однако всё это может измениться в худшую сторону, если под воздействием разных факторов грунт начнёт таять. Об этом пишет издание ТАСС в своём материале.
Директор Арктического и антарктического научно‑исследовательского института Александр Макаров объяснил, что мёрзлые породы очень чувствительны к переменам климата, а вдобавок они испытывают техногенную и антропогенную нагрузку. Он привёл примеры того, как из‑за такого воздействия разрушаются дома, а дороги становятся волнообразными.
Чтобы существующая и будущая инфраструктура на многолетнемёрзлых грунтах была надёжной, нужно постоянно следить за состоянием пород, понимать их особенности и внимательно относиться к прогнозам возможных изменений. По словам Макарова, до недавнего времени комплексного изучения криолитозоны в стране не проводилось. Эти данные призвана собрать Государственная система фонового мониторинга, которая будет отслеживать процессы растепления мерзлоты во всех регионах. Оператором создания системы стал Арктический и антарктический научно‑исследовательский институт. Наблюдения помогут заранее предсказывать, где и когда грунты перейдут в талое состояние.
Как устроены наблюдения
Александр Макаров отметил, что мёрзлые породы встречаются и на севере — на побережье Северного Ледовитого океана и на островах, и на юге — например, на границе с Китаем, в Забайкалье и Бурятии. В разных районах свойства и мощность мерзлоты сильно различаются. В Центральной Якутии глубина промерзания может достигать почти полутора километров, а на побережье Северного Ледовитого океана — сотен метров.
Пункты наблюдений Государственной системы фонового мониторинга уже оборудованы в двенадцати регионах России. Сеть разворачивают на базе существующих исследовательских станций Росгидромета, что позволяет сократить расходы на строительство дополнительных зданий, дорог и метеосистем. Все пункты оснащены российским оборудованием. В скважинах глубиной 25 метров установлено по 32 температурных датчика на разном расстоянии друг от друга — от 10 сантиметров до двух метров. Данные в реальном времени поступают в Центр мониторинга состояния многолетней мерзлоты института.
Как рассказал директор ААНИИ, сотрудники уже два года обслуживают открытые пункты, собирают и предварительно анализируют данные, формируя общую картину текущих процессов. Это позволяет прогнозировать развитие ситуации. Пока получаются достаточно усреднённые сведения, но они дают возможность делать выводы о том, что будет с мерзлотой со временем.
Сейчас в России действует 78 точек мониторинга, созданных в 2023–2024 годах. Самый северный пункт находится на Земле Франца‑Иосифа, самый южный — в Ташанте у границы с Монголией. В Алтайском крае запущены высокогорные станции на высоте более двух тысяч метров. Система развёрнута в Архангельской области, Красноярском крае, Республике Алтай, Якутии, Ямало‑Ненецком автономном округе, на Дальнем Востоке, в Бурятии, Ненецком автономном округе, на Чукотке, в Мурманской области, Магаданской области и Забайкальском крае. Всего планируется создать 140 наблюдательных скважин.
Что показывают первые данные
Наблюдения помогут учёным выявить закономерности изменения температурного режима грунтов и оценить, как по‑разному мерзлота реагирует на потепление климата в Арктике. Александр Макаров пояснил, что сейчас исследователи фиксируют условную точку отсчёта — фоновое состояние, от которого можно будет отслеживать, как со временем сказываются потепление и человеческая деятельность на мёрзлых грунтах и как эти изменения влияют на хозяйственные объекты. Эти сведения нужны для планирования хозяйственной деятельности и для введения дополнительных мер при строительстве.
Первые данные показывают, что влияние тёплых воздушных и морских масс, поступающих в Евразийскую Арктику, ослабевает с запада на восток. Это видно по температуре мерзлоты на глубине: на Земле Франца‑Иосифа она составляет –9,1 градуса, тогда как на Шпицбергене — только –3,3 градуса. С запада на восток уменьшается и глубина сезонного оттаивания. Учёные не исключают, что в западной части высокоширотной Арктики деградация мёрзлых толщ может начаться в ближайшие 20–30 лет. Процесс таяния не будет быстрым, однако задуматься о его последствиях и разработать способы сохранения вечной мерзлоты нужно уже сейчас.
Чем опасно таяние для построек
Таяние мерзлоты может негативно повлиять на прибрежные посёлки у океана или на берегах рек, а также создать угрозу зданиям, снижая несущую способность фундаментов. Александр Макаров подчеркнул, что на данном этапе особенно важно соблюдать технологии содержания существующих и строительства новых объектов: именно они могут отреагировать на оттаивание грунтов в первую очередь. Он привёл пример: если здание возведено не на сваях, как обычно строят в Арктике, или сваи есть, но просветы между ними завалены и вовремя не очищены, может начаться разрушение мерзлоты. Спустя некоторое время дом просто рухнет. Разрушение мерзлоты — процесс, как правило, необратимый, и существующие технологии не дают явного эффекта.
Для укрепления тающего грунта под постройками применяют термостабилизацию: по контуру зданий бурят скважины и закачивают в них керосин, фреон или другие хладагенты. Однако эта технология дорога, и масштабы её применения ограничены. Поэтому учёные считают, что проблему лучше предотвращать, чем потом решать.
Изменения климата и будущее садов в Арктике
По словам Александра Макарова, в высокоширотной Арктике климат меняется быстрее, чем в среднем на планете, — в некоторых местах, например в Центральном Таймыре, в четыре раза быстрее. Это, конечно, влияет на мерзлоту и скорость её протаивания. На стабильность пород сильно влияет режим осадков: чем больше воды, тем интенсивнее идёт разрушение. Если же мерзлота покрыта растительным слоем, она остаётся достаточно стабильной.
Изменение климата в Арктике — процесс постоянный. Исследователи установили, что за последние 10 тысяч лет там происходили значительные природные перестройки из‑за естественных причин. Например, на Шпицбергене 5–8 тысяч лет назад климат был теплее, ледниковый покров — вдвое меньше, а мёрзлые породы на большей части современной области распространения могли отсутствовать. В то же время земли Франции, Германии и центра европейской части России 10–12 тысяч лет назад, наоборот, были скованы мерзлотой. То есть на многих участках мерзлота появлялась и исчезала в ходе естественных циклов длительностью в несколько тысяч лет. В современную эпоху к природным факторам добавился антропогенный — выбросы парниковых газов.
Учёные просчитывают, насколько сочетание всех факторов может ускорить таяние мёрзлых грунтов, но ощутимого потепления и появления цветущих садов на месте вечной мерзлоты пока никто не прогнозирует. Александр Макаров отметил, что подобные сценарии возможны разве что через несколько тысяч лет, но даже тогда смещение природных зон на север не приведёт к появлению тропических растений в арктических широтах. За последние 10 тысяч лет голоцена было и более тёплое время, чем сейчас, но тропиков там всё равно не было.
Освоение Арктики и сохранение мерзлоты
По мнению учёного, сохранение мерзлоты не затормозит развитие арктических территорий — интерес к ним будет только расти, а с помощью современных технологий их можно сделать более доступными. Александр Макаров считает, что для туристов и проживания Арктика станет доступнее, но решающим фактором станут новые технологии и масштабные проекты. Просто так туда никто не поедет жить — нужна цель. А цели появятся благодаря новым проектам освоения: добыче полезных ископаемых, развитию транспортной инфраструктуры и так далее. Он отметил, что в районах Карского и Баренцева морей инфраструктура уже хорошо развита, и со временем она будет развиваться и смещаться на восток. По его прогнозу, вместе с новыми крупными проектами, в том числе с развитием трассы Северного морского пути и Трансарктического транспортного коридора, движение на восток будет усиливаться.