|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ИНХС РАН |
||
Риски деградации вечной мерзлоты в Россиитезисы доклада
- Автор: Брушков А.В.
- Сборник: Современные проблемы наук о Земле
- Тезисы
- Год издания: 2022
- Издательство: ИС РАН
- Местоположение издательства: Москва
- Первая страница: 185
- Последняя страница: 188
- Аннотация: Происходящие изменения климата и повышение температур воздуха, которые, по прогнозам [1], проявятся в Арктике в большей мере, чем в других регионах, вызывают ряд последствий для природной среды, в числе которых вероятная деградация вечной мерзлоты – повышение ее температур, частичное или полное протаивание. Из 35 млн. кв. км территории, занятой вечной мерзлотой на Земле, 11 млн. кв. км приходится на нашу страну, что составляет около 65% площади РФ. Деградация многолетнемерзлых толщ, в свою очередь, приведет к изменениям природных условий, потере несущей способности оснований зданий и сооружений и активизации физико[геологических процессов. По разным оценкам, в течение XXI века вечная мерзлота может протаять с поверхности на территории, составляющей 10–50% и более от общей площади ее распространения. Связь между температурами воздуха и температурным режимом горных пород опосредована влиянием снежного и растительного покрова, условиями увлажнения и теплофизическими свойствами почвы и верхних горизонтов литосферы. Поэтому рост температур мерзлых пород не соответствует увеличению температур воздуха, а, как правило, проявляется в меньшей степени. При этом в большинстве регионов криолитозоны наблюдается частичная деградация вечной мерзлоты [2]. Изменения наступают быстрее в области распространения засоленных мерзлых пород, к которой относится Арктическое побережье и Центральная Якутия. Засоленные многолетнемерзлые породы представляют собой особый тип мерзлых отложений, занимающий промежуточное положение между мерзлыми и немерзлыми породами и отличающийся способом образования, сочетанием мерзлых и немерзлых элементов строения, непостоянством степени засоления и неблагоприятными инженерно- геологическим свойствами, прежде всего низкой несущей способностью [3]. В частности, для состава засоленных мерзлых отложений побережья Северного Ледовитого океана характерно преобладание хлористого натрия, большое содержание частиц пылеватой фракции, коллоидов и органического вещества, что определяет понижение температуры замерзания и высокую деформируемость под нагрузкой. Установлено увеличение засоленности с глубиной в разрезах (до 10–15 м), имеющее практическое значение в фундаментостроении. Преимущественное использование в криолитозоне свайных фундаментов висячего типа определяет их высокую чувствительность к изменениям температуры, особенно в засоленных грунтах. Широкое развитие льдистых мерзлых толщ и подземных льдов (повторно- жильных, пластовых и других) в ряде регионов [3] определяет необратимость происходящих изменений в строении верхних горизонтов отложений, нарушений поверхности и трансформации северных ландшафтов. Вечная мерзлота содержит микроорганизмы различных таксономических групп [4]. Среди них установлена заметная составляющая неизвестных видов бактерий, а в многолетнемерзлых отложениях верхнего плейстоцена найдены разнообразные вирусы 186 (бактериофаги). В мерзлоте находятся и патогены, вызывающие опасные болезни животных и человека. При оттаивании мерзлых пород содержащиеся в них микроорганизмы, попадая в современную биосферу, очевидно, взаимодействуют с ней, вызывая различные последствия, в том числе неблагоприятные. Результатом деградации вечной мерзлоты становятся также повреждения растительного покрова и развитие термокарста [5], термоэрозия и термоабразия, заболачивание и эмиссия парниковых газов [3], увеличение стока рек, возможная, несмотря на тенденцию к повышению продуктивности, деградация лесов [6]. Ряд из них создает по отношению к деградации мерзлоты положительные обратные связи, например, нарушения растительности или термокарст, вызывающий ускорение оттаивания. Очевидным следствием повышения температур мерзлых пород с точки зрения интересов народного хозяйства является потеря несущей способности оснований зданий и инженерных сооружений, особенно на засоленных мерзлых грунтах, и разрушение инфраструктуры городов и поселков, а также промышленных предприятий. В настоящее время доля деформированных зданий в некоторых населенных пунктах достигает 40 и более %. Так, если в 1997 г из 268 зданий поселка Амдерма на побережье Карского моря были деформированы 108, а из 66 тяжелых каменных зданий трещины и значительные осадки имеют 32, то в 2021 г. из остающихся 220 зданий деформированы 129. Нередко причиной деформаций оснований зданий и сооружений является нарушение температурного режима грунтов при эксплуатации, преимущественно, из-за теплового влияния зданий, перераспределения и накопления поверхностных вод на территории застройки. Повышение температур мерзлых пород в результате изменений климата приведет к дальнейшим деформациям оснований и фундаментов, и, следовательно, к новым разрушениям. Только для Арктической зоны РФ предполагаемый ущерб экономике к 2050 г. от потери несущей способности оснований зданий был нами оценен, в зависимости от различных сценариев изменения климата, в 5–7 триллионов рублей [2]. Обеспечение устойчивости инфраструктуры в условиях изменения климата предполагает организацию системы геокриологического мониторинга. Ее задачи должны включать получение, сбор, обработку и анализ данных о состоянии криолитозоны, прогноз температурного режима грунтов и развития мерзлотных процессов, а также разработку технических решений по предотвращению или снижению негативного воздействия опасных процессов на осваиваемой территории. Для выполнения тепловых расчетов и разработки прогнозов состояния вечной мерзлоты важен, кроме наблюдений за температурами горных пород, мониторинг снежного и растительного покрова, сезонного оттаивания, влажности и теплофизических характеристик почв и грунтов, режима поверхностного и подземного стока. 1. IPCC, 2021: Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Cambridge University Press, 2021. 3949 р. 2. Мельников В.П., Осипов В.И., Брушков А.В. и др. Оценка ущерба жилым и промышленным зданиям и сооружениям при изменении температур и оттаивании многолетнемерзлых грунтов в Арктической зоне РФ к середине XXI века. Геоэкология. Инженерная геология, гидрогеология, геокриология. 2021. No 1. С. 14–31. 3. Harris S., Brouchkov A., Cheng G. Geocryology: Characteristics and Use of Frozen Ground and Permafrost Landforms. Taylor & Francis (United Kingdom), 2017. 766 p. 4. Brouchkov A., Kabilov M. et al. Bacterial community in ancient permafrost alluvium at the Mammoth Mountain (Eastern Siberia). Gene, Elsevier, 2017. No 636. P. 48–53
- Добавил в систему: Брушков Анатолий Викторович