Прикладная работа ученых-мерзлотоведов
По страницам научно-популярного журнала и прикладная работа ученых-мерзлотоведов
Уникальный проект якутских ученых по популяризации научных знаний уже несколько десятилетий ведет главный научный сотрудник Института мерзлотоведения имени П.И. Мельникова СО РАН, действительный член Академии наук РС (Я), главный редактор журнала — Виктор Шепелев (см. его интервью: https://rutube.ru/video/ee80ebedf7f2897bd0af3f3571d78af8/?r=wd).
Ценный научно-прикладной материал с популяризаторских позиций осветил за эти десятилетия широкий спектр вопросов и тем, касающихся закономерностей нашей криосферной территории планеты. Сегодня в этом материале мы раскроем фундаментальную подоплеку инженерной безопасности на «территории вечной мерзлоты», раскрытой на страницах якутского научно-популярного издания, рассказав о деградационных процессах на территории криолитозоны Якутии и тех практических шагах, которые осуществляют ученые-мерзлотоведы сегодня.
«Россия – северная страна с холодным климатом, более 60 % территории которой относится к зоне многолетней мерзлоты, где на обширных равнинных и низменных пространствах развит ледовый комплекс (См.: Десяткин Р.В., Фёдоров А. Н. О катастрофической деградации многолетней мерзлоты и ледового комплекса в условиях глобальных изменений климата // Наука и техника в Якутии. №2(45), 2023. С. 11-14 — https://st-yak.narod.ru/index45.html).
В последние десятилетия на многолетнемёрзлые грунты, и особенно на ледовый комплекс, оказывает негативное воздействие потепление климата. Повышение температуры многолетнемёрзлых пород и увеличение глубины сезонного их протаивания приводят к таянию многолетнемёрзлых пород и повторно-жильных льдов. Этот процесс особенно масштабно прослеживается на нарушенных территориях – на вырубках леса и раскорчёванных под пашни таёжных землях, на местах воздействия вредителей леса, особенно сибирского шелкопряда. Как правило, после уничтожения лесного покрова резко повышается проникновение солнечной радиации на поверхность почвы, ускоряется оттаивание мёрзлых почвогрунтов и увеличивается глубина их протаивания. Увеличение глубины протаивания почвогрунтов вызывает развитие термокарста из-за таяния подземных льдов. В Центральной Якутии верхняя кровля повторно-жильных льдов находится на глубине 2–2,5 м, на ненарушенных таёжных участках залегание ледового комплекса в среднем составляет 2,2 м. Если учесть глубину сезонного протаивания 1,3-1,4 м в коренных лиственничных лесах на суглинистых почвогрунтах, то защитный слой в них составляет 0,8-0,9 м. Это достаточно большая буферная зона, но в условиях современного потепления климата уничтожение лесного покрова, увеличение глубины сезонного протаивания вызывают таяние верхних оголовков повторно-жильных льдов и образование просадок поверхности. На луговых пространствах на ледовом комплексе и на межаласьях защитный слой обычно составляет только 0,2-0,3 м, поэтому он не может защитить подземные льды от таяния при потеплении климата. Так, практически большая часть луговых участков на межаласьях в настоящее время преобразована в бугристо-полигональные образования – быллары, которые являются индикаторами современного потепления климата на территории ледового комплекса.
Первые признаки деградации сильнольдистой мерзлоты в Центральной Якутии с образованием подземных пустот из-за таяния верхних частей повторно-жильных льдов стали отмечаться в начале 80-х годов ХХ в. Массовая активизация термокарста с формированием за падинно-бугристого полигонального рельефа привела к существенному повышению температуры грунтов в конце 80-х – первой половине 90-х годов ХХ в. С середины 2000-х годов деградация мерзлоты с таянием повтор но-жильных льдов повсеместно стала отмечаться и на безлесных участках ледового комплекса. Мониторинговые наблюдения за динамикой раз вития термокарста показали, что средние темпы про садок дневной поверхности составили 5–10 см/ год в термокарстовых западинах, а после обводнения достигали 13–18 см/год.
Темпы просадок после 2007 г. сократились почти в 2 раза, а после 2011 г. – в 3 раза. Это зависит как от степени льдистости отложений ледового комплекса, так и от темпов роста подозёрного талика. Около 25–35 % приходной части водного баланса обеспечивается таянием подземных льдов.
Институт мерзлотоведения им. П. И. Мельникова СО РАН в настоящее время использует район с. Чурапча в качестве мониторингового полигона для изучения развития термокарста и динамики мерзлотных ландшафтов под воздействием антропогенного воз действия в условиях современных изменений климата. По космическим снимкам Corona, Landsat7, GeoEye и Landsat8 было оценено изменение площади молодых термокарстовых озёр стадии дюедя и тымпы. С 1999 по 2013 гг. площади зеркала этих озёр были увеличены в 1,8 раза. В тундровой зоне под влиянием потепления климата почвогрунты стали протаивать до 1 м вместо 0,3-0,4 м до потепления. В зоне северной тайги на нарушенных участках глубина сезонного протаивания почвогрунтов равна 2 м и более. В результате граница глубины сезонного протаивания стала достигать верхних оголовок повторно-жильных льдов, вызывая активное развитие термокарста. Н. А. Фёдоров и Н. И. Башарин в районе оз. Чогоро близ с. Боронук Верхоянского района РС(Я) на гарях 2002 г. отметили, что на участке 3,2 га объём вытаявшего подземного льда составил 16 364 м3. Расчётный относительный объём вытаявшего подземного льда равен 0,51 м3/м2. Темпы оттаивания ледового комплекса сравнимы с таковыми в Центральной Якутии на заброшенных пашнях…
В 2017-2018 гг. и в 2023 г. паводки на р. Алазее повторились, а деградация пойменных угодий усилилась. Это происходит в условиях существенно замедленного восстановления нарушенного почвенно-растительного покрова. По этой причине пойменные луга долины р. Алазеи практически потеряли свою хозяйственную ценность как земли сельскохозяйственного назначения, хотя со времени первых нарушений морфогенетического строения почв и структуры лугов прошло более 15 лет. В других регионах нарушенные земли восстанавливают методами рекультивации. В условиях арктической зоны из-за малонаселённости, отсутствия дорог и технических возможностей подобная рекультивация практически невозможна. Катастрофические паводки на р. Алазее нанесли огромный урон сельскому хозяйству и экономике районов, привели к радикальному сокращению местного на селения, занимающегося традиционными промыслами, к ухудшению транспортной доступности населённых пунктов и т. д.
Таким образом, термокарст и катастрофические паводки вызывают масштабную деградацию природной среды, и, в первую очередь, почвенного покрова, создают лунные ландшафты, на которых невозможно не только заниматься сельским хозяйством, но и жить нормальной жизнью. На охваченных этими негативными процессами территориях полностью нарушена хозяйственная инфраструктура, которая восстановлению не подлежит. Деградация почвенного покрова на ледовом комплексе, скорее всего, будет продолжаться до полного истощения запасов подземных льдов. Для обеспечения нормальной жизни населения на повестку дня встаёт вопрос об отнесении всей территории де градации многолетней мерзлоты с ледовым комплексом к зоне экологического бедствия со всеми вытекающими отсюда последствиями. В первую очередь, потребуется переселение людей с этих территорий на земли, расположенные вне ареала распространения ледового комплекса. Финансирование таких мероприятий должно проводиться за счёт государственных программ. В связи с этим встаёт вопрос о целесообразности проведения социально-экономических мероприятий на деградирующих мерзлотных землях. Проводимые нами исследования по оценке устойчивости многолетней мерзлоты к потеплению климата и антропогенным нарушениям с целью определения территорий, относящихся к зонам чрезвычайно экологической ситуации и экологического бедствия, могут дать ответ на этот вопрос».
А теперь о прикладном аспекте вопросов деградации мерзлотных почв. Академия наук Республики Саха (Якутия) и Институт мерзлотоведения имени П.И. Мельникова Сибирского отделения Российской академии наук заключили договор о предоставлении права использования отчета НИР «Изменчивость климата и современное состояние грунтов основания зданий поселка Тикси: оценка устойчивости и разработка рекомендаций по обеспечению эксплуатационной надежности» заинтересованными субъектами, самим жителями северных поселений.
Отчет НИР был создан Институтом мерзлотоведения в ходе выполнения государственного контракта, заключенный в интересах Республики Саха (Якутия) в 2024 году, от имени которой выступает Академия наук Республики Саха (Якутия). Исследование проведено в рамках Комплексных научных исследований – II этапа в 2024 г.
Целью исследований стало определение устойчивости геокриологической обстановки и природно-технических систем нашего прибрежного морского поселка Тикси в условиях изменения климата.
При проведении исследований были решены такие задачи:
— проведено обследование оснований и фундаментов зданий, геотермические исследования в скважинах жилого фонда п. Тикси-1;
— проанализированы имеющиеся в администрации п. Тикси результаты инженерных изысканий, выполненных при строительстве и эксплуатации зданий п. Тикси-1;
— выполнен анализ, оценка и прогноз изменения мерзлотных условий на основании имеющихся наблюдений в окрестностях п. Тикси-1;
— разработаны рекомендации по обеспечению эксплуатационной надежности грунтовых оснований жилого фонда, в т.ч. программы геотехнического и геокриологического мониторинга на территории п. Тикси-1 и его окрестностей.
Академия наук Республики Саха (Якутия) и Институт мерзлотоведения им. П.И. Мельникова Сибирского отделения Российской академии наук выражают благодарность администрации Булунского улуса Республики Саха (Якутия), в лице главы Афанасия Андросова, заместителя главы Леонида Попова, главного специалиста по архитектуре и инвестированию строительства Екатерины Филоненко, главы поселка Тикси Наталье Султановой, руководителя Управления социальной защиты населения труда при МТиСР РС(Я) Екатерине Яковлевой за содействие в проведении работ!
Ссылки на каналы и социальные сети Академии наук Якутии:
+7 (999) 174-67-82
