Ледяной Якутск

Это самый крупный и старейший город в Якутии, один из древнейших городов Сибири. Здесь проживает примерно 283 тысячи человек. И это самый холодный город в мире. Именно город, ведь в Якутии есть поселки, где температура воздуха достигает рекордных отметок.

Зона вечной мерзлоты: самый холодный город в мире

Среднегодовая температура воздуха в Якутске составляет -10°С. Средняя температура в январе -41°С. Ну а настоящий рекорд был зафиксирован в 1951 году: тогда морозы перевалили за -60°С.

Между прочим, именно эти рекордные температуры заманивают в регион туристов. Причем как из России, так и иностранных. Правда, мерзнуть никто не хочет, поэтому гости сюда приезжают обычно летом.

Стоит сказать и о лете: в жаркое время года тут действительно тепло, и нередко термометр показывает +40°С. Это значит, что амплитуда температур тут невероятная за год ― до 100 градусов, поэтому Якутск ― самый климатически неустойчивый город на планете.


Зона вечной мерзлоты: самый холодный город в мире

Кстати, эта неустойчивость сильно отражается на строительстве: ведь дом может повести с такими-то перепадами. Грунт в состоянии вечной мерзлоты ведет себя весьма непредсказуемо. Поэтому дома в Якутске строят на ножках. Точнее на сваях. Выглядит это вот так:

Зона вечной мерзлоты: самый холодный город в мире

Такие здания ― визитная карточка многих северных городов. В противном случае дома могут «поплыть».

Вечная мерзлота и музеи

Якутск находится в зоне вечной мерзлоты. Это самый крупный город, который построен в таких условиях. Здесь даже есть Институт мерзлотоведения.

А еще недалеко от города находится «Царство вечной мерзлоты». Это гигантский ледник внутри горы Чочур Муран и священное место для якутов: считается, что именно здесь жили первые якуты. Однако сейчас его, на радость туристам, переоборудовали в музей. Тут и трон повелителя холода Чысхаана, и ледяные сани Деда Мороза, и даже ложе для новобрачных изо льда.


Зона вечной мерзлоты: самый холодный город в мире

Ну и, конечно, здесь живет главный персонаж якутской мифологии ― Хозяин Севера. По легендам, именно он творит людей и животных изо льда, а потом оживляет их своим дыханием.

В одном из залов представлены коллекции скелетов доисторических животных: мамонтов и саблезубых белок.

А в конце экскурсии можно посетить настоящий ледяной бар: тут подают строганину и куорчэх или попросту «мартышки» ― местное якутское мороженое. Правда, учитывая, что в комплексе даже летом температура не поднимается выше -4°С, захочется ли отведать якутского холодного лакомства?

Зона вечной мерзлоты: самый холодный город в мире

Но для согрева якуты все продумали: гостям выдается теплая одежда и горячительная стопка водки всем желающим.

Музей мамонтов


Ну и, конечно, еще одно из популярных мест Якутии ― Музей мамонтов. Вы знали, что примерно 75% находок мамонтов было обнаружено именно в Якутии?

Зона вечной мерзлоты: самый холодный город в мире

Более того, в 1799 году у берегов Лены нашли почти полностью сохранившуюся замершую особь: с мускулами, кожей и шерстью. Это позволило ознакомиться с их анатомией более подробно.

Зона вечной мерзлоты: самый холодный город в мире

В музее представлено много находок: как мамонты и их останки, так и другие животные ледникового периода. Их хранят в специальных холодильниках, температура в которых постоянно поддерживается в пределах -18°С. Сюда приезжают ученые со всего мира для изучения.

Старый город

iv>

Нет, это не самая старая часть города, это воссозданная в XXI веке по образу и подобию древняя часть города. Это музей под открытым небом, где представлена традиционная для этого региона деревянная застройка.

Зона вечной мерзлоты: самый холодный город в мире

Здесь копии памятников, которые не сохранились до наших дней: их воздвигли, чтобы знакомить людей с историей Якутска.

А еще тут дорога вымощена чурками. Нееет, мы не расисты, не подумайте. Настоящими деревянными чурками.

Зона вечной мерзлоты: самый холодный город в мире

Правда, это тоже воссозданный бульвар. Но, говорят, были действительно такие бульвары.

Источник: travelask.ru

​Вечная мерзлота — явление глобального масштаба, она занимает 35 млн км², что составляет около 25% площади всей суши земного шара.


Распространение — север Аляски, Канады, Европы, Азии, острова Северного Ледовитого океана, Антарктида. Материк, где вечная мерзлота отсутствует полностью, — это Австралия. В Африке она встречается только в высокогорных районах.

В России от 60-65% ее территории (11 млн км2) — это районы вечной мерзлоты. Наиболее широко она распространена в Восточной Сибири и Забайкалье. Значительная часть существующей вечной мерзлоты унаследована нами от последней ледниковой эпохи, и сейчас Вечная мерзлота медленно тает.

Глубина залегания
Содержание льда в промерзлых породах варьируется от нескольких процентов до 90 %. В вечной мерзлоте могут образоваться залежи газовых гидратов, в частности — гидрата метана.

Самый глубокий предел вечной мерзлоты отмечается в верховьях реки Вилюй в Якутии. Рекордная глубина залегания вечной мерзлоты — 1 370 метров — зафиксирована в феврале 1982 года. Температура мерзлых толщ непостоянна, она меняется с глубиной. Например на севере Ямала толщина слоя вечной мерзлоты достигает 400 метров, а его температура опускается ниже минус восьми градусов.

Температура
Обычно минимальные температуры наблюдаются в приповерхностном слое вечномерзлой толщи и по мере углубления температура повышается до 0 °С на подошве Кроме того, в верхнем горизонте мерзлой толщи температура не остается стабильной во времени; она меняется в течение года, следуя за сезонами. Колебания температуры, происходящие в верхнем слое в течение года, называются сезонными колебаниями и они постепенно затухают на некоторой глубине (обычно на глубине 10-15 м от поверхности). Ниже глубины сезонных изменений температура вечномерзлой толщи остается постоянной в течение года.

>

Среднегодовые температуры вечной мерзлоты изменяются в широких пределах, от 0 до −15 °С. Широтная температурная зональность мерзлоты сочетается с вертикальной поясностью в горах, где с ростом абсолютной высоты температура вечной мерзлоты понижается.

Температура вечной мерзлоты может различаться на несколько градусов в зависимости от конкретных ландшафтных и географических условий. Это связано с тем, что температурный режим зависит от многих факторов природной среды — типа растительного покрова, толщины снежного покрова и его плотности, среднегодовой температуры воздуха и континентальности климата, состава и влажности почв и пр.

Влияние
Летом верхний тонкий слой почвы и грунта в районах многолетней мерзлоты оттаивает. Образующаяся при этом влага поглощается растениями. В результате в районах Восточной Сибири, где выпадает очень мало осадков, существует тайга. Но в условиях многолетней мерзлоты произрастают лишь те деревья (например лиственницы), у которых поверхностная корневая система, располагающаяся в слое летнего оттаивания.

Вечная мерзлота образует водонепроницаемый слой. Поэтому реки в этих районах часто выходят из берегов даже после небольших дождей. Оттого и через малые реки приходится строить большие мосты. Летом верхние талые слои грунта оказываются наполненными водой. Вследствие этого в зоне многолетней мерзлоты широко распространены процессы заболачивания.


Все сооружения в зоне многолетней мерзлоты приходится строить с тщательным учетом свойств замерзших грунтов. Жилые дома, промышленные здания, трубопроводы и дороги могут нагревать грунт и тем самым вызывать оттаивание мерзлоты, которое ведет к осадке фундаментов и разрушению стоящих на них зданий.

Для того, чтобы предохранить здания от разрушения, их ставят над землей на железобетонных сваях. Сами сваи забивают в мерзлый грунт, что придает им повышенную прочность. Между землей и зданиями остается пустое пространство для естественной вентиляции, которая сохраняет многолетнюю мерзлоту. Таким образом построены такие крупные города как Норильск и Якутск.

При сооружении дорог и коммуникаций приходится тщательно следить за сохранением растительного покрова, который также предохраняет слои мерзлых грунтов от оттаивания. Для этой же цели под полотно железнодорожных и автомобильных дорог наносится специальный защитный слой грунта.

Будущее
Глобальное потепление климата при огромной площади вечной мерзлоты в России может привести к существенным неблагоприятным последствиям. Скажем, британские ученые утверждают, что мерзлота в Сибири полностью исчезнет уже к 2020 году, другие оттягивают срок до 2050 года.


Если учесть, что площадь "холода" России составляет 65 процентов, будущее у нашей страны незавидное. Ей грозят экономическая и экологическая катастрофы.

Однако на это счет есть и другие мнения. Так заместитель директора Института мерзлотоведения СО РАН, доктор геолого-минералогических наук Виктор Шепелев считает, что Вечная мерзлота в Сибири быстро восстанавливается.

По словам Виктора Шепелева, достаточно одного холодного года, чтобы весь эффект потепления нивелировался. Дело в том, что потенциал холода, аккумулированный в мерзлоте, огромен. Нужно колоссальное тепловое воздействие, чтобы его хотя бы немного вывести из равновесия. Пока ничего подобного ученые не фиксируют.

"Наш институт сидит на вечной мерзлоте, под нами 300 метров холода", — говорит Виктор Шепелев. "И судя по нашим многолетним наблюдениям, мерзлота вовсе не собирается таять, а уж тем более — полностью исчезать. Хотя среднегодовая температура здесь выросла за последние 30 лет в среднем на 2,5 C, в то время как в среднем на планете за 100 лет на 0,76 C. Но серьезных изменений в состоянии вечной мерзлоты мы не видим".

В то же время Шепелев признает, что в ряде регионов на юге Сибири, например в Читинской и Иркутской областях, мерзлота немного отступает. Она там не сплошная, а в виде "островов", поэтому ресурс холода в ней небольшой. Отсюда и таяние. Впрочем, скорей всего оно связано даже не с потеплением, а с большим количеством осадков, которые выпадают в дождливый период и подмывают мерзлоту. "Но повторяю, один холодный год быстро залечивает все ее раны", — подчеркивает Виктор Шепелев.


Источник: www.sib-science.info

Мир становится теплее и человечество в значительной мере ответственно за это. В программе международного Арктического форума «Арктика – территория диалога», который будет работать в Архангельске 29-30 марта 2017, обсуждение данной глобальной проблемы занимает ключевое место.

604726d02d4dd424cf1b196eac41f8cd.jpg

В июне 2001 года в поселке Черский, что в верхнем течение реки Колымы, произошла мерзлотная авария – обрушился жилой дом и погибли люди. Причина трагедии более чем прозаична – в результате тепловой протечки проржавевшей системы водо- и теплоснабжения дома под фундаментом здания оттаяла вечная мерзлота.

Однако в протоколах обследования доброхотные специалисты делают иной вывод: главная причина обрушения – глобальное повышение среднегодовых температур, вызвавших деградацию вечной мерзлоты.

О глобальном изменение климата в наши дни говорят и дискутируют все – от политиков и ученых, до бомжей и около подъездных старушек. Ключевые вопросы влияния климата на природную среду, развитие экономики, благосостояние, здоровье и безопасность жизни населения, не раз обсуждались на различных научных и политических форумах, и по многим из них были выработаны согласованные позиции. Увы, это не затронуло проблем деградации вечной мерзлоты (криолитозоны) под влиянием климатических условий.


К настоящему времени опубликовано множество статей, монографий, проведен ряд международных и российских конференций, специально посвященных изменению криолитозоны в связи с глобальными изменениями климата.

Более 20 лет осуществляются Международная программа по циркумполярному мониторингу деятельного слоя (CALM) и Международный проект по термическому состоянию вечной мерзлоты (TSP). В них участвуют практически все страны, на территориях которых наблюдаются явления многолетнего, сезонного и даже кратковременного промерзания почвы и верхних слоев литосферы.

Но однозначной оценки «вечный вопрос» деградации вечной мерзлоты так и так и не получил. Ученые мужи и солидные государственные деятели «ломают копья» в поисках ответа – с какого конца разбить проклятое яйцо деградации криолитозоны: с тупого или острого? Неотвратима ли деградация вечной мерзлоты под влиянием глобального изменения климата? Или же это очередная «страшилка» выброшенная для массового обсуждения с целью получения научных, политических и финансовых дивидендов?

f8e79568ed76dc44596bc8d6e1745eec.jpg

А нам какое до всего этого дело?

Да самое прямое. Ибо зона многолетней мерзлоты занимает более 65 % территории России или около 10,7 млн кв.км. и охватывает значительную часть Сибири и Дальнего Востока. В пределах криолитозоны России сосредоточено более 30 % разведанных запасов всей нефти страны, около 60 % природного газа.

Здесь создана дорогостоящая и очень уязвимая инфраструктура: нефтегазопромысловые объекты, магистральные нефте- и газопроводы протяженностью в тысячи километров. Усилиями строителей на вечной мерзлоте возведены десятки тысяч жилых зданий, создана инфраструктура тысячи городов и поселков. В конце концов, сложились устойчивые подходы к технологиям работ на вечной мерзлоте.

А изменение состояния грунтов и литосферы безусловно влияет на инженерно-технические сооружения, окружающую среду и хозяйственную деятельность человека.

Глобальная проблема изменения климата на земле

Жизнь процветает на планете около четырех миллиардов лет. В течение этого времени колебания климата были радикальными, от ледникового периода – длившегося 10 000 лет – до эпохи стремительного потепления.

Сейчас многие эксперты считают, что человечество подвергает опасности мировую экологическую систему в связи с глобальным потеплением, вызванное так называемым парниковым эффектом. Испарение продуктов цивилизации в форме парниковых газов, таких как диоксид углерода (СО2), задержали достаточно отраженного от земной поверхности тепла, чтоб средняя температура у поверхности Земли повысилась на пол градуса Цельсия в течение ХХ столетия.

Большинство специалистов, изучая комплексность климатической системы Земли, связывают повышение глобальной температуры и грядущие изменения климата с увеличение уровня СО2 в атмосферном воздухе.

Добыча угля распространена по всей планете. И в атмосферу выбрасывается огромное количество углекислого газа (СО2), образующегося при сжигании угля. Ожидается, что объем СО2 удвоится в течение XXI века. Но этого может и не быть – твердят другие «ученые мужи».

Климат на планете зависит от комбинации многих факторов, взаимодействующих по отдельности друг с другом и в комплексных путях, которые еще не до конца изучены. Возможно, что потепление, наблюдавшееся в течение прошлого столетия, произошло вследствие естественных колебаний, несмотря на то, что его скорости значительно превышали тех, что наблюдались в течение последних десяти веков.

Ученые климатологи уклончиво заверяют, что с начала XXI века глобальное потепление климата замедлилось В их публикация отмечается, что преобладающее в Северном полушарии потепление климата 1976 – 1998 годов сменилось тенденцией к похолоданию. Отрицательные тренды температуры -1,0 и -2,0 °С в течении последних 10 лет наблюдаются в Сибири и на Дальнем Востоке.

5f8d0dc0b73c6ece9d89b9f07c758125.jpg

«Метановая бомба» в вечной мерзлоте

Очевидно, что при резком потеплении были бы неизбежны резкий подъем уровня Мирового океана, сопровождаемый затоплением обширных низменных участков, таяние наземных и подземных льдов, освобождение газов (особенно метана), захороненных в вечной мерзлоте и их допол­нительное поступление в атмосферу.

В результате масштабной деградации вечной мерзлоты произойдет вовлечение оттаивающих органических отложений в углеродный цикл, что будет способствовать увеличению эмиссии парниковых газов в атмосферу и может привести к усилению глобального потепления. Большие неопределенности связаны с оценкой запасов углерода в многолетнемерзлых грунтах. От их величины, в конечном счете, зависит потенциальное воздействие названного механизма на глобальный климат.

Эмиссия углерода при таянии вечной мерзлоты может осуществляться в форме двуокиси углерода (CO2) или, при анаэробных условиях, в форме метана (CH4). В болотах углерод высвобождается преимущественно в форме метана. Болота и переувлажненные земли бореальной зоны, являясь источником метана, в то же время являются стоком для атмосферного CO2. Метан оказывает приблизительно в 20 раз более сильное парниковое воздействие, чем эквивалентное количество CO2.

Модельные расчеты показывают, что к середине 21-го века эмиссия метана из болот криолитозоны России может возрасти на 25% -30% или на 6-10 Мт в год. Такое увеличение эмиссии, согласно полученным оценкам, окажет заметного воздействия на глобальный климат. К счастью для северян, предсказания значительных изменений климата в высоких широтах пока не оправдываются.

Вечная мерзлота в определениях и фактах

Горные породы, длительное время (от нескольких лет до многих тысячелетий) находящиеся при температурах ниже 0°С и сцементированные льдом, получили название многолетней или вечной мерзлоты.

По определению М.И. Сумгина, вечномерзлой почвой, или вечной мерзлотой, называется слой почвы или породы, находящейся на некоторой глубине от дневной поверхности и имеющей отрицательную или нулевую температуру, длящуюся непрерывно неопределенно долгое время — от двух лет до десятков тысячелетий. Слой почвы, лежащий над вечной мерзлотой и ежегодно летом оттаивающий, а зимой замерзающий, называется слоем летнего оттаивания, или слоем зимнего промерзания, или деятельным слоем.

Криолитозона – верхний слой земной коры, характеризующийся отрицательными температурами горных пород и наличием (или возможностью существования) подземных льдов. В ее состав входят многолетнемерзлые горные породы, подземные льды и непромерзающие горизонты сильно минерализованных подземных вод.

Многолетняя мерзлота — необычный природный феномен, на который обратили внимание еще землепроходцы в XVII в. Скопления льда в многолетнемерзлых породах образуют линзы, клинья, прослои и прожилки (шлиры) льда, т. н. подземные льды.

fd7c08b2ffa25510cc66e28656d4a46a.jpg

Термин вечная мерзлота следует представлять во временном периоде порядка нескольких сотен лет и более, а в общем случае, в соответствии со временем существования мерзлоты, следует рассматривать следующие структуры:

1. Вечномерзлые грунты, существующие века и тысячи лет

2. Многолетнемёрзлые, существующие годы или десятки лет

3. Сезонная мерзлота

Зоны вечной мерзлоты распространены на севере Евразии, Северной Америки, в Антарктиде, на островах Северного Ледовитого океана. Вечная мерзлота – явление глобального масштаба, её общая площадь оценивается примерно в 35 млн км² и составляет около 25 % поверхности материков. Вечная мерзлота встречается не только в Арктике и Суб- Арктике, но и за их пределами в высокогорных районах с холодным климатом.

Практический интерес, особенно при строительстве сооружений, представляет «льдистость» мерзлых пород, от которой в наибольшей степени зависит величина их просадки при оттаивании.

Так называемая льдистость многолетней мерзлоты, может быть весьма значительной и достигать 90% общего объема породы. На равнинах подземный лед нередко оказывается главной горной породой. Особенно много ледяных включений содержится в отложениях северных районов Западной и Северо-Восточной Сибири.

Зона вечной мерзлоты

Мимоходом об истории изучения и освоения вечной мерзлоты

Всё началось с колодца. Точнее, с идеи его вырыть, которая пришла в голову управляющему конторой Российско-Американской компании – Фёдору Шергину. Шахта Шергина, находится во дворе деревянного здания бывшей школы на пересечении улицы Ярославского с улицей Кулаковского в центре столицы Якутии. Здесь впервые в мире была измерена отрицательная температура горных пород на многометровой глубине.

С небольшими поправками, касающимися точности показателей термометра, был доказан факт, что температура в шахте соответствует температуре мёрзлых толщ. Имя Ф. Шергина было увековечено. По представлению Академии наук в 1837 году Министерством народного просвещения он был награждён золотой медалью и перстнем с бриллиантом за заслуги перед наукой.

Впервые в мире измерена температура мерзлотных пород и установлено, что её мощность превышает сто метров. Температурные измерения в шахте проводили: 1829г. А. Эрман, 1831г. М. Злобин ,1832г. Н. Щукин, Р. Крузе. , 1830–1837гг. Ф. Шергин, 1844–1846гг. А. Миддендорф, 1846–1849гг. Т. Бранд, Г. Шергин, Д. Давыдов. 1850г. К. Бэр. Учитывая опыт исследований в этой шахте, английские и американские учёные начали измерения температур вечной мерзлоты в Канаде и Аляске.

В конце 19 начале 20 века началось масштабное освоение восточных территорий России – строится Транссиб, многие участки которого прошли по вечной мерзлоте.

Вторая половина 20 столетия – время активной разведки и освоения крупнейших месторождений нефти, газа, алмазов, золота по всей территории Сибири, Якутии и Чукотки. В ходе промышленного освоения Севера воздвигались не только индустриальные гиганты, но и жилые и административные здания, учреждения соцкультбыта.

На вечной мерзлоте появились новые города и поселки, построенные с использованием уникальных технологий: Норильск, Воркута, Магадан, Анадырь.

Одним из первых проблемой строительства в условиях вечной мерзлоты занимался известный русский философ-богослов и ученый Павел Флоренский. Результаты его исследований были воплощены в градостроительной политике Норильска и Салехарда.

Геокриология (мерзлотоведение) – наука относительно молодая. Ее рождение связывают с выходом в 1927 году первой монографии «Мерзлые почвы в пределах СССР» основоположника российского мерзлотоведения Михаила Сумгина. В то же время в Москве был создан Институт мерзлотоведения, позже получивший имя его директора Владимира Обручева. Институт развивал по России сеть станций: в 1935 году создана мерзлотная станция на Игарке, в 1940 году – в Якутске.

В 1961 году в связи с хрущевскими реформами институт закрыли. Хрущев считал, что наука должна быть ближе к объекту изучения и предложил организовать институт в Красноярске. Идея провалилась из-за отсутствия там специалистов. Зато к этому времени уже созрел коллектив в Якутске, где было образовано Северо-Восточное отделение Института мерзлотоведения. С 1961 года это самостоятельный институт в составе Сибирского отделения РАН.

543e0bc60432f253480d93bbb8b3f2f3.jpeg

Вечная мерзлота: коварный враг или надежный союзник?

Вечная мерзлота — главная и характернейшая особенность природы Севера. Венная мерзлота еще далеко не изучена, многие ее проявления неожиданны и непонятны. Осваивая территории, занятые вечной мерзлотой, человек сталкивается с огромными трудностями и проблемами.

Освоение территорий всегда связано со строительством. Современные строители получили в наследство от предшественников, убедившихся в коварстве вечной мерзлоты, не один печальный пример из опыта.

Две неприятности ожидают строителей в зоне вечной мерзлоты:

  • Первая — это просадка при оттаивании мерзлых, насыщенных льдом оснований под фундаментами зданий, насыпями железных и шоссейных дорог, покрытиями аэродромов.
  • Вторая — это выпучивание свай, фундаментов, опор мостов, оснований линий электропередач и т.д.

Особенно опасны для сооружений неравномерные осадки и пучение мерзлого основания. Легко представить себе, каковы бывают убытки от деформаций и разрушений домов и промышленных сооружений. Основная причина разрушений — нестабильность свойств мерзлой толщи. Прочность и устойчивость мерзлых грунтов зависят от температуры и состава льда.

Знакомые всем рыхлый влажный песок и пластичная глина при замерзании цементируются льдом и становятся крепкими, как скала. Они выдерживают большие нагрузки и служат надежным основанием для различных фундаментов, но при условии, что температура мерзлого песка не выше —5°С, а мерзлой глины — 7-8°С. При температурах более высоких, близких к 0°, мерзлые фунты становятся пластичными и не выдерживают тяжести сооружений.

Это объясняется тем, что в мерзлых глинах, суглинках и песках в небольшом количестве присутствует незамерзшая вода. Она сохраняется в мерзлых фунтах даже при очень низких отрицательных температурах благодаря молекулярным силам минеральных частиц фунта. С понижением температуры содержание незамерзшей воды быстро уменьшается.

Явление это получило наименования деградации вечной мерзлоты. Строители знают, что это обычный процесс в условиях непрерывного отепляющего воздействия на них при различных мероприятиях. Создание при добыче полезных ископаемых наземных и подземных сооружений, их обогрев и вентиляция, а также откачка подземных вод – все это приводит к протаиванию пород.

На Крайнем Севере России строительство рудников и сопутствующих им комплексов наземных и подземных сооружений вызвало изменение мерзлотных и геологических условий. В пределах поселков с отапливаемыми зданиями происходит оттаивание пород. Глубины оттаивания под зданиями изменяются от 14 до 50 м в зависимости от габаритов здания и температуры внутри помещения.

3ad4f5c2b9c424f19c24a249e5043583.jpg

Только ли потепление оказывает деструктивные воздействия на вечную вечной мерзлоты?

За последние 2 десятилетия значительно возросло число аварий и повреждений объектов инфраструктуры в криолитозоне.

В Западной Сибири ежегодно происходит около 35 тысяч аварий на нефте- и газопроводах, около 21 % из них вызваны механическими воздействиями и деформациями. Причиной аварий являются неравномерная осадка грунта при таянии вечной мерзлоты, или же выдавливание опор и фундаментов при промерзании. Так вблизи Уренгоя был отмечен подъем секции трубопровода на 1.5 м в течение одного года.

Установлено, что естественные неравномерные термокарстовые осадки земной поверхности по- служили одной из причин крупнейшей в мире наземной аварии на нефтепроводе Возей–Головные сооружения (республика Коми) в 1994 г. В результате множественных разрывов трубы произошел разлив около 160 тысяч тонн нефтесодержащей жидкости.

На поддержание работоспособности трубопроводов и ликвидацию их деформаций, связанных с изменениями вечной мерзлоты, ежегодно тратится до 55 млрд. рублей. Все они потом входят в себестоимость нефтепродуктов, того бензина и дизеля, на котором работает наши автомобили.

Деструктивному воздействию при таянии вечной мерзлоты подвергаются не только трубопроводы, но и другие сооружения.

Обследование показало, что в Норильском промышленном районе около 250 сооружений имели существенные деформации, связанные с ухудшением мерзлотных условий в последнее десятилетие; около 40 жилых домов были снесены или планируются к сносу.

Анализ владельцев и эксплуатантов проведенный с привлечением научных институтов, показал, что проблемы устойчивости инженерных сооружений на территории циркумполярной зоны России связаны главным образом с их неудовлетворительным проектированием, строительством и эксплуатацией, и лишь в малой степени обусловлены климатическим потеплением.

ae5919342bf4ea3709c64382c5ba80f3.jpg

Иные мерзлотные аварии на примере города Якутска

В районе г. Якутска вертикальная толща вечной мерзлоты достигает 250–350 м. В естественных условиях глубина сезонно-талого слоя (СТС) составляет в среднем 1,5-1,7 м для суглинков, 1,6–2,0 м для супесей и 2,0-2,5 м для песков.

Но не только в связи с этим г. Якутск выбран в качестве примера. Дело в том, что здесь базируется Институт мерзлотоведения СО Академии наук РФ имени П.И. Мельникова. Там подтвердили, что только в период с 1990 по 1999 г. число зданий, получивших различного рода повреждения из-за неравномерных просадок фундаментов, увеличилось по сравнению с предшествующим десятилетием на 42 % в Норильске, на 61 % в Якутске и на 90% в Амдерме.

В Якутске за период с начала 1970-х годов число таких зданий превысило 1 300.

Основными криогенными процессами на территории Якутска являются просадки из-за термокарста, морозобойное растрескивание, морозное пучение, заболачивание и подтопление. Активизация этих процессов неблагоприятно сказывается на функционировании городской инфраструктуры.

В последние десятилетия отмечается расширение площадей распространения деструктивных криогенных процессов. Это выражается в разрушении дорожных покрытий и коммуникаций, деформациях насыпей, фундаментов сооружений, увеличении зон заболачивания. Именно обводнение является одним из наиболее неблагоприятных факторов, влияющих на потерю устойчивости грунтов оснований и несущих конструкций. Причем происходит обводнение как пресными, так и минерализированными подземными водами – криопэгами. В результате этого в середине 1990-х годов аэропорт Якутска пришел в аварийное состояние, поскольку значительная часть окружающей его территории, в том числе в непосредственной близости от взлетно-посадочной полосы, оказалась в зоне подтопления (Алексеева и др., 2007).

Начиная с 1970 г. в городе произошло более 50 случаев крупных обрушений каменных зданий постройки 1950-1960 гг. Так, в 1999 г. произошло обрушение здания на площади Ярославского. Подобные обрушения частей зданий происходили и в последующие годы. Как ни странно обрушился ни один из корпусов института Мерзлотоведения.

Причиной обрушения зданий в большинстве случаев является ослабление несущей способности вечной мерзлоты. Но преждевременным было бы делать вывод, что виной тому – только глобальное потепление, хотя несомненно, что и оно сыграло определенную роль, усилив имевшие место деструктивные процессы.

Множество неклиматических факторов, среди которых можно указать на ошибки проектирования фундаментов, засоление и минерализация грунтов из-за утечек сточных вод, отсутствие сети ливневой канализации, сами по себе вызывают деградацию мерзлых оснований, фундаментов зданий и сооружений, а климатическое потепление лишь усиливает эти процессы. Подобное происходит не только в Якутске, но и во всех регионах Крайнего Севера России. Крайне ошибочным было бы объяснять все наблюдаемые разрушения зданий и сооружений на вечной мерзлоте только лишь изменением климата.

c1cd782b035cbed9635ae45e306b55a7.jpg

Вместо заключения. Не так все и страшно.

Изменение климата и связанные с этим проблемы стали одним из любимых и удобных поводов для раздувания сенсаций. Профессиональному строительному сообществу необходимо подходить к этому вопросу более чем беспристрастно. Важно понимать, что климат – очень сложная система взаимодействия различных процессов, в конечном итоге затрагивающих не только природную среду и строительный комплекс, но также политику, экономику и общество.

Надо иметь в виду, что не только социально-экономическим системам присуща изменчивость. В равной мере это относится и к природно-климатическим системам и состояние их время от времени меняется, что не подлежит сомнению. Актуальными вопросами для нас являются следующие:

  • как велико изменение в системе вечной мерзлоты (криолитозоне) за данный промежуток времени (с 1995 года по 2017 год) ;
  • с какой определенностью оно известно;
  • какая его часть может быть связана с изменением климата, а какая – с другими факторами;
  • в какой степени изменения можно предсказать.

По мнению Межправительственной группы экспертов по изменению климата, широкое разнообразие климатических условий на территории России является фактором роста комплексных рисков, включая сочетание повышенной сейсмичности, карстовых, паводковых, селе- и лавиноопасных рисков, а также протаивание, сдвиг границ вечной мерзлоты и разрушение вечномерзлых пород.

Естественно, изменения климата, произошедшие на территории России в ХХ веке, заметно затронули природные и хозяйственные системы. Характерны как позитивные, так и негативные последствия данного глобального явления. Экспертное и научное сообщество установило: «При этом катастрофических последствий, обусловленных изменением климатических факторов, до настоящего времени отмечено не было».

В первой половине XXI века также ожидается, что изменения климата не будут лимитирующим фактором для устойчивого экономического развития России в целом. Однако, разработка ответных стратегий для ряда регионов, систем и секторов необходима и должна стать приоритетной государственной задачей.

Насущной задачей для строительного комплекса России, строительной науки и всего профессионального строительного сообщества, является выбор мер адаптации технологий работ в условиях вечной мерзлоты в связи с реальной возможностью глобального потепления климата.

Весьма затруднительна и однозначная оценка процессов деградации вечной мерзлоты, учитывая сложность взаимодействия различных факторов на огромной территории России, технологическую сторону проблемы, с одной стороны и новые экономические возможности, с другой.

А пока остается надеяться, что старинная примета «кто предупрежден, тот вооружен», останется действенной даже для этого случая и профессиональное строительное сообщество сможет эффективно приспособиться к новым условиям своей деятельности.

Борис Скупов  

Источник: ardexpert.ru

Зона вечной мерзлоты

Многолетняя мерзлота

Внутренние воды России представлены не только скоплениями жидкой воды, но и воды в твердом состоянии, образующей современное покровное, горное и подземное оледенение. Область подземного оледенения называют криолитозоной (термин введен в 1955 г. советским мерзлотоведом П.Ф. Швецовым; ранее для ее обозначения использовался термин «вечная мерзлота»).

Криолитозона — верхний слой земной коры, характеризующийся отрицательными температурами горных пород и наличием (или возможностью существования) подземных льдов. В ее состав входят многолетнемерзлые горные породы, подземные льды и непромерзающие горизонты сильно минерализованных подземных вод.

Зона вечной мерзлоты

 

В условиях длительной холодной зимы при относительно небольшой мощности снежного покрова горные породы теряют много тепла и промерзают на значительную глубину, превращаясь в твердую мерзлую массу. Летом они не успевают полностью оттаять, и отрицательные температуры грунта сохраняются даже на небольшой глубине в течение сотен и тысяч лет. Этому способствуют огромные запасы холода, которые накапливаются за зиму в районах с отрицательной среднегодовой температурой. Так, в Средней и Северо-Восточной Сибири сумма отрицательных температур за период залегания снежного покрова составляет —3000…—6000°С, а летом сумма активных температур составляет всего 300—2000°С.

Горные породы, длительное время (от нескольких лет до многих тысячелетий) находящиеся при температурах ниже 0°С и сцементированные замерзшей в них влагой, получили название многолетней, или вечной мерзлоты. Скопления воды в многолетнемерзлых породах образуют линзы, клинья, прослои и прожилки льда, т. е. в состав вечной мерзлоты входят и подземные льды. Содержание льда, т. е. льдистость многолетней мерзлоты может быть весьма различной. Она колеблется от нескольких процентов до 90% общего объема породы. В горных районах льда обычно бывает мало, зато на равнинах подземный лед нередко оказывается главной горной породой. Особенно много ледяных включений содержится в глинистых и суглинистых отложениях крайних северных районов Средней и Северо-Восточной Сибири (в среднем от-40—50% до 60—70%), отличающихся наиболее низкой постоянной температурой грунта.

Многолетняя мерзлота — необычное явление природы, на которое обратили внимание еще землепроходцы в XVII в. О ней упоминал в своих работах В.Н. Татищев (начало XVIII в.). Первые научные исследования мерзлоты были проведены А. Миддендор-фом (середина XIX в.) во время его экспедиции на север и восток Сибири. Миддендорф впервые произвел измерения температуры мерзлого слоя в ряде пунктов, установил его мощность в северных районах, высказал предположения о происхождении мерзлоты и причинах ее широкого распространения в Сибири. Во второй половине XIX в. и начале XX в. мерзлота изучалась попутно с изыскательскими работами геологами и горными инженерами. В советские годы проводились серьезные специальные исследования многолетней мерзлоты М.И. Сумгиным, П.Ф. Швецовым, АИ. Поповым, И.Я. Барановым и многими другими учеными.

Зона вечной мерзлоты

Область распространения многолетней мерзлоты в России занимает около 11 млн км2, что составляет почти 65% территории

страны. Южная ее граница проходит по центральной части Кольского полуострова, пересекает Восточно-Европейскую равнину близ полярного круга, по Уралу отклоняется к югу почти до 60° с.ш., а вдоль Оби — к северу до устья Северной Сосьвы, далее проходит по южному склону Сибирских Увалов к Енисею в районе Подкаменной Тунгуски. Здесь граница круто поворачивает к югу, проходит вдоль Енисея, идет по склонам Западного Саяна, Тувы и Алтая к границе с Казахстаном. На Дальнем Востоке граница мерзлоты идет от Амура к устью Селемджи (левого притока Зеи), затем по подножию гор левобережья Амура к его устью. Мерзлота отсутствует на Сахалине и в прибрежных районах южной половины Камчатки. Пятна мерзлоты встречаются южнее границы ее распространения в горах Сихотэ-Алиня и в высокогорьях Кавказа.

В пределах этой обширной территории условия развития мерзлоты не одинаковы. Северные и северо-восточные районы Сибири, острова азиатского сектора Арктики и северный остров Новой Земли заняты сплошной низкотемпературной многолетней мерзлотой. Южная ее граница проходит через северную часть Ямала, Гыданского полуострова к Дудинке на Елисее, затем к устью Вилюя, пересекает верховья Индигирки и Колымы и выходит к побережью Берингова моря южнее Анадыря. К северу от этой линии температура слоя многолетнемерзлых пород составляет —6…—12°С, а его мощность достигает 300— 600 м и более. Южнее и западнее распространена мерзлота с островами таликов (талого грунта). Температура мерзлого слоя здесь выше (—2…—6°С), а мощность уменьшается до 50—300 м. Близ юго-западной окраины области распространения мерзлоты встречаются лишь отдельные пятна (острова) мерзлоты среди талого грунта. Температура мерзлого грунта близка к 0°С, а мощность менее 25—50 м. Это — островная мерзлота.

Зона вечной мерзлоты

В мерзлой толще концентрируются большие запасы воды в виде подземных льдов. Часть их образовалась одновременно с вмещающими породами (сингенетические льды), другая — при замерзании воды в ранее накопившихся толщах (эпигенетические).

На приморских низменностях от устья Хатанги до Колымы, на Новосибирских островах и на Вилюйской низменности в рыхлых отложениях распространены полигонально-жильные льды. Мощность их достигает 40—50 м, а на Большом Ляховском острове даже 70—80 м. Эти льды могут считаться «ископаемыми», так как формирование их происходило в среднечетвертичное время (в период оледенения). Жильный лед в трещинах кристаллических и метаморфических пород широко представлен в горных системах Северо-Востока и в северной части Средней Сибири. Для Западной Сибири и Печорской низменности типичны ледяные ядра торфяных бугров пучения. Ледяные интрузии — гидролакколшпы (булгунняхи в Якутии) образуются в озерно-ал-лювиальных, делювиальных и солифлюкционных отложениях котловин Забайкалья и Северо-Востока, в Центральной Якутии и северных районах Западной Сибири.

Миграционные льды, заполняющие морозобойные трещины, распространены практически во всех районах, где встречается мерзлота.

Большая мощность многолетней мерзлоты, находки в ней хорошо сохранившихся мамонтов свидетельствуют о том, что многолетняя мерзлота — продукт весьма продолжительного накопления холода в толщах горных пород. Подавляющее большинство исследователей считает ее реликтом ледниковых эпох. Современный климат на большей части территории распространения мерзлоты лишь способствует ее сохранению, поэтому малейшее нарушение природного равновесия ведет к ее деградации. Это необходимо учитывать при хозяйственном использовании территории, в пределах которой распространена мерзлота.

Многолетняя мерзлота оказывает влияние не только на подземные воды, режим и питание рек, распространение озер и болот, но и на многие другие компоненты природы (рельеф, почвы, растительность), а также на хозяйственную деятельность человека. При разработке полезных ископаемых, прокладке дорог, строительстве, при проведении сельскохозяйственных работ необходимо тщательно изучать мерзлый грунт и не допускать его деградации.

Зона вечной мерзлоты

 

Современное оледенение

Современные ледники занимают на территории России небольшую площадь, всего около 60 тыс. км2, однако в них заключены большие запасы пресной воды. Они являются одним из источников питания рек, значение которого особенно велико в годовом стоке рек Кавказа.

Основная площадь современного оледенения (более 56 тыс. км2) находится на арктических островах, что объясняется их положением в высоких широтах, обусловливающим формирование холодного климата. Нижняя граница нивальной зоны опускается здесь почти до уровня моря. Оледенение сосредоточено в основном в западных и центральных районах, где выпадает больше атмосферных осадков. Для островов характерно покровное и горно-покровное (сетчатое) оледенение, представленное ледниковыми щитами и куполами с выводными ледниками. Самый обширный ледниковый покров расположен на Северном острове Новой Земли. Длина его по водоразделу составляет 413 км, а наибольшая ширина достигает 95 км (Долгушин Л.Д., Осипова Г.Б., 1989). Остров Ушакова, лежащий между Землей Франца-Иосифа и Северной Землей, представляет собой сплошной ледниковый купол, края которого обрываются к морю ледяными стенами высотой от нескольких метров до 20—30 м, а на острове Виктории, расположенном западнее Земли Франца-Иосифа, свободен ото льда лишь небольшой участок пляжа площадью около 100 м2.

При движении к востоку все большая часть островов остается свободной ото льда. Так, острова архипелага Земли Франца-Иосифа почти сплошь покрыты ледниками, на Новосибирских островах оледенение характерно лишь для самой северной группы островов Де-Лонга, а на острове Врангеля покровного оледенения нет — здесь встречаются лишь снежинки и небольшие леднички. Большинство снежно-ледовых образований  представляют собой многолетние снежники с ядрами инфильтрационного льда.

Толщина ледниковых покровов арктических островов достигает 100—300 м, а запас воды в них приближается к 15 тыс. км3, что почти в четыре раза больше годового стока всех рек России.

Оледенение горных областей России и по площади, и по объему льда значительно уступает покровному оледенению арктических островов. Горное оледенение характерно для наиболее высоких гор страны — Кавказа, Алтая, Камчатки, гор Северо-Востока, но встречается и в невысоких горных массивах северной части территории, где снеговая граница лежит низко (Хибины, северная часть Урала, горы Бырранга, Путорана, Хараулахские горы), а также в районе Маточкина Шара на Северном и Южном островах Новой Земли.

Многие горные ледники лежат ниже климатической снеговой границы, или «уровня 365», на котором снег сохраняется на горизонтальной подстилающей поверхности в течение всех 365 дней в году. Существование ледников ниже климатической снеговой границы становится возможным за счет концентрации больших масс снега в отрицательных формах рельефа (часто в глубоких древних карах) подветренных склонов в результате метелевого переноса и схода лавин. Разница между климатической и фактической снеговой границей измеряется обычно сотнями метров, но на Камчатке превышает 1500 м.

Зона вечной мерзлоты

Площадь горного оледенения России немногим превышает 3,5 тыс. км2. Наиболее широко распространены каровые, каро-во-долинные и долинные ледники. Большая часть ледников и площади оледенения приурочена к склонам северных румбов, что обусловлено не столько условиями снегонакопления, но и большей затененностью от солнечных лучей (инсоляционными условиями). По площади оледенения среди гор России первое место занимает Кавказ (994 км2). За ним следует Алтай (910 км2) и Камчатка (874 км2). Менее значительное оледенение характерно для Корякского нагорья, хребтов Сунтар-Хаята и Черского. Оледенение других горных районов невелико. Самыми крупными ледниками России являются ледник Богдановича (площадь 37,8 км2, протяженность 17,1 км) в Ключевской группе вулканов Камчатки и ледник Безенги (площадь 36,2 км2, протяженность 17,6 км) в бассейне Терека на Кавказе.

Ледники чутко реагируют на колебания климата. В XVIII — начале XIX вв. начался период общего сокращения ледников, который продолжается и поныне.

Зона вечной мерзлотыТаяние вечной мерзлоты представляет серьезную опасность для экономики России; деформации и разрушению могут подвергнуться важные объекты инфраструктуры, включая тысячи километров нефте- и газопроводов в Западной Сибири, говорится в докладе, подготовленном при поддержке российского Гринписа группой отечественных ученых под руководством доктора наук О. А. Анисимова, сотрудника Государственного гидрологического института (Санкт-Петербург) и участника “Межправительственной группы экспертов по изменению климата”.

В зоне вечной мерзлоты находится свыше 60% территории России. При этом за последние 15 лет площадь регионов с благоприятным для ее существования климатом сократилась примерно на треть. Повышение температуры приводит к деградации многолетнемерзлых пород, и это становится экономической, геополитической и социальной проблемой государственного масштаба. «Прогнозируемые изменения вечной мерзлоты представляют серьезную опасность для экономики России, прежде всего из-за повышающегося риска повреждения инфраструктуры Крайнего Севера, — отметил на презентации доклада Олег Анисимов. — В России отсутствуют количественные оценки возможного экономического ущерба, связанного с таянием вечной мерзлоты. Еще более осложняет ситуацию то, что нет экономических методик, на основе которых такие оценки можно получить».

По наблюдениям ученых, в последние 20 лет в зоне вечной мерзлоты увеличилось число аварий на объектах инфраструктуры. Из-за роста температур и таяния грунтов ослабляется несущая способность свайных фундаментов, деформируются и разрушаются здания, мосты и трубопроводы. На нефтяных месторождениях Ханты-Мансийского АО из-за деформаций грунта и таяния вечной мерзлоты происходит в среднем 1 900 аварий в год, а во всей Западной Сибири — около 7 400. На поддержание работоспособности трубопроводов и ликвидацию механических деформаций, связанных с таянием вечной мерзлоты, ежегодно тратится до 55 млрд рублей.

Между тем в зоне вечной мерзлоты добывается около 93% российского природного газа и 75% нефти, что обеспечивает около 70% экспорта нашей страны. По одному из самых неблагоприятных сценариев, в зону большой вероятности развития разрушительных геоморфологических процессов, связанных с таянием вечной мерзлоты, попадают Ненецкий автономный округ (включая Новую Землю), западные и юго-западные районы Ханты-Мансийского округа (включая Сургут и Нижневартовск), северная часть полуострова Ямал (с Бованенковским месторождением), центральная часть Бурятии (включая Улан-Удэ), практически весь Чукотский автономный округ и побережье Таймыра.

Немаловажен и геополитический аспект проблемы. Ежегодно только в Восточной Сибири Россия теряет более 10 км2 прибрежной суши, а по всему побережью Арктики — до 30 км2.

«Дополнительная угроза, связанная с таянием мерзлоты, — высвобождение больших объемов еще более сильного, чем СО2, парникового газа — метана, — подчеркнул один из авторов доклада доктор биологических наук Сергей Кирпотин, проректор по международным связям Томского государственного университета. — В талых озерах Западной Сибири есть места концентрированного выделения газа, где он бьет буквально как из компрессора».

Помимо таяния вечной мерзлоты, наша страна испытывает немало других проблем, связанных с климатическими изменениями. Об этом рассказывает фотоальбом «100 месяцев», который Гринпис также намерен передать российским властям.

Подготовлено по материалам российского отделения международной экологической организации Гринпис.

Источник: www.liveinternet.ru