Как меняется вечная мерзлота в России

Старший научный сотрудник лаборатории геоэкологии Севера географического факультета МГУ Алексей Маслаков — о том, как приспосабливаться к изменениям

Как меняется вечная мерзлота в России

Фото: ubcmicromet / CC BY 2.0

Старые дома на Севере трескаются, а дороги покрываются рытвинами. Но от этих бед есть «лекарства» — например, в каких-то случаях достаточно охладить грунт под зданиями с помощью специальных труб-холодильников, чтобы сваи под ними окрепли и могли держать дома ровно… Каким образом меняется вечная мерзлота и как к этому приспосабливаться, «Парламентской газете» рассказал старший научный сотрудник лаборатории геоэкологии Севера географического факультета МГУ Алексей Маслаков.
 
Вечная мерзлота, или многолетнемерзлые породы, — это почва, которая больше двух лет находится при температуре 0 или меньше градусов по Цельсию. Каждое лето верхний слой грунта протаивает, а зимой снова промерзает. И если бы климат был стабильный, то средняя глубина оттаивания и среднегодовая температура на глубине 10-12 метров вообще оставалась бы неизменной.
 
В последние десятилетия на планете становится теплее, и волны тепла, доходящие до этой глубины, подогревают мерзлоту на десятые-сотые градуса ежегодно. Так, в некоторых районах Российской Арктики температура мерзлоты с 1970-х годов выросла на четыре градуса, а в некоторых местах даже стала положительной.

Помимо этого, каждое лето на несколько миллиметров или даже сантиметров увеличивается глубина, на которую оттаивает почва. Так, по моим измерениям, за 20 лет глубина летнего оттаивания почв на Чукотке выросла примерно на 15 сантиметров. А ниже находится мерзлота — отложения с высоким содержанием льда, который при оттаивании стекает вниз по склону, образуя пустоты. Из-за них проседает почва, на слонах появляются овраги, а на равнинах развивается термокарст — понижения, которые заполняются водой и превращаются в небольшие озера.

В итоге дороги, находящиеся в районах распространения вечной мерзлоты, часто выглядят как поверхность стиральной доски.

Люди ухудшают ситуацию, не соблюдая технологии при строительстве. Пока почву не трогают, моховой покров защищает грунт от излишнего перегрева, а если снять верхний слой, в первые же несколько лет развивается термокарст и все заливается водой.

Это не значит, что вообще нельзя строить. Нужно соблюдать технологии, и с самого начала тщательно проводить инженерные изыскания и привлекать специалистов по вечной мерзлоте, чтобы не получилось так, что, например, в пределах одного здания одни сваи оказались на льду, а другие — на грунте.

Почему еще важна температура на глубине 10-12 метров? На нее углублены сваи, на которых стоят все здания на Севере и которые держатся за счет того, что смерзаются боковой стороной с грунтом. И чем ниже температура мерзлоты, тем лучше способность свай выдерживать нагрузку.

В 1960-1980-х годах инженеры проектировали дома, исходя из того, что температура мерзлоты будет неизменной. Сейчас из-за потепления старые здания начали деформироваться и трескаться. В некоторых городах на Севере до 90 процентов таких домов покрыты трещинами.

Когда здания деформируются, то надо принимать меры по их сохранению: усиливать фундамент, несущие конструкции. Например, в Норильске есть пятиэтажные дома, подпертые большими железными балками, чтобы спасти их от заваливания набок. Если это не помогает и здание продолжает разрушаться, приходится его расселять и демонтировать.

В целом мы не можем остановить процесс потепления мерзлоты. Поэтому нужно разрабатывать планы адаптации существующих объектов инфраструктуры к меняющимся условиям.

Например, для некоторых зданий можно обустроить дополнительные сезонно-охлаждающие устройства.

Это такие трубы, которые забуривают в мерзлоту, запаивают с обеих сторон, а внутрь помещают какой-нибудь хладагент, например фреон. Верхняя часть трубы торчит из земли примерно на полтора метра. Когда наступает зима, атмосфера охлаждает фреон в верхней части, он конденсируется на стенках трубы и стекает вниз, в грунт. А так как грунт относительно теплый (на улице минус 30° С, а внизу минус 4° С), то фреон снизу начинает испаряться, забирать тепло из грунта и поднимается наверх, где опять охлаждается в атмосфере. Таким образом, можно понизить среднегодовую температуру на полтора-два градуса и сваи будут крепче держаться в мерзлоте.

Также очень важно, чтобы холодный воздух свободно циркулировал в подполье между грунтом и самим домом, где стоят сваи. Нередко там складывают мусор, забивают щитами, появляются большие лужи. Поэтому нужно проводить реконструкцию проблемных подполий, чтобы ничего не мешало свободной циркуляции холодного воздуха, охлаждающего грунт под зданием.

И наконец, в городах и на месторождениях полезных ископаемых необходимо создавать или развивать службы геотехнического мониторинга, которые бы проводили регулярные наблюдения за состоянием вечной мерзлоты под зданиями и могли бы своевременно давать рекомендации коммунальным, эксплуатационным службам по ликвидации нарушений, чтобы избежать большого ущерба в будущем.

Просмотров 1436

16.12.2020 15:00

Пример