Теплее, ещё теплее

Наталья ГРИГОРЬЕВА
gazeta@ks.chukotka.ru

С июля по август в Чукотском районе проводила исследования группа учёных и студентов географического факультета МГУ имени М. В. Ломоносова, изучавшая текущее состояние вечной мерзлоты, глубину летнего оттаивания почвы, подземные льды, а также влияние мерзлотных процессов на здания и сооружения. Наблюдения за толщиной слоя растепления почвы в очередной раз подтвердили, что вечная мерзлота на поверку оказалась невечной.

За последние 20 лет глубина протаивания с каждым годом растёт на 0,7-1,8 см. Цифры как будто незначительные, однако постепенно они складываются в заметную величину. О том, что происходит с вечной мерзлотой в Чукотском районе и на Крайнем Севере в целом, корреспонденту «КС» рассказал старший научный сотрудник географического факультета МГУ, кандидат географических наук Алексей Маслаков, который с 2012 года каждый сезон приезжает работать в наш регион. Мы уже однажды встречались с Алексеем – об исследованиях его группы газета подробно писала в материале «Лёд уходит из-под ног» (№ 39 «КС» от 2 октября 2020 г.).

По словам Алексея Маслакова, многолетнемёрзлые породы сохраняют в замороженном состоянии значительное количество органики. Если она начинает оттаивать, а затем разлагаться, то усиливается выделение углекислого газа и метана в атмосферу. Это, в свою очередь, провоцирует парниковый эффект и приводит к глобальному потеплению климата, которое запускает новый виток оттайки мерзлоты. Такие процессы сейчас наблюдаются во многих регионах мира, включая и Чукотку.

– Накапливая за тысячелетия останки древних живых организмов, мерзлота даёт учёным возможность понять природную обстановку эпох прошлого: изучая тот или иной слой, учёный-мерзлотовед способен определить, какие виды растений и животных доминировали в данный период, – отметил Маслаков. – Можно узнать, была ли эта эпоха тёплой или прохладной по сравнению с нашим временем, было сухо либо выпадало много осадков. Изучая слой за слоем, мы можем восстановить изменения природных условий за последние 10, 100 тысяч или даже миллион лет. Кроме того, вечная мерзлота отлично сохраняет артефакты древних культур, что позволяет нам отчётливее взглянуть на жизнь наших далёких предков.

Глобальные климатические изменения последних лет привели к растеплению мерзлоты. С 1970-х годов температура грунта в Арктике выросла на 2-4 °С, а глубина летнего оттаивания почвы увеличивается в среднем на несколько миллиметров в год, достигая всё более глубоких слоёв.

Протаивание нижних горизонтов сверху приводит к тому, что поверхность почвы начинает понижаться. На ровных плоских участках это ведёт к термокарсту – образованию понижений и провалов, которые потом часто затапливаются, превращаясь в озеро. На склонах образуются овраги, и они могут расти с очень высокой скоростью – такой процесс называется термоэрозией. Термокарст и термоэрозия негативно влияют на инженерные объекты, разрушая здания, дороги, опоры ЛЭП и другие сооружения.

– Повышение температуры мерзлоты таит в себе угрозу устойчивости зданий и сооружений. Большинство инженерных объектов в Российской Арктике были построены ещё в те времена, когда считалось, что температура мерзлоты с годами останется постоянной, поэтому здания проектировались с учётом существовавших тогда мерзлотных условий. Количество свай и их глубина определялась на основании температуры мерзлоты на момент строительства. Увы, это предположение оказалось ошибочным, что привело к тому, что способность мёрзлого грунта удерживать сваю понижается, и здания часто деформируются, покрываясь трещинами, – продолжил Алексей Маслаков. – Не только дома в Анадыре и Лаврентия страдают от этого процесса. Тысячи километров нефте- и газопроводов в Западной Сибири также испытывают на себе влияние тающей мерзлоты. Поэтому важно проводить мониторинг её состояния с целью разработки рекомендаций для строителей и проектировщиков.

Одним из мест по наблюдению за параметрами вечной мерзлоты и мерзлотными процессами в России сегодня является Чукотский район.

На Чукотке мерзлоту начали изучать ещё в 1930-х годах, когда в Угольных Копях открыли Анадырскую научно-исследовательскую мерзлотную станцию. Наблюдения тогда были локализованы вблизи Анадырского лимана. Позднее, в 1960-х годах, в Провиденском и Чукотском районах активно работал геокриолог Шапи Гасанов, который впервые выявил одну из особенностей мерзлоты Чукотского полуострова – наличие большого количества пластовых льдов, обнажающихся в береговых и речных обрывах. О них речь в статье ниже.

После длительного перерыва мерзлотные исследования возобновились в 2000 году, когда усилиями профессора МГУ Дмитрия Замолодчикова и его коллег около села Лаврентия были организованы регулярные наблюдения за глубиной сезонного оттаивания почвы.

– На сегодняшний день, помимо измерения параметров слоя сезонного оттаивания, мы проводим выявление реакции вечной мерзлоты на текущие и прогнозные климатические изменения, наблюдения за динамикой разрушения берегового обрыва в селе Лорино, наблюдения за состоянием лéдника в Лорино, определение возраста и механизма образования подземных пластов льда, описанных Гасановым в 1960-х годах, – пояснил Алексей Маслаков. – За последние несколько лет в нашей исследовательской группе в Чукотском районе успели поработать учёные из разных областей. С 2019 года для студентов географического факультета МГУ имени М. В. Ломоносова появилась возможность проведения полевой учебно-производственной практики, где их знакомят с методами изучения мерзлоты и мерзлотных процессов. Обратно в Москву они привозят с собой не только полученные знания и практические навыки, но и яркие впечатления от знакомства с уникальной природой Чукотки.

Многолетнее изучение мерзлоты на территории Чукотского района и её влияния на инженерные сооружения позволили геокриологам получить интересные результаты.

– Мы видим, что береговой уступ в селе Лорино подвергается активному размыву. За 50 лет берег в среднем отступил на 32 метра. При этом последние 10 лет берег отступал со скоростями в 10 раз больше, чем до этого, – отметил Алексей Маслаков. – Причиной этого является уменьшение количества морского льда в Беринговом море, а это в свою очередь прямое следствие глобальных климатических изменений. Береговой обрыв уже вплотную приблизился к радиоточке «Москва». Аналогичная проблема – с участком берега в районе кладбища в селе Лаврентия, где, несмотря на установленные берегозащитные сооружения, море отвоёвывает свои площади год за годом.

Наблюдения за температурным режимом в сельских лéдниках (подземных хранилищах мяса) района показали, что повышение температуры воздуха негативно влияет на их состояние. В результате климатических изменений, дополненных человеческим фактором, большая часть ледников уже разрушена.

– Ярким примером этому служит ледник в селе Инчоун, где с 2015 года у нас были наблюдения и который летом 2019 года обвалился. Крупнейший в районе и, возможно, на всей Чукотке, лоринский ледник также испытывает негативное влияние климата. Однако силами лоринцев удаётся сдерживать тепловое воздействие на хранилище: температурные наблюдения показали, что за последние 5 лет прирост температуры в камерах ледника оказался почти в 10 раз медленнее, чем температуры наружного воздуха. Сейчас ледник в Лорино приостановил свою работу из-за обвала оттаявшего грунта, потребуется время, чтобы повести восстановительные работы. По нашим оценкам, потепление на Чукотке продолжится, что потребует усиления мер по сохранению низкой температуры мерзлоты в леднике, либо внедрения новых технологий хранения мяса.

Обследование специалистами МГУ некоторых зданий в Лаврентия и Лорино показало, что они подверглись деформациям, вызванным таянием мерзлоты.

– Мы тщательно задокументировали все трещины и дали ряд рекомендаций районной администрации по укреплению фундаментов. К сожалению, деформации домов – это серьёзная проблема в посёлках не только Чукотского района, но и округа в целом, поэтому данную проблему нужно решать системно, – заключил Алексей Маслаков.

Учёный убеждён, что мерзлотные условия на территории Чукотского района продолжат меняться вслед за изменениями климата, поэтому есть необходимость в продолжении исследований.

– Мы планируем и дальше углублять нашу работу, чтобы точнее предсказать дальнейшую реакцию параметров вечной мерзлоты и разработать рекомендации по безопасной эксплуатации инженерных объектов на территории района. В заключение нам хотелось бы поблагодарить Российский научный фонд, Российский фонд фундаментальных исследований и МГУ имени М. В. Ломоносова за финансовую поддержку исследований, а также выразить благодарность всем жителям и организациям Чукотского района за всестороннюю помощь при проведении полевых работ!

Наталья МАХАЛОВА
gazeta@ks.chukotka.ru

Одна из характерных черт вечной мерзлоты Чукотки – наличие пластовых льдов (слоёв или линз подземного льда, толщиной до 5-6 метров и шириной до сотни метров), которые обнажаются в береговых и речных обрывах. До сих пор учёные не пришли к единому мнению о происхождении этого природного феномена.

Как сообщил аспирант географического факультета МГУ Лев Кузякин, который тоже этим летом работал в Чукотском районе, подобные объекты встречаются всего лишь в нескольких регионах мира: в Западной Сибири, Канаде и на Чукотке.

– Происхождение этих ледяных тел вызывает оживлённые споры в научной среде. Часть учёных считает, что это остатки древнего ледника, захороненные после его таяния, – объяснил Лев Кузякин. – Другие придерживаются гипотезы внутригрунтового генезиса, т. е. предполагают, что пластовые льды сформировались из воды, находившейся в грунте и образовавшей залежи льда при промерзании.

Сегодня около села Лаврентия, в береговых обрывах, обнаружено шесть таких залежей. Самая крупная находится в 3 километрах к северу, вглубь залива Лаврентия.

– Лёд обнажается в стенке чашеобразного полукруглого оврага. За свою форму они получили название «термоцирки». Длина ледяного тела к северу от Лаврентия составляет более 100 м, а толщина льда – до 9 м. Однако мы предполагаем, что это лишь верхняя часть пластового льда, который на самом деле имеет куда большие размеры, – рассказал молодой учёный.

Другие скопления пластовых льдов обнаружены к югу от Лаврентия: два – у самого устья залива, одно – у базы Аккани, и ещё два – на 23-м километре дороги на Лорино. Все они открываются в термоцирках в береговых обрывах. На основе анализа более 300 образцов удалось установить существование как минимум двух видов льда: четыре пласта имеют внутригрунтовое происхождение, а оставшиеся два были, вероятно, сформированы из снега (атмосферных осадков).

– Пластовые льды явление хоть и редкое, но весьма опасное для любых инженерных объектов (зданий, дорог, трубопроводов). Опасность, в первую очередь, кроется в том, что до сих пор непонятны закономерности распространения этих льдов. Невозможно предсказать, без проведения дорогостоящих буровых работ, где именно и на какой глубине залегает пласт, – отметил аспирант МГУ.