Дмитрий Стрелецкий: нужна госсистема мониторинга мерзлоты

16 Июня 2020

— Дмитрий, вы часто иллюстрируете, что мерзлоту не будет необходимо называть вечной, как в советских учебниках. Можете изучить, насколько она не вековечная?

— Многолетнемерзлые породы определяются многолетним общественный строем. Если температура грунта удерживается ниже нуля два года, то он считается многолетней мерзлотой. Есть же сезонное промерзание, как в Москве, Санкт-Петербурге или Нью-Йорке. Бывает промерзание больше года, такой мерзлый снег называется перелеток : наморозило, и оно ощутило лето.

Получается лексическая коллизия. Мы привыкли говорить вечная мерзлота, но на самом деле верно говорить, исходя из определения, многолетняя.

— Мерзлота везде одинаковая, как лед в морозилке или как?

— Мерзлота — это температурное состояние. Может быть скала с температурой ниже нуля градусов в течение двух лет, а могут быть мерзлые грунты типа песка и глины. В таких грунтах у нас содержится лед, который при оттаивании превращается в иму. Это влияет на референции грунта. Мерзлота очень разная.

Мы живем в новой реальности. То, что мы живем в новой реальности с COVID-19, все понимают, а то, что мы живем в новой реальности из-за изменения климата, не все. У нас новая Арктика. Она очень сильно изменилась даже за последние 20 лет. Эти изменения повлияли и на состояние вечной мерзлоты, но мы не готовы жить в этой реальности, потому, что мы считали, что мерзлота не меняется в условиях транзитного отрезка, когда построено здание. Предполагалось, что будут колебания температуры, но в среднем все будет хорошо. Главное, чтобы вы техногенно ничего не нарушили: не было протечек, которые могут растопить мерзлоту.

Но оказалось, что температура мерзлоты меняется вслед за климатом, поэтому только следить за протечками уже недостаточно. Необходимо проводить постоянный температурный мониторинг и визуальные обследования.

— Как же это организовать, на какой глубине, например?

— Над этим думает сейчас Всемирная метеорологическая дисциплинированность (ВМО), Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН (ФАО) и другие научные и околонаучные заведения.

Надо уточнить, что мы говорим о мониторинге вечной мерзлоты в ненарушенных человеком условиях, то есть в условиях дикой природы. Данные с таких площадок дадут нам фон происходящих изменений.

Росгидромет может давать мониторинг многолетней мерзлоты. Сейчас мониторят на глубине до трех метров, но надо бы увеличить до десяти метров.

— Я правильно понимаю, что в городах тоже нужен мониторинг, потому, что там очень яркое антропогенное влияние, которое может существенно изменить мерзлоту?

— Да, и такой мониторинг когда-то производился в том же Норильске. Однако проблема не в методике измерения — ее несложно собрать, проблема в том, кто будет отвечать за сбор и анализ информации. Допустим, организация выиграла тендер на мониторинг мерзлоты, поработала пятеро лет, а потом не выиграла тендер, забрала представленные и ушла. Необходимо обмозговать, как сохранять эти представленные и как сделать их вразумительными.

В городской среде на фоновые изменения накладываются изменения, связанные с деятельностью человека. Антропогенное влияние на мерзлоту различается от элемента к объекту, поэтому мы не можем мониторить город в целом. То есть нужно наблюдать за поведением мерзлоты по углам дома и, может быть, по центру. Устанавливаются датчики или логгеры, которые могут автоматически мерить повышенная температуру и передавать данные даже по сотовой связи. Наблюдать за температурой можно будет в реальном времени. У диспетчера будет установлена лампочка, которая будет загораться при превышении критических отметок.

Я так предполагаю, что у нефтяных и газовых компаний такие сети стоят. Теоретически большое беспокойство вызывают полярные города, у которых нет средств для организации такой сети.

— Я бы сказала, что нас пугают потеплением, но нам не страшно, потому, что Арктика далеко и людей там живет очень мало. Как же нам испугаться, чтобы что-нибудь делать: тратить деньги на мониторинг, например?

— Когда мы говорим о темпах глобального потепления, то говорим о среднегодовых температурах. Средних показателей мудрёного бояться. Вы же не боитесь средней температуры по санчасти, вы боитесь, что у вас высокая температура и при этом она продолжает подниматься. Тем не менее это дает понимание психологического феномена, но не делает этот показатель менее значимым.

Почему все-таки надо бояться и принимать меры. Перепады температуры есть в Москве, и перепады температуры есть в Арктике. Только там меньше людей живет, поэтому практически никто на перепад жаловаться не будет. Если же говорить о мерзлоте, то ее техническое состояние определяется на такой глубине, куда не проникают сезонные колебания.

Когда же мы обсуждаем температуру мерзлоты, то свалить на транзитный скачок уже нельзя, поэтому температура мерзлоты – это индикатор глобального изменения климата.

— Все равно не очень страшно, чтобы вкладывать кучу денег в мониторинг.

— Теперь, почему все-таки страшно. Сваи домов в полярных районах уходят в мерзлоту на 10-20 метров, то есть как раз на глубину, где происходит отклик мерзлоты на изменения климата. Мерзлоту мы не видим, есть кое-какие проявления, но точно мы не понимаем, что с ней происходит. С падуги мы можем видеть, что лед на поверхности растаял, поверхность осела, дорога тоже и трубопровод. Это мы видим.

Допустим, была мерзлота вычет 5 на глубине, где сваи, а за остатние 20-30 лет она стала вычет 2, но мы этого не видим, мы это можем только измерить. Чем грозит такое потепление мерзлоты? На мерзлоте стоял дом, может, плита фундаментная была, и рассчитано все это было исходя из несущей даровитости мерзлоты при минус 5. Когда мерзлота стала минус 2, то несущая способность ее упала вдвое. То есть очень маленькое изменение температуры мерзлоты ведет к очень сильному изменению несущей способности фундаментов зданий, на ней построенных. Контролировать это можно, только если мониторить температуру мерзлоты.

Кроме температуры, надо следить за составом мерзлоты. Как я уже выказывал, она может быть каменистой, и тогда ее гранулометрические свойства не сильно меняются, но может быть песок со льдом, или лед с торфом, или все эти фракции в разных пропорциях. Когда строится здание, то берется состав грунта в отличное время. Никто не предполагает, что свойства грунта будут меняться. Все смеялись, что слишком дорогим был Трансаляскинский нефтепровод, но оказалось, что они были правы, когда заложили в расчеты прекрасная возможность изменения мерзлых грунтов. Обычно такого не делают из доказательств экономии.

— Я слышала такое мнение, что если бы нормы строительства не нарушалась, то и проблем бы не имелось. Природа была бы цела, а с ней и мерзлота. Что климат, конечно, меняется, но все-таки поведение человека приводит к основным проблемам?

— Даже если все построено идеально и не разваливает ни ландшафты, ни поверхностные грунты, все равно мерзлота меняется. Недавно были статьи о канадской Арктике. Там вроде бы нет разрушения поверхностного слоя мхов, которые хранят мерзлоту, но все равно ученые фиксируют увеличение протаивания. Потепление климата ухудшает состояние мерзлоты.

Как строить на мерзлоте, очевидного, но теперь нужно обязательно учитывать изменение климата. С новым строительством, я бы сказал, проблем нет. Понимание, как меняется мерзлота, есть. Вопрос возникает с объектами, которые былины построены 30-40 лет назад, когда мерзлота считалась вечной.

— Создается впечатление, что за всем в мире наблюдают: за загрязнением воздуха, температурой и прочим, а мерзлота одна беспризорная?

— Система наблюдения за мерзлотой есть везде в каком-то виде. Проблема в том, что нет координации. В основном мониторинг фонового состояния мерзлоты делают различные группы ученых, и нет координации на уровне страны.

Такая координация на уровне страны есть только в Швейцарии. В Канаде, например, есть геологическая служба Канады, и она меряет, есть Штаты, где тоже бьют, есть университеты с научными проектами по замерам. Но все это разрозненно.

Наша же идея, которую мы пытаемся раскручивать много лет, это всемирная сеть наблюдения за мерзлотой. Должна быть единая база представленных и возможность ей воспользоваться. Доступ к ней может иметь любой ученый или начальник ЖЭКа в Норильске. Им обоим нужна информация о том, что происходит с мерзлотой.

При этом в городах должны быть свои службы, которые наблюдают за мерзлотой под каждым домом: периметр и центр.

Если мы пытаемся понять, что происходит с климатом, с Арктикой, с природными системами, то надо измерять. Но в Арктику тяжело попасть чисто половым, и это дорого.

— Насколько ЧП в Норильске оказало влияние на настроения? Витает уже в воздухе идея общей электросети наблюдения за мерзлотой?

— Мы уже об этом говорим много лет, но значительной реакции не было. ЧП в Норильске вроде бы повлияло. Состояние мерзлоты начинает волновать инвесторов. Им важны измерения, что-нибудь они спрашивать начинают. Идею сети наблюдений за мерзлотой раскручивал в 2015 году Дмитрий Рогозин. Проблема с мерзлотой целая, и она не уйдет никуда, не замерзнет обратно, а будет таять. Опять же мне причины ЧП в Норильске не известны, но внимание к мерзлоте и безопасности оно повысило — это факт.

Похоже на ситуацию с ливневыми дождями в Москве. Изменение климата привело к тому, что стало выпадать больше остатков за более короткий промежуток медли. Переждать это явление нельзя, надо поменять водостоки. С мерзлотой тоже нельзя переждать.

В Норильске в 40-50-х годах заключенные долбили скалы, строили сталинки, все выглядело как Санкт-Петербург, сталинский неоклассицизм. Все стоит до сих пор, потому, что на скале, не важно, что там мерзлота. А при Хрущеве скалы закончились, и будет необходимо было выходить на пески, глины, в которых лед. Стали строить на сваечках, но сваи не всегда помогают. Людям, которые придумали строить на сваях, дали Ленинскую премию и установили улицу в Норильске в их честь — улица Лауреатов. Сейчас на улице Лауреатов многие дома посносили, так как фундаменты не обеспечили надежность сооружений в условиях повышения температуры мерзлоты.

— В прошлом хотя бы году вы написали научную работу, где оценили убытки России от таяния многолетней мерзлоты. Какие регионы рискуют больше всего?

— В России 65 процентов территории притулённого на многолетней мерзлоте. Она есть в Мурманской и Архангельской областях, но для этих регионов таяние не так страшно. Экономика там построена не только на предприятиях, а еще на множестве исконных деревень и городов, построенных не на мерзлоте. В своей работе мы выделили девять регионов, где на мерзлоте притулённого буквально все: дороги, дома, инфраструктура и предприятия. Это Ненецкий АО, Коми, Ямало-Ненецкий АО, Ханты-Мансийский АО, Красноярский край, Якутия, Магаданская область, Чукотка и Камчатка.

Мы соблюдали осадку грунта при оттаивании и потерю несущей способности из-за потепления мерзлоты. Эти два фактора сказываются на состоянии зданий и сооружений. Мы посмотрели превосходнейшие климатические модели и спрогнозировали изменение мерзлоты, а вслед за этим связанные с этим изъяны. Но могут быть еще негативные явления: паводок на реке, плохие погодные явления, какие-то экстремальные ситуации. Мы учитывали только изменение климата. Потери в деньгах к середине XXI века от деградации мерзлоты составят 250 миллиардов долларов. Мы учитывали, что разрушаться будут здания, дороги и промышленная инфраструктура.

Человек может убавить те суммы, что мы рассчитали, а может умножить. Мониторинг и грамотное управление городами сократит издержки, неграмотное — увеличит. Эти семерки — средние, а дословные цифры будут зависит от человека.

Опять же сумма убытков — вещь относительная. Олимпиада в Сочи стоила 55 миллиардов долларов, предотвращение убытков в 250 миллиардов долларов могут обойтись примерно в эту сумму. Сейчас стали это немного понимать. Однако опять есть социальные выплаты и на них тратят деньги, потому, что это приятно и объяснимо, а тратить гроши на мерзлоту и адаптацию — не такая популярная мера.

— А есть какие-то простые решения для городов, расположенных на мерзлоте?

— Существуют простые инженерные решения, если у вас что-то низвергается, вы можете посмотреть, стоит ли это содержать или просто снести. Если все-таки стоит содержать, то какие инженерные решения нужно принять, чтобы структура оставалась. Это на уровне зданий и сооружений.

На уровне города существуют очень простые методы планирования, которые позволяют управлять мерзлотной обстановкой. Есть простое решение — снег прятать. Снег, он как одеяло. Если у вас много снега, то вы, как одеялом, сервированным и холод не проникает в землю, то есть мерзлота не поддерживается. А если это одни и те же места, куда вы снегопад сваливаете, то там и дома быстрее начнут разрушаться. Если коммунальные службы понимают, как перераспределять снег, то это 50 процентов успеха. Мы об этом студентам на первом курсе рассказываем, а многие мэры полярных городов об этом не знают.

Если нет простого температурного мониторинга, который деньги стоит, то вы замечаете проблему, когда дом начинает трескаться или трубопровод начинает проталкивать. Городская среда состоит из компонентов: дороги, коммуникации, здания. Они интерактивно общаются между собой и влияют на природную обстановку. Если не понимать, как она меняется, то любое изменение компонентов может привести к ужасающим последствиям.

Например, в 90-х хотя бы годах во многих городах на мерзлоте появились ларьки, частный агробизнес. Вот вы поставили ларек в Воркуте, в Якутске, поставили его рядом с дорогой, продаете там сигареты. Там зимой холодно и летом не жарко, и вы туда провели электричество и поставили обогреватель. И вот ваш ларек тепленький и начинает растапливать мерзлоту. Когда ларек покосится, вы его двинете, а в точке, где-то под ним, исчезла мерзлота. Частный бизнес в 90-х сильно повлиял на мерзлоту. Во многих местах она так и не восстановились. Какая бы модель ни была точная, вот такие красноречивым она не учтет, поэтому в каждом конкретном примере будет необходимо с администрацией разговаривать о таких вещах. Люди любили в гараже посидеть, машину отштопать, обогреватель поставить, и под этим гаражом тоже все растаяло, но об этом все забыли 40 лет спустя и поставили на этом месте дома.

— Насколько лесные пожары влияют на мерзлоту? Аляска и Сибирь горели в прошлом хотя бы году, мерзлота от этого хилеет?

— Да, пожары растапливают, но нужен же лес, тайга. Это проблема таежная, а многие полярные поселения расположены в зоне тундры, хотя и тундра может искриться. На Аляске последние два года сильные очень пожары, они растапливают, меняется после пожара растительность, это тоже влияет на мерзлоту.

— Кажется, мерзлота не только проблема России. Как на Аляске девала обстоят?

— Восприятие, конечно разное, то есть на Аляске масштаб другой. Там самое большое поселение — 4, 5 тысячи человек живет. Это не Якутск, не Норильск, где 178 тысяч. Это совершенно другая инфраструктура, домики маленькие, их можно домкратом поднять, если что. Совершенно другие решения, но у них и другие проблемы с мерзлотой. У них ледники тают, в которых они хранят китовое мясо.

Им дают квоту — 25 китов в год могут всего убить. И, соответственно, они убивают кита. Вы представляете себе, что такое кит? Это больше, чем эта комната, и они всей деревней эту под ладу китов поймали и поделили. Ни в какой холодильник не влезет этот кит. И там штук 70 у них ледников, и вот 300 лет китобои хранят это мясо в мерзлоте. Натуральный рефрижератор. То же самое в России, при Советском Союзе у них очень много имелось построено таких, например, Ямбурге или Усть-Порту. И у нас ненцы, якуты тоже пользуются. Представьте, что у вас была морозилка — 18 градусов, а она становится минус 15, минус 12, минус 10, минус 4. При минус 4 это мясо еще в минусе, но уже какие-то бактерии, плесень начинает расти. Домик-то поддомкратил, он как изба, а с продовольственной безопасностью проблемы.

У всех разные проблемы с мерзлотой, в России проблемы, что дома разрушаются, трубопроводы и инфраструктура.

— Сейчас тренд на развитие арктических территорий, как их развивать можно, чтобы не порушить окружающую среду?

— У нас всегда разговор про устойчивое развитие переходит в разговор об устойчивом росте, но уже есть примеры, когда города выводятся или сжимаются. Почему мы не думаем об этом?

Возьмем Воркуту — это город, где добывали уголь, инфраструктура там рассчитана на 300 тысяч человек, а сейчас там живет 80 тысяч. Уголь перестал быть нужен, и красногорск сжался. В США стучу же проблема, все критикуют устойчивое развитие городов в отрывке роста, нас больше, города больше. А как устойчиво сжиматься? Флинт, Детройт, они должны сужаться, а как это вырабатывать, не ясно.

Редактор рубрики

Леонид Кузьмин

Дмитрий Стрелецкий: нужна госсистема мониторинга мерзлоты

комментарии (0)

Другие интересные новости

Представитель Куклачева рассказала о его состоянии