Кажется, что вечная мерзлота – это что-то неизведанное, такое далекое, которая, оказывается, в последние годы тает. Откуда взялась эта мерзлота, как её изменения влияют на города, и почему теперь среди будущих мерзлотоведов много девушек-студенток?
Зачем изучают мерзлоту?
Мерзлота — это продукт климата: современного и давно минувших дней. К тому же на ее состояние накладываются условия неоднородного рельефа, растительности, состава верхней части горных пород. Из-за этого возникает огромная мерзлотно-социальная изменчивость, то есть, на расстоянии сотни метров, не говоря уже о километрах, мерзлота может быть совершенно разной. «Где лиственничная редина — там мерзлота заглублена куда-то очень далеко, а совсем рядом будут торфяники, где всего 30 сантиметров мерзлоты к июлю оттаивает. Именно поэтому такое большое количество различных пунктов наблюдений, чтобы увидеть и разные северные ландшафты, и разную мерзлоту — Лабытнанги, Харп, приполярный Урал, Горнокнязевск, карбоновый полигон «Семь лиственниц» и река Щучья. Мерзлота по глубине различается довольно существенно. Есть мерзлота, которая представлена практически привычным белесым льдом, который все видят в зимнее время года, но есть и мерзлота с огромной примесью почвы, где сами кристаллики льда даже сложно увидеть. Ну, а если говорить именно о населенных пунктах, они представляют интерес с точки зрения инженерного освоения криолитозоны. Они тоже достаточно сильно отличаются: если Харп — это все-таки уже предгорная область, одни условия, где скальные породы, Салехард стоит на очень мощном чехле рыхлых отложений, со сложным мерзлотным строением, и здесь совершенно по-другому строятся здания, дороги», — пояснил криолитолог и гляциолог Лев Кузякин.
Ученые делятся на группы, чтобы каждый занимался своим направлением, потому что проводятся комплексные исследования мерзлоты. Одна группа изучает термические свойства, термическое сопротивление почвенно-растительных покровов. К примеру, карликовые березки или осоковая растительность обладают плохим термическим сопротивлением, поэтому под ними тепло проходит очень глубоко, и, соответственно, формируется глубокое протаивание — глубже, чем подо мхом. Другая исследует грунты, третья — растительность. На протяжении маршрута делается несколько точек, описаний.
«Важен также поиск тепловых колебаний в грунте, которые происходят при смене погодных условий — холодная ночь, теплый день, теплая ночь. Поскольку были поставлены логгеры, самописцы, можно проследить, на какую же глубину проникают эти колебания, — они же не идут до центра Земли, они ограничены каким-то верхним слоем — и тут же четко понять роль покровов, а зимой — снежных отложений. Исследования дают достаточно интересные результаты. Сезонные колебания в этих районах достигают глубин в 10-12 метров, а далее температура грунтов, мерзлоты уже постоянная. Зная эти колебания, зная проникновение тепла для зон оттаивания, можно прогнозировать устойчивость надземных трубопроводов. Это первый важнейший фактор. Второй — пляска автодорог, тротуарных покрытий связана тоже с тепловыми колебаниями. При этом элементы городской застройки усиливают контрастность. Особенно если подтоплены подполья или стоят какие-то многочисленные здания, от которых тепло уходит в глубину до 15-18 метров», — добавил гляциолог Валерий Гребенец.
Мерзлота реально тает?
В Лабытнанги были обследования различных микрорайонов для выявления возникающих проблем геотехнического характера, деформации зданий и сооружений. «Были маршруты на карбоновый полигон «Семь лиственниц» для изучения мерзлотно-ландшафтных особенностей этого полигона, его северной части. На полигональном торфянике обнаружена жила. Ей много тысяч лет, она большая и очень красивая. Из нее отобраны пробы для того, чтобы датировать, понять, когда и в каких условиях она сформировалась. Проведены наблюдения на площадке CALM, которая находится по дороге в Харп», — рассказал криолитолог и гляциолог Федор Юров.
«Две площадки возле Харпа и по пути в Горнокнязевск мы разбили в 2016 году. Сравнивая данные — а, к счастью, они у нас есть практически каждый июль — и участвуя в осенних измерениях, которые проводит Научный центр изучения Арктики, мы видим определенный, не очень большой, тренд к увеличению глубины сезонного оттаивания. Там очень заметна дифференциация по микроландшафтам: где грунт более обнажен, пятна-медальоны больше, а там, где какие-то торфяные моховые покровы, — меньше. Для понимания: последние 30-35 лет среднегодовая температура наружного воздуха в Салехарде, по данным метеостанций, повышалась примерно на 0,6 градуса за десятилетие. Если умножить на три, получаем за тридцать лет 1,8 градуса. Конечно, наблюдений по программе CALM еще не очень много, но оценивать можно. Прирост глубины оттаивания составляет примерно 5-8 сантиметров. В некоторые годы он выпадает до 10-12 больше, чем в предыдущие. Но вот такой небольшой тренд на 3-5 сантиметров есть. Мерзлота, она же не хочет умирать. Нужно огромное количество энергии, чтобы лед перевести в воду, поэтому процесс медленный», — добавил гляциолог Валерий Гребенец.
Города под угрозой?
«Что касается глобального изменения климата, то тут с какой точки зрения смотреть. С точки зрения природы это далеко не первое потепление, далеко не первое похолодание. Циклы похолодания и потепления происходят в последние несколько десятков тысяч лет. И с точки зрения природы ничего ни плохого, ни хорошего в этом нет. Она просто меняется очень долго, постепенно. А вот с точки зрения, например, строительства на вечной мерзлоте, конечно, тут есть тренды деградационного характера, которые мы видим во многих регионах криолитозоны. Это увеличение сезонного оттаивания, какое-то потепление мерзлоты в верхних ее горизонтах. Конечно же, это довольно большая проблема, тут скрывать нечего, и те же деформации дорог, трубопроводов во многом связаны с тем, что увеличивается слой сезонного оттаивания и силы, пускай небольшие, морозного пучения или просадка при оттаивании постепенно растут, при этом неравномерно. Мы едем по дороге, а она волнообразна, потому что где-то подтаяло чуть побольше, где-то — чуть поменьше, и отсюда деформации», — пояснил гляциолог Федор Юров.
С точки зрения устойчивости зданий, конечно же, они рассчитаны были еще в 1970-1990-е годы под одни условия, а изменения климата, мерзлоты условия меняют. 65 процентов территории России находится в зоне вечной мерзлоты. Мерзлота, даже не оттаяв полностью, а просто потеплев, может потерять значительную часть своей несущей способности. И то, что 20 лет назад стояло бы хорошо, сейчас из-за этих изменений может начать деформироваться и приходить в аварийное состояние. Поэтому и необходим геотехнический мониторинг. «Научный центр изучения Арктики внедряет очень перспективные современные методы мониторинга, когда температура из скважины снимается не работником, который пришел с датчиком, скачал данные, пошел на компьютер и сбросил, а автоматически. По сути, происходит автономная запись данных, и они передаются сразу на сервер. Это очень перспективные современные системы», — отметил гляциолог Федор Юров.
В последние годы среди будущих мерзлотоведов много студенток. «У меня есть мысль, почему так происходит, — поделился криолитолог и гляциолог Лев Кузякин. — Раньше кафедра криолитологии и гляциологии была сугубо мужской, девочек до какого-то момента не брали. Чтобы изучать объект, нужно было ехать на поезде пять дней, потом идти пешком 10 дней и потом копать вручную пятикилометровые ямы. Сейчас, в том числе и на географические факультеты, на нашу кафедру криолитологии и гляциологии идут девочки, потому что развиваются новые информационные методы, дистанционные, математические, применимые к географии, к мерзлоте. Если трехметровый шурф не всем девочкам будет легко выкопать одной лопатой, то, например, проанализировать несколько сотен скважин, температуру в них в городе, построить хорошую карту мерзлоты, оценить спутниковые снимки может любой специалист, независимо от пола. То есть, развитие новых методов и технологий позволяет изучать мерзлоту буквально всем. Да и делать карты при этом обычно лучше получается у девочек. Тут далеко не каждый мальчик может до таких высот дотянуться».
Чем ценна ледяная жила?
Ледяная жила — тоже интересный объект криолитозоны. Если лететь на самолете, то, подлетая к Салехарду, можно увидеть сетку на различных поверхностях. «Это сетка так называемых полигонально-жильных льдов. Под каждой из борозд существует крупное ледяное тело шириной около 1,5-2 метра, глубиной до 2-4 метров. Это практически чистый лед с включением пузырьков. И вот в восьми километрах к северу от станции Обская находится торфяник, который мы изучаем с 2016 года. В основном проводили ландшафтно-мерзлотные исследования, изучали глубину протаивания, влияние растительных покровов. А в 2024-2025 гг. мы обнаружили, что на берегу озера, в оврагах вскрывается лед. То есть, происходит образование оврагов, овраги разрушают вечную мерзлоту, в их бортах, в их вершинах вскрываются эти льды. Можно долго спорить о возрасте жил, вероятнее всего, они состоят из двух частей. Существует нижняя, которая сформировалась около 10-8 тысяч лет назад. И как раз на поверхности кровли нижней части встречается горизонт крупных стволов, корней растений. Как раз те растения, которые жили 8 тысяч лет назад в более теплом климате, которые умерли в какой-то момент при похолодании и погреблись под дополнительным слоем торфа. Взяв пробы, мы сможем узнать химический, изотопный состав, датировки торфа. Все это можно будет использовать для понимания развития этой территории и прогнозирования будущего», — подчеркнул гляциолог Лев Кузякин.
Екатерина Пшенцова, «Север-Пресс»