Как будет меняться вечная мерзлота?
Воздействие изменения климата на вечную мерзлоту будет проявляться прежде всего в изменении температуры многолетнемерзлых пород и увеличении глубины сезонного протаивания. Со временем эти процессы приведут к сокращению площади вечной мерзлоты, часть которой либо протает полностью, либо перейдет в реликтовую форму и будет отделена от поверхности талым слоем. Особенно высокой уязвимостью обладают мерзлые грунты с повышенным содержанием солей. В таких грунтах по всей глубине мерзлого слоя наблюдаются линзы различного размера с высокоминерализированной водой, имеющей отрицательную температуру – криопэги. Рассол в криопэгах находится в термодинамическом равновесии с окружающим мерзлым грунтом, и даже небольшое увеличение температуры грунтов, при том, что она остается отрицательной, приводит к нарушению равновесия раствор-лед и развитию деструктивных геоморфологических процессов. Особую опасность криопэги представляют для опор и скважин. Локальное протаивание прилегающего к криопэгу грунта вблизи вертикальной стенки даже на большой глубине может привести к распространению рассола вдоль всей конструкции и дальнейшему протаиванию грунта вдоль скважины или опоры. Засоленные грунты широко распространены на Ямале в районах открытых и перспективных нефте- и газовых месторождений. Проблема взаимодействия сооружений с криопэгами также возникла при проектировании и строительстве железной дороги Обская – Бованенково.
Для получения количественных оценок изменения параметров вечной мерзлоты можно использовать математические модели.
Расчеты, проведенные с использованием пяти различных долгосрочных прогнозов изменения климата, дали следующие результаты. В ближайшие 25-30 лет площадь вечной мерзлоты может сократиться на 10%-18%, а к середине столетия на 15%-30%, при этом ее граница сместится к северо-востоку на 150-200 километров. Повсеместно увеличится глубина сезонного протаивания, в среднем на 15%-25%, а на Арктическом побережье и в отдельных районах Западной Сибири до 50%. В Западной Сибири (Ямал, Гыдан) температура мерзлых грунтов повысится в среднем на 1,5-2°C, с -6...-5°C до -4...-3°C, и возникнет опасность формирования высокотемпературных мерзлых грунтов даже в районах Арктики . На участках деградации вечной мерзлоты в южной периферийной зоне будет происходить таяние островов мерзлоты. Поскольку здесь мерзлые толщи обладают небольшой мощностью (от нескольких метров до нескольких десятков метров), за время порядка нескольких десятилетий возможно полное протаивание большинства островов мерзлоты. В наиболее холодной северной зоне, где вечная мерзлота подстилает более 90% поверхности, будет главным образом увеличиваться глубина сезонного протаивания. Здесь также могут возникать и развиваться крупные острова несквозного протаивания, в основном под водными объектами, с отрывом кровли мерзлоты от поверхности и сохранением ее в более глубоких слоях. Промежуточная зона будет характеризоваться прерывистым распространением мерзлых пород, сомкнутость которых будет уменьшаться в процессе потепления, а глубина сезонного протаивания расти.
Таяние приповерхностной вечной мерзлоты будет сопровождаться значительными изменениями ландшафта с преобладанием депрессивных форм, приводя к формированию термокарстовых озер. Очевидно, что изменения, связанные с таянием приповерхностной мерзлоты, крайне опасны для любых имеющихся сооружений в этой зоне. Менее очевидно, насколько опасны последствия потепления там, где вечная мерзлота сохранится, при том, что увеличится глубина ее сезонного протаивания.
Полный текст статьи будет опубликован в ближайших номерах журнала «Технологии ТЭК»
Список литературы
1. Анисимов О.А., Нельсон Ф.Э. и Павлов А.В. Прогнозные сценарии эволюции криолитозоны при глобальных изменениях климата в XXI веке.- Криосфера Земли, 1999, № 4, с. 15-25.
2. Павлов А.В. Мерзлотно-климатический мониторинг России: методология, результаты наблюдений, прогноз.- Криосфера Земли, 1997, № 1, с. 47-58.
3. Lachenbruch, A.H. and B.V. Marshall. Changing climate: geothermal evidence from permafrost in the Alaskan arctic.- Science, 1986, № p. 689-696.
4. Osterkamp, T.E. and V.E. Romanovsky. Evidence for warming and thawing of discontinuous permafrost in Alaska.- Permafrost and Periglacial Processes, 1999, № 10, p. 17-37.
5. Nelson, F.E. (Un)frozen in time...- Science, 2003, № 299, p. 1673-1675.
6. Majorowicz, J.A. and W.R. Skinner. Anomalous ground warming versus surface air warming in the Canadian Prairie provinces.- Climatic Change, 1997, № 4, p. 485-500.
7. Анисимов О.А. и Белолуцкая М.А. Оценка влияния изменения климата и деградации вечной мерзлоты на инфраструктуру в северных регионах России.- Метеорология и гидрология, 2002, № 6, с. 15-22.
8. Nelson, F.E., O.A. Anisimov, and N.I. Shiklomanov. Subsidence risk from thawing permafrost.- Nature, 2001, № 410, p. 889-890.
9. Nelson, F.E., O.A. Anisimov, and N.I. Shiklomanov. Climate change and hazard zonation in the circum-Arctic permafrost regions.- Natural Hazards, 2002, № 3, p. 203-225.
10. Вартанова О.В. Методические подходы к оценке надежности и экологической безопасности промысловых трубопроводов.- Нефтяное хозяйство., 1998, № 11, с. 47-48.
11. Николаев Н.Н. Основные причины возникновения аварийных отказов на магистральных трубопроводах.- Нефть и газ. Известия ВУЗов, Тюменский государственный университет., 1999, № 2, с. 77-81.
12. Weller, G. and M. Lange, eds. Impacts of global climate change in the arctic regions. Report from a Workshop on the Impacts of Global Change. . 1999, Published by Center for Global Change and Arctic System Research, University of Alaska, Fairbanks.: Tromse, Norway. 59 p.
13. Houghton, J.T., Y. Ding, D.J. Griggs, M. Noguer, P.J. Van der Linden, X. Dai, K. Maskell, and C.A. Johnson, eds. Climate change 2001: the scientific basis. Contribution of working group I to the Third assessment report of the intergovernmental panel on climate change. . 2001, Cambridge University Press: Cambridge. 881 p.
14. Борзенкова И.И. Определение чувствительности глобального климата к газовому составу атмосферы по палеоклиматическим данным.- Физика атмосферы и океана, 2003, № 2, с. 222-231.