Невечная мерзлота

Невечная мерзлота

Таяние многолетней мерзлоты может повредить федеральную трассу «Колыма»

Темы

65% территории России занимают многолетнемерзлые породы, что предполагает особые условия ведения хозяйства: при техногенных нарушениях мерзлоты подтаивает и деформируется грунт, повреждая строения и коммуникации, поэтому за мерзлотой необходим тщательный контроль.

Вечная мерзлота

Вечной, или многолетней мерзлотой называют грунты, имеющие постоянную температуру ниже 0 °С в течение года и более. В большинстве случаев такие грунты содержат лед в разных формах и переохлажденную воду.

По характеру распространения многолетняя мерзлота подразделяется на сплошную, прерывистую, спорадическую, островную и реликтовую. Она может быть разной мощности, температуры и льдистости. Зона распространения многолетней мерзлоты называется криолитозоной. Криолитозона занимает северные части Евразии и Северной Америки, а в южном полушарии мерзлота распространена только в высокогорьях и в Антарктиде.

В России мощность многолетней мерзлоты увеличивается по мере возрастания континентальности климата, одновременно снижаются ее температуры. Наибольшая льдистость мерзлоты наблюдается в тундровой зоне и по долинам рек, где увлажнение избыточно.


Распространение многолетней мерзлоты

Источник: Global Terrestrial Network for Permafrost

Многолетнемерзлые породы России

Источник: Большая российская энциклопедия
Границы РФ приведены по состоянию на 01.01.2014. 


Деградация многолетней мерзлоты

В последнее десятилетие многолетняя мерзлота тает быстрее, чем когда-либо. Это связано с потеплением климата и техногенными нарушениями мерзлого слоя: строительство, вырубки и другие воздействия нарушают тепловой и водный режим почв. Деградация многолетней мерзлоты во многом связана с освоением Севера.

В криолитозоне ведущими факторами рельефообразования являются те, что связаны с мерзлотой: это криогенные и термокарстовые процессы. Криогенные процессы связаны с изменением объема горных пород из-за изменения температур; термокарстовые – с таянием самой мерзлоты. Образуются полигональные грунты, бугры пучения, озерные котловины, формируются просадки грунта. Дополнительно рельеф изменяют солифлюкционные, абразионные, эрозионные, склоновые процессы.

Таяние многолетней мерзлоты приводит к деформации построек, высвобождению парниковых газов и исчезновению местообитаний животных.

Инженерная защита строений в криолитозоне

Чтобы снизить риск нарушения многолетней мерзлоты, строительство в криолитозоне ведется с применением специальных технологий ее защиты, которые позволяют сохранить температурный, водный и воздушный режимы:

  • строительство на сваях
  • сооружение насыпей
  • устройство вентиляционных труб

Необходимость изучения многолетней мерзлоты

Строительство на мерзлоте и поддержание существующей инфраструктуры требуют значительных ресурсов. По оценкам Минприроды, 40% построек, расположенных на многолетней мерзлоте, деформированы. В 2019 году аналитики Минвостокразвития оценили ежегодный экономический ущерб от таяния многолетней мерзлоты в 50 – 150 млрд руб. Темпы потепления на территории нашей страны в 2,5 раза превосходят среднеглобальные – это значит, что сезонное таяние мерзлоты будет проявляться все сильнее. В криолитозоне расположены важнейшие ресурсные регионы страны, где идет активное освоение территории. Все это делает изучение мерзлоты особенно важным.

Создание федерального закона о многолетней мерзлоте обсуждается уже несколько лет. Предлагается создание сети мониторинга многолетнемерзлых пород для регулярных наблюдений за мерзлотой по всей стране. Среди подобных программ – CALM (Circumpolar Active Layer Monitoring) и GTN-P (Global Terrestrial Network for Permafrost). Большой опыт России в освоении Севера значительно обогатил бы существующие данные. В настоящее время существуют региональные законы, регулирующие деятельность на мерзлоте, например, в Якутии.

Специалисты АО «Терра Тех», дочерней компании АО «Российские космические системы» (РКС, входит в Госкорпорацию Роскосмос) проанализировали динамику мерзлотных процессов вдоль участка федеральной трассы «Колыма». Мониторинг состояния дорог, построенных на многолетнемерзлых породах, позволяет выявить потенциальные факторы риска и своевременно провести мероприятия по защите трассы от деформации. Это позволит повысить безопасность дорожного движения и обеспечить регулярность перевозок.

Трасса "Колыма"

Автодорога Р-504 "Колыма" проходит от Якутска до Магадана, и имеет общую протяжённость 2032 километра. Это одна из главных дорог Дальнего Востока.

Строительство трассы велось рабочими «Дальстроя» в 1931 – 1953 гг. в связи с развитием горнодобывающей промышленности на верхней Колыме. Трасса частично заасфальтирована. Планируется строительство моста через р. Алдан.

Материалы и методы исследования

Для выявления динамики мерзлотных процессов были использованы данные современной и архивной спутниковой съемки высокого разрешения. Обследован участок между 179-ым и 260-ым км федеральной трассы «Колыма» от с.Чурапча до с.Ытык-Кюёль. Протяженность изученного отрезка дороги составляет 81 км.

На основе анализа спутниковых изображений выявлены современные термокарстовые процессы: это вытаивание повторно-жильных льдов с последующим образованием полигональных грунтов, образование термокарстовых озер и формирование их будущих котловин. Все эти процессы признаны факторами риска повреждения дорожного полотна.

В зависимости от набора форм рельефа и степени их выраженности определены 6 степеней риска для трассы от очень низкой до очень высокой.


Критерии оценки риска

Проявления/Степень риска Очень низкая Низкая Средняя Довольно высокая Высокая Очень высокая
Нет вытаиваний +
Вытаивания повторно-жильных льдов с одной стороны дороги + +
Вытаивания повторно-жильных льдов по обе стороны дороги +
Термокарстовые озёра с одной стороны дороги + +
Термокарстовые озёра по обе стороны дороги +

Регион исследования

Местоположение изучаемого участка трассы

Республика Саха отличается резко-континентальным климатом, вследствие чего мощность многолетнемерзлых грунтов в регионе повышена. В рассматриваемом регионе мерзлота сплошная, мощностью от 100 до 400 м, с температурой от -3 °С до -5 °С на глубине 10-15 м.

Из-за высоких летних температур (средняя температура июля в Якутске составляет +20°C) мерзлота тает, способствуя проявлению криогенных и термокарстовых процессов. 

Примеры термокарстовых процессов вдоль трассы

Вытаивание повторно-жильных льдов у с.Чурапча


Полигональный рельеф и вытаивание повторно-жильных льдов по обе стороны трассы


Термокарстовые озера по обе стороны трассы

Риски, связанные с термокарстовыми процессами

Ctrl + колесико мыши
масштабирование карты
Работа с легендой
вы можете включать/отключать отображение на карте объектов нужного типа

Около 40% длины изученного отрезка трассы могут быть повреждены из-за развития термокарстовых процессов.

На 61,2% трассы (50,6 км) почти не наблюдается развитие термокарстовых процессов. Самый низкий уровень риска имеет участок от с. Харбала 1-я до с. Харбала 2-я.

12,1% трассы (10 км) подвержены риску ниже среднего. Это участки от с. Харбала 2-я до с. Кыйы и от с. Кыйы до с. Черкёх.  

6,5% трассы (5,4 км) подвержено среднему уровня риска разрушения из-за термокарстовых процессов: на этой стадии озёр вдоль дороги еще нет, но присутствуют следы вытаивания ледяных жил.

15,6% (12,9 км) трассы подвержено риску выше среднего: вблизи трассы хотя бы с одной из сторон расположены молодые термокарстовые озёра.

Высокому и очень высокому риску повреждения подвержено 4,6% изученного участка – это 3,8 км трассы. Особенно подвержен риску отрезок между с. Черкёх и с. Боробул.


Заключение

Изученный отрезок трассы «Колыма» почти на 40% своей протяженности (32 км) подвержен риску развития термокарстовых процессов.

Мониторинг состояния криолитозоны необходим в условиях ее хозяйственного освоения. Для предотвращения техногенных деформаций рельефа и повреждений построек необходимо проводить регулярные измерения характеристик многолетнемерзлых пород. Космическая съемка позволяет оценить состояние поверхности территорий распространения мерзлоты на больших площадях.




Заказать проект
Нажимая кнопку «Заказать проект», вы принимаете условия Политики конфиденциальности и Обработки персональных данных