искать
Рубрикатор материалов

Сейчас в информационной базе:
рубрик - 115 , авторов - 416 ,
всего информационных продуктов - 4368 , из них
статей журнала - 918 , статей базы знаний - 90 , новостей - 3096 , конференций - 4 ,
блогов - 10 , постов и видео - 199 , технических решений - 7

© 2016-2020 ГеоИнфо

Разработка и сопровождение: InfoDesigner.ru
Дискуссия профессионалов 

Современное изменение климата севера РФ. Тенденции и последствия

Шац Марк Михайлович
12 апреля 2017 года

Целью данной статьи является анализ основных существующих представлений о динамике изменения климата Севера с акцентом на её причины и последствия. Прослежена история формирования современных представлений, свидетельствующая о разнообразии мнений и подходов. Показано отсутствие единой точки зрения даже на основные причины и тенденции динамики изменения современного климата. Приведено мнение специалистов, согласно которому, ещё в начале ХХI века отмечалась неизбежность завершения современного потепления, а в начале в 20-30 годов вероятен новый «период похолодания».

Шац Марк МихайловичВедущий научный сотрудник Института мерзлотоведения им. П.И. Мельникова СО РАН (ИМЗ), к.г.н.

Динамика изменения современного климата, одна из закономерностей которой с конца XX века именуется «глобальным потеплением», а в последние годы – не столь однозначно «изменением», обусловливает многие аспекты существования человечества. В силу разнообразных причин, в основном связанных с особенностями поступления солнечной энергии и вариациями атмосферной циркуляции, наиболее отчетливо эта динамика прослеживается на Севере, где её влияние на отдельные компоненты геосистем, в том числе многолетнемерзлые породы (ММП), и состояние геотехнических объектов является принципиальной проблемой, мнения по которой до сих пор разнообразны.

В последнее время процесс динамики температур воздуха нарастает и вызывает ряд негативных явлений.

По прогнозу межправительственной группы экспертов (IPCC) и данным оценочных докладов Росгидромета, в XXI веке глобальная температура воздуха может повыситься на 1–2°C, среднегодовая температура воздуха на территории криолитозоны России в 2041–2060 гг. – на 1,9–3,3°C [6]. Температура холодного периода возрастет, предположительно, на 2,6–4,2°C, летняя – на 1–2°C.

Основной причиной потепления эксперты считают парниковый эффект, обусловленный последствиями техногенных воздействий на природную среду. Базируясь на данном подходе, в декабре 1997 г. в г. Киото (Япония) на Международной конференции по проблемам климата был принят специальный Протокол, предусматривающий для всех стран сокращение выбросов парниковых газов на 20% к 2020 году.

В декабре 2015 г. в Париже открылась Всемирная конференция ООН по вопросам изменения климата. В столицу Франции прибыли лидеры 150 государств, чтобы принять новое многостороннее климатическое соглашение – «Парижский протокол», сменяющий «Киотский протокол» в 2020 году.

Максимальное повышение температуры воздуха ожидается в арктическом регионе, где может привести к деградации многолетнемерзлых толщ, создав тем самым серьезные проблемы. Резкая активизация деструктивных криогенных процессов: термоденудации, термокарста, термоэрозии на территории развития пород ледового комплекса в государствах Арктики во второй половине XXI века приведет к активному таянию и деградации массивов подземных льдов в верхних горизонтах ММП. Предполагается, что их масштабное оттаивание, вероятно, станет одним из основных последствий климатических изменений в Арктике. Такую безрадостную картину предсказывали государственные эксперты. Но все ли так однозначно плохо?

 

Современное состояние проблемы

До начала XX века считалось, что климат со временем меняется мало, но вскоре стала понятна ошибочность этой точки зрения, а затем были установлены его значительные колебания. В XX веке земной шар, по сравнению с концом XIX века, в среднем стал теплее на 0,7–0,8°С [7]. Следует отметить, что потепление произошло в основном после 1970-го года, то есть всего за 45 лет, хотя и в 30–40-х годах XX столетия тоже было потепление, которое особенно проявилось в Арктике, чем обусловило её бурное освоение в это время.

 

Мнение климатологов

В настоящее время факт повышения региональных температур воздуха не оспаривается, но по большинству сопутствующих аспектов мнения расходятся, причем, порой, диаметрально. Так, по проблеме причин динамики климата существуют две основные точки зрения. Сторонники первой, к которой относятся, главным образом, климатологи, считают этот процесс следствием антропогенной деятельности и одной из главных, если не основной, причин происходящих на российском Севере деформаций и обрушений геотехнических объектов.

По мнению одного из ведущих специалистов по динамике глобального климата О.А.Анисимова [1], глобальное потепление обусловлено «… главным образом, парниковым эффектом образующихся при сжигании ископаемого топлива углекислого газа, и метана, количество которого в атмосфере также увеличивается» [1 С.5]. О.А.Анисимов считал, что в продолжение происходящего потепления за несколько будущих десятилетий температура атмосферного воздуха может возрасти еще на 3°С. Он отмечал, что в случае сохранения современных тенденций, а именно об этом свидетельствуют теоретические прогнозы климата, деградация ММП и обусловленные ей негативные геоэкологические последствия станут неизбежны и будут сопровождаться массовыми деформациями геотехнических объектов. В дальнейшем это мнение продолжало развиваться [2 и др.].

Более компромиссное и, на наш взгляд, реальное мнение о причинах динамики климата и его ведущей роли в нарушении устойчивости геотехнических объектов в криолитозоне высказывает профессор В.В.Клименко, считавший [7], что в настоящее время Земля гораздо теплее, чем в середине прошлого века. При этом Арктика остается намного холоднее, чем в его 30-х годах. Ожидаемые изменения, по мнению профессора, не обещают чего-то катастрофичного. Обращается внимание на тот факт, что причинами изменения климата являются не только техногенез, но и естественные космические и геофизические факторы: поведение Солнца, вулканов, океаническая, атмосферная циркуляция, положение Юпитера, Сатурна и Луны по отношению к Земле. Кроме того, В.В.Клименко в том же электронном ресурсе Polit.ru отмечает, что человечество никогда не существовало в климатических условиях, аналогичных ожидаемым в ближайшие десятилетия. Он полагает, что мнение о хозяйственной деятельности человека, как единственной причине потепления, хотя и имеет под собой очень серьезные основания, но излишне категорично и не учитывает мощные естественные факторы. Профессор В.В.Клименко предполагает, что потепление будет продолжаться еще не менее 200 лет и климат станет теплее, чем за предшествующие 250 тыс. лет [7]. При этом следует учитывать, что степень потепления по поверхности земного шара распространяется крайне неравномерно и на фоне общего потепления есть области похолодания (Гренландия, Китай, Тибет, Гималаи, Англия, восточное Средиземноморье). Значит, проблема не так уж однозначна.

 

Так считают мерзлотоведы

Ко второй группе относятся, в основном, специалисты-мерзлотоведы, выдвинувшие иные точки зрения. Так, представления ученых Института Криосферы Земли (ИКЗ) СО РАН по данной проблеме приведены в трудах академика В.П.Мельникова с соавторами [8-10]. Отмечается, что сегодня факт потепления климата никем не оспаривается, но отрицается мнение международных экологических организаций, что человек может воздействовать на природу в такой мере, чтобы растопить мерзлоту, либо предотвратить её таяние. «Судя по созданным в ИКЗ ретроспективным картам, показывающим картину развития ММП 5, 18 тысяч лет назад, масштабы аградации-деградации мерзлоты были огромны» [8]. Приведенные Гринписом опасения насчет разрушения инфраструктуры частично справедливы и оправданы, хотя виновата здесь не столько мерзлота и ее деградация, сколько низкая культура хозяйствования в этих регионах, считает В.П.Мельников. «Процесс ухудшения систем наблюдается уже сейчас. И мы об этом говорим и пишем. Цифры - угрожающие. Все это результат пренебрежения к знаниям ученых, к тем мерам безопасности, которые существовали в северных городах – Якутске, Норильске и других» [8].

Таким образом, по мнению академика В.П.Мельникова [9], у сложившейся ситуации есть две причины – человеческий фактор и действительно потепление климата. Уже в начальный период разработки методов возведения сооружений на вечной мерзлоте были даны и рекомендации, как поддерживать их устойчивое состояние. Естественно, первое, что необходимо, это сохранять проветриваемое подполье.

Академик В.П.Мельников в качестве основной идеи отмечает, что не стоит разделять всеобщей паники, связанной с глобальным потеплением. По его мнению, кому-то попросту нужна эта мощная реклама. К этой стороне проблемы мы вернемся позднее.

В начале нашего века у большинства специалистов сформировались объективные и обоснованные, на взгляд авторов, представления об истинном соотношении техногенных и естественных факторов, обусловливающих тенденции динамики современного климата Севера. Позднее академик В.П.Мельников отметил [10], что серьезное и масштабное сотрудничество мерзлотоведов с климатологами началось лишь в последние тридцать лет, а до этого они работали независимо друг от друга.

Между тем, геологическая история Земли свидетельствует, что уже более двух миллиардов лет нашу планету сопровождает смена похолоданий и потеплений, причем отдельные похолодания сопровождались оледенениями такого масштаба, что приводили к гибели до девяноста процентов видов, существовавших когда-то на Земле. Поэтому в первую очередь следует обращать внимание на взаимосвязь криосферы со всеми природными явлениями на Земле. С этих позиций связь климата и криолитозоны становится очень актуальной темой.

В настоящее время общеизвестно, что лед является регулятором климата и в их взаимовлиянии заложена энергетика, способная вызывать крупные климатические изменения. Относительно прогноза состояния климата в обозримом будущем и его влияния на криосферу Земли, вся предыдущая история свидетельствует, что никаких особых климатических катастроф ждать нет оснований. В ближайшие десятилетия резких изменений климата на нашей планете не предвидится, а скорее всего будет некоторое похолодание, подобное тому, что наблюдалось в послевоенное время. В середине 70-х годов прошлого столетия оно вновь сменилось потеплением. Анализ тенденций изменения среднегодовой температуры грунта свидетельствует, что начинается эпоха похолодания. Постепенно представления о сочетании естественных и техногенных причин, обусловливающих тенденции изменения современного климата с частым преобладанием первых, была принята большинством ученых разных направлений.

Член-корр. РАН В.Т.Балобаев и проф. В.В.Шепелев из Института мерзлотоведения им. П.И.Мельникова СО РАН (ИМЗ) подчеркивали [3], что представления ученых института по проблеме базируются на результатах многолетних совместных исследований с Геофизическим университетом США, включающих исследовательский проект по изучению климатических изменений температурных показателей в Якутске и Фэрбенксе. В основу исследований положен амплитудно-частотный метод с гармоническим анализом длинных рядов наблюдений, основывающийся на двухсотлетней истории метеорологических наблюдений в Якутии и современных показателей, позволивший выявить 3 цикла потеплений климата: 320, 170 и 75 лет. Нынешнее относительно резкое потепление – последствие их наложения друг на друга, а потому проявление их суммарного эффекта столь отчетливо. В соответствии с упомянутой цикличностью, мерзлота формируется периодами, и последнее оледенение было 18 тысяч лет назад, а потепление всего лишь 8-4 тысячи лет назад. Судя по прогнозам, потепление закончится 2020-2025 годами, а затем наступит похолодание, которое продлится до 2060 года.

В отношении таяния мерзлоты, отмечают специалисты из ИМЗ, криолитозона обладает достаточной устойчивостью и на протяжении нескольких десятилетий катастрофические изменения её температуры не зафиксированы. В то же время, отрицать таяние ее верхних горизонтов неразумно, но именно ими процесс и ограничивается. Наиболее значительные последствия наблюдаются в береговой полосе тундры, где происходит таяние особо льдистых пород с содержанием льда до 90% (рис.1). Часто обрушение льдистых пород сопровождается развалом навигационных знаков (рис.2).

Ранее говорилось о роли региональных особенностей в формировании обзорной картины геокриологической обстановки отдельных регионов РФ. На примере побережий Арктических морей и островов Восточной Сибири показаны последствия климатического потепления в районах распространения ММП [6]. Среди существующих типов берегов, наиболее подвержены деструктивным процессам толщи, содержащие большие включения льда, называемые «ледовым комплексом» (рис.1, 3).

Рис.1. Разрушение льдонасыщенных берегов арктических морей. Фото М.Н.Григорьева
Рис.1. Разрушение льдонасыщенных берегов арктических морей. Фото М.Н.Григорьева

 

Рис.2. Разрушающийся навигационный знак «Ванькин» на тающем берегу острова Бол. Ляховский (Восточно-Сибирское море). Фото М.Н.Григорьева
Рис.2. Разрушающийся навигационный знак «Ванькин» на тающем берегу острова Бол. Ляховский (Восточно-Сибирское море). Фото М.Н.Григорьева

Судя по наблюдениям последнего десятилетия в центральной части моря Лаптевых скорости разрушения и отступания подобных берегов по сравнению со средней многолетней нормой увеличились в 1,5-2 раза.

Несомненно, что основной вклад в это явление внесло увеличение глубины сезонного оттаивания пород, слагающих прибрежные участки и сокращение морских льдов, в результате возросла штормовая активность, играющая главную роль в разрушении берегов. Льдистые морские берега, протяженность которых составляет более трети побережья Восточной Сибири, в настоящее время отступают со скоростью от 0,5 до 25 м/год, отражаясь на состоянии населенных пунктов, кладбищ, коммуникационных линий, средств навигационного обеспечения морского транспорта и других объектов. Немаловажен и геополитический аспект данной проблемы, когда только в Восточной Сибири Россия ежегодно теряет более 10 кв. км прибрежной суши, а по всему побережью Арктики – до 30 кв. км. Сокращается и площадь многих арктических островов, а некоторые малые острова, как, например, легендарная «Земля Санникова», исчезли, буквально «растворившись» в океане в течение прошлых столетий. На рисунках 1-3 отображены современные процессы деструкции берегов арктических морей.

Рис.3. Разрушение льдонасыщенных берегов арктических морей. Фото М.Н.Григорьева
Рис.3. Разрушение льдонасыщенных берегов арктических морей. Фото М.Н.Григорьева

Разрушающиеся берега морей Восточной Сибири продуцируют большое количество берегового обломочного материала (в среднем 152 млн тонн/год) и органического углерода (4 млн тонн/год), поступающих в арктический бассейн и превышающих суммарный береговой вынос во все остальные арктические моря [6]. По обломочному материалу вклад этих берегов составляет 55% от того, что дает все арктическое побережье России, по органическому углероду 69%. Масса обломочного материала, поступающего от берегов морей Лаптевых и Восточно-Сибирского, почти в три раза превосходит региональный твердый сток рек. При этом «ледовый комплекс» побережий морей Восточной Сибири является важнейшим источником берегового потока наносов, его доля в общей массе наносов от берегов всех арктических морей составляет 42%, а по органическому веществу – 66%.

Наступление моря на сушу сопровождается активизацией негативных процессов даже на большом удалении от берега в сторону суши. Быстро развиваются овраги, провалы и оползни, разрушаются склоны. Эти процессы охватывают значительные площади, распространяются с высокой скоростью вглубь суши, сопутствуют разрушению и отступанию берегов и представляют большую опасность для объектов инфраструктуры [6]. До недавнего времени прогнозирование скорости разрушения арктических берегов было затруднено из-за ограниченности информации, но в настоящее время собран достаточный массив данных о многолетних трендах и скоростях отступания берегов. Это позволяет предусмотреть возможные негативные последствия и разработать предупредительные и компенсирующие меры по уменьшению ущерба.

Необходимо также отметить, что происходящее в Арктике потепление климата и обусловленное им сокращение площади льдов приведет к активизации штормов и ускорению разрушения и отступания берегов, к усилению выноса от берегов на шельф обломочного материала, а также к выбросам органического углерода, являющегося дополнительным источником парниковых газов – метана и углекислого газа.

Оригинальные материалы по этой тематике приводит сотрудник Института мерзлотоведения им. П.И.Мельникова СО РАН С.О.Разумов [13]. Следствием потепления климатических условий в конце XX – начале XXI веков явилась резкая активизация деструктивных криогенных процессов на обширных территориях приморских низменностей и, особенно, на побережье восточного сектора Российской Арктики. В районах интенсивного освоения эти процессы развивались быстрыми темпами, достигая скорости разрушения льдистых берегов в 17 м/год. Для оценки темпов разрушения льдистых берегов восточных арктических морей России, сложенных позднеплейстоценовым ледовым комплексом, в естественных условиях была применена физико-математическая модель динамики криогенных морских берегов в нестационарных климатических условиях. В этой модели основными факторами термоабразии арктических берегов являются климатические изменения и пространственная неоднородность мерзлотно-геологических условий. Высота береговых уступов на участках развития пород ледового комплекса колеблется от 10 до 30 м (см. рис.1). В уступах обнажаются мощные повторно-жильные льды, прослеживающиеся от поверхности до подошвы, иногда включающие бивни мамонтов (рис.4). Минеральная компонента представлена тяжелыми и легкими пылеватыми супесями и суглинками, средняя объемная льдистость которых составляет 50%. Динамика криогенных комплексов побережья восточных арктических морей России в целом согласуется с изменением термических характеристик климата. Это положение подтверждается результатами наблюдений на мониторинговых участках арктического побережья, когда рост темпов разрушения криогенных берегов доходит до 15–17 м/год.

 

Рис.4. Вытаивающий в разрушающейся береговой толще горных пород бивень мамонта. Фото М.Н.Григорьева
Рис.4. Вытаивающий в разрушающейся береговой толще горных пород бивень мамонта. Фото М.Н.Григорьева

 

При повышении средней температуры воздуха сезона оттаивания на 3°C, к середине XXI в. темп разрушений криогенных берегов может достигнуть катастрофических скоростей, в 5–7 раз превышающие современные значения при летних температурах воздуха 6°C. При максимальных темпах природопользования скорость разрушения берегов может еще возрасти и достигнуть на отдельных участках льдистых берегов 40–50 м/год [12].

Сотрудники ИМЗ СО РАН В.Т.Балобаев, Ю.Б.Скачков и Н.И.Шендер [4], составили прогноз изменения климата и мощности мерзлых пород Центральной Якутии до 2200 года. С помощью метода гармонического анализа были изучены закономерности изменения во времени температуры воздуха в г.Якутске за период метеорологических наблюдений с 1829 г. Выявлены три гармонические функции, обобщенно описывающие этот температурный ряд. Однако до сих пор неясным остается вопрос, что лежит в основе этого мощного глобального энергетического процесса. Климат Земли за все время ее существования менялся постоянно. Но причины его изменений были разные. Большинство их носило периодический характер. Установлено, что начавшееся в 70-тые годы прошлого века потепление современного климата заканчивается и процесс переходит в режим похолодания, который продолжится до 2050-2060 гг., а далее температура будет колебаться с преобладанием дальнейшего похолодания. До настоящего времени антропогенные факторы не оказывали заметного влияния на температуру воздуха, а завершающееся потепление – естественный природный процесс. Прогнозируется, что температура мерзлых пород будет колебаться, но их мощность останется практически неизменной.

Анализ данных по метеостанции г. Якутска свидетельствует, что средняя годовая температура воздуха за последние 50 лет увеличилась на 3,3°С [16]. Это очень значительное потепление, но относить его к категории глобальных не следует. Для конкретных территорий температура воздуха определяется в значительной степени характером и интенсивностью переноса воздушных масс и их пространственной изменчивостью. В арктических регионах Якутии с иной системой атмосферной циркуляции, потепление, в отличие от Центральной Якутии, до последнего времени проходило более медленными темпами. А в таких городах, как Алдан, Олекминск, Ленск с конца 80-х годов прошлого столетия происходило даже слабое похолодание.

Особое внимание исследователями уделяется изменению состояния многолетнемерзлых пород, возможности их оттаивания и увеличению слоя сезонного летнего протаивания. При этом потепления холодного и теплого периодов существенно отличаются: в Центральной Якутии зимнее потепление за 50 лет составило 4,5°С, а летнее – менее 2°С. В результате увеличение сезонного протаивания грунтов в годовом выражении почти не происходит. Было выявлено, что изменения температуры в г.Якутске хорошо описываются постоянной составляющей и четырьмя основными гармониками с периодами 300, 110, 75 и 14 лет. Анализ постоянной составляющей за период 1970-2000 гг., когда фиксировалось наибольшее потепление климата, не выявил ее роста в это время. Не было обнаружено и какой-либо линейной составляющей у кривой, соответствующей росту СО2, что свидетельствует об отсутствии влияния «парникового» эффекта на температуру воздуха в районе Якутска, а её максимум возник вследствие совпадения фаз максимумов положительных амплитуд гармоник разного порядка.

Анализ показывает, что в период 2005-2017 гг. происходит завершение потепления, когда среднегодовая температура воздуха в Якутске достигнет -8,0°С, после чего вплоть до 2054 г. предполагается интенсивное похолодание до –11°С. Затем вероятен новый период потепления, который продлится до конца нашего века, когда температура может вновь подняться до -8,5 ÷ -9,0°С. Следующее столетие будет характеризоваться относительным постоянством температуры воздуха, но к его концу она может понизиться до –11,5°С и это станет самым низким показателем, начиная с 1900 года.

Для составления прогноза изменения теплового состояния мерзлых пород в результате современного и последующего изменений климата, необходимо перейти от температуры воздуха к температуре поверхности мерзлых пород. Разница между ними очень большая и зависит от многих природных факторов, основные из которых – снежный покров, растительность, напочвенные покровы и свойства почвенно-грунтового слоя. Количественно оценить их изменение в будущем пока невозможно. В.Т.Балобаев с соавторами сравнивали температуры воздуха и мерзлых горных пород на глубине 3,2 м по данным метеостанции Якутск за период 1963-2003 гг. (табл.1). Установленная зависимость использована мерзлотоведами ИМЗ для нахождения температуры поверхности мерзлых пород в предстоящее двухсотлетие (табл.2).

Несмотря на колебания температуры дневной поверхности от нагревания к охлаждению и обратно, наблюдается неуклонное уменьшение мощности ММП.

 

Табл. 1. Соотношение температур воздуха и почвы (°С) на глубине 3,2 м в районе г. Якутска

Период, годы

1963-1966

1967-1972

1973-1979

1980-1984

1985-1990

1991-1996

1997- 2003

Т воздуха

-11,5

-11,0

-10,5

-10,0

-9,5

-9,0

-8,5

Т почвы

-2,6

-2,3

-2,0

-1,6

-1,2

-0,9

-0,5

ΔТ

-8,9

-8,7

-8,5

-8,4

-8,3

-8,1

-8,0

 

Колебания температуры влияют лишь на темп уменьшения данного параметра. Это объясняется тем, что в районе Якутска залегает мерзлая толща, имеющая нестационарный тепловой режим. Это нормальное явление, которое встречается в слабо сцементированных водонасыщенных породах верхней юры, мела и кайнозоя. Особенно широко оно развито на территории Западной Сибири и на низменностях Восточной Сибири.

 

Табл. 2. Изменение мощности мерзлых пород за период 1950-2200 годов

 

Годы

1950

1975

2000

2025

2050

2075

2100

2125

2150

2175

2200

Температура поверхности, °С

-2,0

-1,5

-0,5

-0,9

-2,3

-1,1

-0,9

-1,6

-1,6

-2,2

-2,4

Мощность мерзлоты, м

326

324

321

321

321

317

316

316

315

314

313

 

Измерения в районе г. Якутска показали, что за период с 1991 по 2003 гг. температура до глубины 70 м в основном слабо менялась в сторону повышения (табл. 3).

 

Табл.3. Изменение температуры мерзлых пород на разных глубинах за период с 1991 по 2003 гг.

Глубина, м

5

10

20

30

40

50

60

70

Т-ра – 1991 г.

-1,5

-2,0

-2,1

-2,2

-2,2

-2,2

-2,2

-2,1

Т-ра – 2003 г.

-1,9

-2,3

-2,0

-2,1

-2,1

-2,2

-2,1

-2,1

ΔТ

-0,4

-0,3

0,1

0,1

0,1

0

0,1

0

В.Т.Балобаев с соавторами особо подчеркивают, что криолитозона по своей физической сущности является чрезвычайно инерционной природной системой, различные колебания поверхностных условий вглубь которой распространяются медленно, неглубоко и быстро затухают. Опасаться следует только перехода температуры поверхности мерзлых пород в область положительных значений, что приводит к значительному увеличению слоя летнего оттаивания грунтов либо к началу протаивания ММП сверху. Это, в свою очередь, приводит к кардинальной смене геосистем, потере устойчивости и надежности систем жизнеобеспечения и инженерной инфраструктуры, с их деформациями, а порой и полным разрушением. Прогнозы подобных событий на очень длительный срок мало достоверны, особенно учитывая значимость и непредсказуемость техногенного фактора [4].

Несомненный интерес в плане анализа многолетних колебаний климатических компонентов и параметров мерзлых пород Якутии представляют материалы исследований теплофизиков ИМЗ Ю.Б.Скачкова с соавторами [14-16]. Основные выводы по этим исследованиям на данном этапе можно свести к следующему:

1. Несмотря на наибольшее, по сравнению с другими северными регионами России, потепление современного климата, изменение термического состояния пород слоя годовых теплооборотов в естественных ландшафтах Центральной Якутии выражено слабо.

2. Современный период характеризуется в целом достаточной геотермической устойчивостью. Короткопериодные колебания температуры грунтов последних лет вызваны в основном аномально многоснежными и аномально малоснежными зимами.

3. Глубина сезонного протаивания в естественных ландшафтах является достаточно стабильной и характеризуется малой межгодовой изменчивостью. Отсутствует тенденция возрастания глубины сезонного протаивания грунтов.

4. В целом, ничего критического с многолетнемерзлыми породами в естественных ландшафтах Центральной Якутии на сегодняшний день не происходит. Предположения о деградации мерзлоты в этом регионе не имеют под собой никаких оснований.

На основании анализа метеорологических данных, находящихся в открытом доступе [5] Ю.Б.Скачковым было установлено повсеместное повышение среднегодовой температуры воздуха в Якутии за последние 50 лет [16] на величину от 1,1 до 3,3°С (рис.5). Это повышение происходит неравномерно во времени и пространстве и обусловлено, в основном, потеплением в зимние сезоны. Вклад летних сезонов менее значителен. В среднем по территории Якутии среднегодовая температура воздуха повысилась на 2,0°С.

Рис.5. Повышение среднегодовой температуры воздуха в Якутии за период 1966-2015 гг., °С
Рис.5. Повышение среднегодовой температуры воздуха в Якутии за период 1966-2015 гг., °С

В тоже время, за последние 10 лет повсеместная тенденция роста температуры воздуха изменилась и уже на половине метеостанций Якутии наблюдается их понижение (рис.6).

Рис.6.Тренды среднегодовой температуры воздуха в Якутии за период 2005-2015 гг., °С/10 лет
Рис.6.Тренды среднегодовой температуры воздуха в Якутии за период 2005-2015 гг., °С/10 лет

В ряде работ сотрудников ИМЗ [18] прослежена связь климата с состоянием и надежностью городской инфраструктуры Якутска. Сделан принципиальный вывод о том, что кризисное состояние многих геотехнических объектов в области ММП связано не с изменением климата, как это совершенно ошибочно преподносится в последнее время, а с деградацией мерзлых грунтов оснований, а также деструкцией несущих конструкций, вызванных неудовлетворительными проектированием, строительством и, особенно, эксплуатацией.

Еще одну точку зрения на проблему формирования климатических циклов и криогенных эпох на Севере высказали якутские ученые В.Б.Спектор, Б.М.Кершенгольц, В.В.Спектор и др., по мнению которых, существует ритмичность климатической системы Земли во второй половине четвертичного периода с крупными циклами продолжительностью около 100 000 лет и связанные с ними криогенные эпохи на Северо-Востоке РФ [17].

Таким образом, речь идёт о том же природном явлении, прогнозируемом учеными ИМЗ – механизме саморегулирования Земли. Потепление независимо от причины обязательно запускает арктический водный механизм, приводящий к охлаждению, которое постепенно сменится потеплением [3].

 

Мнение физиков

В этом плане особый интерес представляет научное сообщение «Климат и Океан», сделанное 10 марта 2015 г. на заседании Президиума Российской академии наук академиком Р.И.Нигматулиным, директором Института Океанологии им. П.П.Ширшова РАН. В нем отмечено [11], что эффект глобального потепления до недавнего времени многими исследователями связывался в основном с ростом концентрации углекислого газа, происходящего вследствие антропогенной деятельности (действующих промышленных предприятий, выхлопных выбросов автотранспорта и т.д.). При этом в последние годы существенно сократились площади лесов, в значительной степени перерабатывающих углекислый газ. Раскрыв этот сложный природный механизм формирования климата, ученый уверенно заявил, что существующий уровень развития науки позволяет значительно скорректировать имеющиеся представления.

Впрочем, этот интереснейший вопрос пока не является предметом нашей статьи. Гораздо важнее для нас мнение Р.И.Нигматулина о соотношении техногенных и естественных причин изменения климата. Ученый на примере течения Гольфстрим показал, что от его прогретых вод формируется теплый воздух, поступающий в Европу и принципиально меняющий её климат. Так в полярной Исландии зимы стали такими же, как в южной Европе. В Москве также ощущается влияние теплого течения Гольфстрим, в ней гораздо теплее по сравнению с находящимися на одной широте Уфой и Тюменью, где зима гораздо холоднее, поскольку там Гольфстрим почти никакого влияния не оказывает. Даже в южных частях Норвегии, Швеции и Финляндии зима теплее, чем на Украине.

Особое внимание Р.И.Нигматулин уделяет особенностям формирования теплового баланса поверхности Земли, отмечая что масса океана в триста раз превышает объем воздуха, а его теплоемкость, соответственно, выше в тысячу раз. В то же время, в океане растворено углекислого газа в пятьдесят раз больше, чем в атмосфере, поэтому его роль в формировании климата, безусловно, решающая. Ученый отмечает ряд других механизмов, которые также влияют на формирование климата и приходит к выводу, что основные тенденции изменения климата за последние 150 лет сводятся к следующему: есть периоды потепления, чередующиеся с этапами стабилизации и похолодания. Именно он протекает в настоящее время и продолжается около 14 лет и продлится еще примерно 10 лет. Академик Р.И.Нигматулин считает, что современные климатические модели пока несовершенны и их нельзя использовать для принятия экономических решений.

 

Заключение

В настоящее время можно считать установленным факт временной динамики климата Земли, происходящей в отдельных регионах в разных масштабах и с различной интенсивностью. При этом, отсутствует единая точка зрения даже на основные причины и тенденции динамики изменения современного климата, а также её последствия для отдельных компонентов природной среды, в том числе, мерзлых толщ горных пород.

Более того, проблема динамики климата и её последствий перешла в категорию геополитических. Даже в разгар всеобщего признания «глобального потепления», многие специалисты считали, что масштабные климатические изменения во многих случаях происходят без всякого участия человека [19].

Ряд специалистов ещё в начале ХХI века отмечали неизбежность завершения современного потепления и начала в 20-30 годы нового «периода похолодания». Происходящие в толщах Земли и атмосфере процессы также оказывают на климат колоссальное воздействие, обычно превышающие влияние современного техногенеза. Однако значимость этих процессов сторонниками «глобального потепления» учитывается лишь на словах, а на практике полностью игнорируется.

Показательно таяние льдистых многолетнемерзлых толщ в берегах Оби, Енисея, Лены и других крупных впадающих в Северный Ледовитый океан рек, а также собственно в его берегах, ведущее к выбросу в океан огромных масс холодной воды, усугубляющих экстремальность природных условий прибрежных районов.

В последующих публикациях мы попробуем показать и раскрыть ряд связанных с динамикой современного климата аспектов, в частности основных причин и тенденций, масштабов последствий и т.д.

 

Список литературы
1. Анисимов О.А., Лавров С.Н. Глобальное потепление и таяние вечной мерзлоты: оценка рисков для производственных объектов ТЭК РФ [Электронный ресурс] URL: http://permafrost.su/sites/default/files/oil&c_f2.pdf. с.78-83 (дата обращения: 06.12.2004).
2. Анисимов О.А., Анохин Ю.А., Лавров С.А., Малкова Г.В., Мяч Л.Т., Павлов А.В., Романовский В.Е., Стрелецкий Д.А., Холодов А.Л., Шикломанов Н.И. Современные методы оценки изменения климата в России, Глава 8: Континентальная вечная мерзлота. Москва, Росгидромет, 2012. 268-328.
3. Балобаев В.Т., Шепелев В.В. Космопланетарные климатические циклы и их роль в развитии биосферы Земли // ДАН. – 2001. –Т.379, №2.–С.3-8.
4. Балобаев В.Т., Скачков Ю.Б., Шендер Н.И. Прогноз изменения климата и мощности мерзлых пород Центральной Якутии до 2200 года. // География и природные ресурсы, Новосибирск: Изд-во ГЕО, 2009, №2, с.50-56.
5. Всероссийский научно-исследовательский институт гидрометеорологической информации – Мировой центр данных (ВНИИГМИ-МЦД) г. Обнинск, Россия [Электронный ресурс]. URL: http://meteo.ru/ (дата обращения: 02.10. 2015).
6. «Второй оценочный доклад об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации», Росгидромет, 2014 г., с.1008. электронный ресурс: http://downloads.igce.ru/publications/OD_2_2014/v2014/htm/1.htm
7. Клименко В.В. Глобальные изменения климата: Что ждет Россию. [Электронный ресурс] URL: http://www.polit.ru/analytics/2005/01/12/klim.html (дата обращения: 17.01.2008).
8. Мельников В.П. Академик Мельников о глобальном потеплении: Опасения Гринписа насчет разрушения инфраструктуры справедливы и оправданы. ИСТОЧНИК: Агентство Нефтегазовой Информации
[Электронныйресурс] URL: http://www.ipng.ru/press-centre/interviews/2240 (дата обращения: 27.11.2009).
9. Мельников В.П. Академик Мельников о глобальном потеплении. Тюмень [Электронный ресурс] URL: http://www.angi.ru/print.shtml?oid=2753793
(дата обращения: 27.11.2009).
10. Мельников В.П., Павлов А.В., Малкова Г.В. Геокриологические последствия современных изменений глобального климата //География и природные ресурсы. Новосибирск: Изд-во ГЕО. – 2007. – № 3. – С. 19–26.
11. Нигматулин Р.И. Глобальное потепление и глобальное похолодание. //
Электронный ресурс: Источник ras.ru. Код доступа: http://www.ras.ru/digest/showdnews.aspx?id=975854e9-8176-420e-8489-826cceee5084&print=1. Дата обращения: 18 марта 2015.
12. Разумов С.О. Оценка современных темпов деградации многолетнемерзлых пород, тенденций и последствий ее развития в XXI в. // Приоритеты мировой науки: эксперимент и научная дискуссия: Материалы VIII международной научной конференции 17-18 июня 2015 г. Часть 1. Естественные и технические науки. – North Charleston, SC, USA: Create Space, 2015. – С. 39–43.
13. Разумов С.О. Катастрофическое разрушение береговых криогенных геосистем восточной Арктики в современных и прогнозируемых природно-техногенных условиях // Материалы IX международной конференции «Анализ, прогноз и управление природными рисками в современном мире ГЕОРИСК -2015», Москва, 12-14 октября. – М.: РУДН, 2015. – Т. 2. – С. 517-523.
14. Скачков Ю.Б., Скрябин П.Н., Варламов С. П. Изменения температуры грунтов слоя годовых теплооборотов на якутском теплобалансовом стационаре за последние сорок лет //Материалы IX Международного симпозиума «Проблемы инженерного мерзлотоведения», Мирный: 3-7 сентября 2011 г. Изд-во ИМЗ СО РАН, 2011. – С.444-449.
15. Скачков Ю.Б. Реакция криолитозоны Центральной Якутии на современное изменение климата // Региональный отклик окружающей среды на глобальные изменения в Северо-восточной и Центральной Азии / Материалы Международной научной конференции. – Иркутск: Институт географии им. В.Б. Сочавы СО РАН, 2012. – Т. 1. – С. 38-41.
16. Скачков Ю.Б. Динамика изменения среднегодовой температуры воздуха в республике Саха (Якутия) за последние 50 лет // Труды Девятого международного симпозиума "Баланс углерода, воды и энергии и климат бореальных и арктических регионов с особым акцентом на Восточную Евразию", посвященного 25-летию начала совместных Российско-Японских исследований по изучению изменения климата в криолитозоне, 1-4 ноября 2016 г., Якутск, Россия. Нагоя, Япония: Издательство Университета Нагоя. – 2016. с. 208-211.
17. Спектор В.Б., Кершенгольц Б.М., Спектор В.В. и др. Климатические циклы и криогенные эпохи на Северо-Востоке России // Наука и техника в Якутии. – 2015. – №1(28). – С.3-9.
18. Шац М.М., Скачков Ю.Б. Состояние городской инфраструктуры Якутска и его связь с изменением климата // Экология урбанизированных территорий. – 2011. – №4. – С.18-23.
19. Шац М.М., Скачков Ю.Б. Климат Севера: Потепление или похолодание? // Климат и природа. 2016, №2 (19), с.27-37.Динамика изменения современного климата, одна из закономерностей которой с конца XX века именуется «глобальным потеплением», а в последние годы – не столь однозначно «изменением», обусловливает многие аспекты существования человечества. В силу разнообразных причин, в основном связанных с особенностями поступления солнечной энергии и вариациями атмосферной циркуляции, наиболее отчетливо эта динамика прослеживается на Севере, где её влияние на отдельные компоненты геосистем, в том числе многолетнемерзлые породы (ММП), и состояние геотехнических объектов является принципиальной проблемой, мнения по которой до сих пор разнообразны.

В последнее время процесс динамики температур воздуха нарастает и вызывает ряд негативных явлений.

По прогнозу межправительственной группы экспертов (IPCC) и данным оценочных докладов Росгидромета, в XXI веке глобальная температура воздуха может повыситься на 1–2°C, среднегодовая температура воздуха на территории криолитозоны России в 2041–2060 гг. – на 1,9–3,3°C [6]. Температура холодного периода возрастет, предположительно, на 2,6–4,2°C, летняя – на 1–2°C.

Основной причиной потепления эксперты считают парниковый эффект, обусловленный последствиями техногенных воздействий на природную среду. Базируясь на данном подходе, в декабре 1997 г. в г. Киото (Япония) на Международной конференции по проблемам климата был принят специальный Протокол, предусматривающий для всех стран сокращение выбросов парниковых газов на 20% к 2020 году.

В декабре 2015 г. в Париже открылась Всемирная конференция ООН по вопросам изменения климата. В столицу Франции прибыли лидеры 150 государств, чтобы принять новое многостороннее климатическое соглашение – «Парижский протокол», сменяющий «Киотский протокол» в 2020 году.

Максимальное повышение температуры воздуха ожидается в арктическом регионе, где может привести к деградации многолетнемерзлых толщ, создав тем самым серьезные проблемы. Резкая активизация деструктивных криогенных процессов: термоденудации, термокарста, термоэрозии на территории развития пород ледового комплекса в государствах Арктики во второй половине XXI века приведет к активному таянию и деградации массивов подземных льдов в верхних горизонтах ММП. Предполагается, что их масштабное оттаивание, вероятно, станет одним из основных последствий климатических изменений в Арктике. Такую безрадостную картину предсказывали государственные эксперты. Но все ли так однозначно плохо?

 

Современное состояние проблемы

До начала XX века считалось, что климат со временем меняется мало, но вскоре стала понятна ошибочность этой точки зрения, а затем были установлены его значительные колебания. В XX веке земной шар, по сравнению с концом XIX века, в среднем стал теплее на 0,7–0,8°С [7]. Следует отметить, что потепление произошло в основном после 1970-го года, то есть всего за 45 лет, хотя и в 30–40-х годах XX столетия тоже было потепление, которое особенно проявилось в Арктике, чем обусловило её бурное освоение в это время.

 

Мнение климатологов

В настоящее время факт повышения региональных температур воздуха не оспаривается, но по большинству сопутствующих аспектов мнения расходятся, причем, порой, диаметрально. Так, по проблеме причин динамики климата существуют две основные точки зрения. Сторонники первой, к которой относятся, главным образом, климатологи, считают этот процесс следствием антропогенной деятельности и одной из главных, если не основной, причин происходящих на российском Севере деформаций и обрушений геотехнических объектов.

По мнению одного из ведущих специалистов по динамике глобального климата О.А.Анисимова [1], глобальное потепление обусловлено «… главным образом, парниковым эффектом образующихся при сжигании ископаемого топлива углекислого газа, и метана, количество которого в атмосфере также увеличивается» [1 С.5]. О.А.Анисимов считал, что в продолжение происходящего потепления за несколько будущих десятилетий температура атмосферного воздуха может возрасти еще на 3°С. Он отмечал, что в случае сохранения современных тенденций, а именно об этом свидетельствуют теоретические прогнозы климата, деградация ММП и обусловленные ей негативные геоэкологические последствия станут неизбежны и будут сопровождаться массовыми деформациями геотехнических объектов. В дальнейшем это мнение продолжало развиваться [2 и др.].

Более компромиссное и, на наш взгляд, реальное мнение о причинах динамики климата и его ведущей роли в нарушении устойчивости геотехнических объектов в криолитозоне высказывает профессор В.В.Клименко, считавший [7], что в настоящее время Земля гораздо теплее, чем в середине прошлого века. При этом Арктика остается намного холоднее, чем в его 30-х годах. Ожидаемые изменения, по мнению профессора, не обещают чего-то катастрофичного. Обращается внимание на тот факт, что причинами изменения климата являются не только техногенез, но и естественные космические и геофизические факторы: поведение Солнца, вулканов, океаническая, атмосферная циркуляция, положение Юпитера, Сатурна и Луны по отношению к Земле. Кроме того, В.В.Клименко в том же электронном ресурсе Polit.ru отмечает, что человечество никогда не существовало в климатических условиях, аналогичных ожидаемым в ближайшие десятилетия. Он полагает, что мнение о хозяйственной деятельности человека, как единственной причине потепления, хотя и имеет под собой очень серьезные основания, но излишне категорично и не учитывает мощные естественные факторы. Профессор В.В.Клименко предполагает, что потепление будет продолжаться еще не менее 200 лет и климат станет теплее, чем за предшествующие 250 тыс. лет [7]. При этом следует учитывать, что степень потепления по поверхности земного шара распространяется крайне неравномерно и на фоне общего потепления есть области похолодания (Гренландия, Китай, Тибет, Гималаи, Англия, восточное Средиземноморье). Значит, проблема не так уж однозначна.

 

Так считают мерзлотоведы

Ко второй группе относятся, в основном, специалисты-мерзлотоведы, выдвинувшие иные точки зрения. Так, представления ученых Института Криосферы Земли (ИКЗ) СО РАН по данной проблеме приведены в трудах академика В.П.Мельникова с соавторами [8-10]. Отмечается, что сегодня факт потепления климата никем не оспаривается, но отрицается мнение международных экологических организаций, что человек может воздействовать на природу в такой мере, чтобы растопить мерзлоту, либо предотвратить её таяние. «Судя по созданным в ИКЗ ретроспективным картам, показывающим картину развития ММП 5, 18 тысяч лет назад, масштабы аградации-деградации мерзлоты были огромны» [8]. Приведенные Гринписом опасения насчет разрушения инфраструктуры частично справедливы и оправданы, хотя виновата здесь не столько мерзлота и ее деградация, сколько низкая культура хозяйствования в этих регионах, считает В.П.Мельников. «Процесс ухудшения систем наблюдается уже сейчас. И мы об этом говорим и пишем. Цифры - угрожающие. Все это результат пренебрежения к знаниям ученых, к тем мерам безопасности, которые существовали в северных городах – Якутске, Норильске и других» [8].

Таким образом, по мнению академика В.П.Мельникова [9], у сложившейся ситуации есть две причины – человеческий фактор и действительно потепление климата. Уже в начальный период разработки методов возведения сооружений на вечной мерзлоте были даны и рекомендации, как поддерживать их устойчивое состояние. Естественно, первое, что необходимо, это сохранять проветриваемое подполье.

Академик В.П.Мельников в качестве основной идеи отмечает, что не стоит разделять всеобщей паники, связанной с глобальным потеплением. По его мнению, кому-то попросту нужна эта мощная реклама. К этой стороне проблемы мы вернемся позднее.

В начале нашего века у большинства специалистов сформировались объективные и обоснованные, на взгляд авторов, представления об истинном соотношении техногенных и естественных факторов, обусловливающих тенденции динамики современного климата Севера. Позднее академик В.П.Мельников отметил [10], что серьезное и масштабное сотрудничество мерзлотоведов с климатологами началось лишь в последние тридцать лет, а до этого они работали независимо друг от друга.

Между тем, геологическая история Земли свидетельствует, что уже более двух миллиардов лет нашу планету сопровождает смена похолоданий и потеплений, причем отдельные похолодания сопровождались оледенениями такого масштаба, что приводили к гибели до девяноста процентов видов, существовавших когда-то на Земле. Поэтому в первую очередь следует обращать внимание на взаимосвязь криосферы со всеми природными явлениями на Земле. С этих позиций связь климата и криолитозоны становится очень актуальной темой.

В настоящее время общеизвестно, что лед является регулятором климата и в их взаимовлиянии заложена энергетика, способная вызывать крупные климатические изменения. Относительно прогноза состояния климата в обозримом будущем и его влияния на криосферу Земли, вся предыдущая история свидетельствует, что никаких особых климатических катастроф ждать нет оснований. В ближайшие десятилетия резких изменений климата на нашей планете не предвидится, а скорее всего будет некоторое похолодание, подобное тому, что наблюдалось в послевоенное время. В середине 70-х годов прошлого столетия оно вновь сменилось потеплением. Анализ тенденций изменения среднегодовой температуры грунта свидетельствует, что начинается эпоха похолодания. Постепенно представления о сочетании естественных и техногенных причин, обусловливающих тенденции изменения современного климата с частым преобладанием первых, была принята большинством ученых разных направлений.

Член-корр. РАН В.Т.Балобаев и проф. В.В.Шепелев из Института мерзлотоведения им. П.И.Мельникова СО РАН (ИМЗ) подчеркивали [3], что представления ученых института по проблеме базируются на результатах многолетних совместных исследований с Геофизическим университетом США, включающих исследовательский проект по изучению климатических изменений температурных показателей в Якутске и Фэрбенксе. В основу исследований положен амплитудно-частотный метод с гармоническим анализом длинных рядов наблюдений, основывающийся на двухсотлетней истории метеорологических наблюдений в Якутии и современных показателей, позволивший выявить 3 цикла потеплений климата: 320, 170 и 75 лет. Нынешнее относительно резкое потепление – последствие их наложения друг на друга, а потому проявление их суммарного эффекта столь отчетливо. В соответствии с упомянутой цикличностью, мерзлота формируется периодами, и последнее оледенение было 18 тысяч лет назад, а потепление всего лишь 8-4 тысячи лет назад. Судя по прогнозам, потепление закончится 2020-2025 годами, а затем наступит похолодание, которое продлится до 2060 года.

В отношении таяния мерзлоты, отмечают специалисты из ИМЗ, криолитозона обладает достаточной устойчивостью и на протяжении нескольких десятилетий катастрофические изменения её температуры не зафиксированы. В то же время, отрицать таяние ее верхних горизонтов неразумно, но именно ими процесс и ограничивается. Наиболее значительные последствия наблюдаются в береговой полосе тундры, где происходит таяние особо льдистых пород с содержанием льда до 90% (рис.1). Часто обрушение льдистых пород сопровождается развалом навигационных знаков (рис.2).

Ранее говорилось о роли региональных особенностей в формировании обзорной картины геокриологической обстановки отдельных регионов РФ. На примере побережий Арктических морей и островов Восточной Сибири показаны последствия климатического потепления в районах распространения ММП [6]. Среди существующих типов берегов, наиболее подвержены деструктивным процессам толщи, содержащие большие включения льда, называемые «ледовым комплексом» (рис.1, 3).

 

 

Рис.1. Разрушение льдонасыщенных берегов арктических морей. Фото М.Н.Григорьева

 

 

Рис.2. Разрушающийся навигационный знак «Ванькин» на тающем берегу острова Бол. Ляховский (Восточно-Сибирское море). Фото М.Н.Григорьева

 

Судя по наблюдениям последнего десятилетия в центральной части моря Лаптевых скорости разрушения и отступания подобных берегов по сравнению со средней многолетней нормой увеличились в 1,5-2 раза.

Несомненно, что основной вклад в это явление внесло увеличение глубины сезонного оттаивания пород, слагающих прибрежные участки и сокращение морских льдов, в результате возросла штормовая активность, играющая главную роль в разрушении берегов. Льдистые морские берега, протяженность которых составляет более трети побережья Восточной Сибири, в настоящее время отступают со скоростью от 0,5 до 25 м/год, отражаясь на состоянии населенных пунктов, кладбищ, коммуникационных линий, средств навигационного обеспечения морского транспорта и других объектов. Немаловажен и геополитический аспект данной проблемы, когда только в Восточной Сибири Россия ежегодно теряет более 10 кв. км прибрежной суши, а по всему побережью Арктики – до 30 кв. км. Сокращается и площадь многих арктических островов, а некоторые малые острова, как, например, легендарная «Земля Санникова», исчезли, буквально «растворившись» в океане в течение прошлых столетий. На рисунках 1-3 отображены современные процессы деструкции берегов арктических морей.

 

 

Рис.3. Разрушение льдонасыщенных берегов арктических морей. Фото М.Н.Григорьева

 

Разрушающиеся берега морей Восточной Сибири продуцируют большое количество берегового обломочного материала (в среднем 152 млн тонн/год) и органического углерода (4 млн тонн/год), поступающих в арктический бассейн и превышающих суммарный береговой вынос во все остальные арктические моря [6]. По обломочному материалу вклад этих берегов составляет 55% от того, что дает все арктическое побережье России, по органическому углероду 69%. Масса обломочного материала, поступающего от берегов морей Лаптевых и Восточно-Сибирского, почти в три раза превосходит региональный твердый сток рек. При этом «ледовый комплекс» побережий морей Восточной Сибири является важнейшим источником берегового потока наносов, его доля в общей массе наносов от берегов всех арктических морей составляет 42%, а по органическому веществу – 66%.

Наступление моря на сушу сопровождается активизацией негативных процессов даже на большом удалении от берега в сторону суши. Быстро развиваются овраги, провалы и оползни, разрушаются склоны. Эти процессы охватывают значительные площади, распространяются с высокой скоростью вглубь суши, сопутствуют разрушению и отступанию берегов и представляют большую опасность для объектов инфраструктуры [6]. До недавнего времени прогнозирование скорости разрушения арктических берегов было затруднено из-за ограниченности информации, но в настоящее время собран достаточный массив данных о многолетних трендах и скоростях отступания берегов. Это позволяет предусмотреть возможные негативные последствия и разработать предупредительные и компенсирующие меры по уменьшению ущерба.

Необходимо также отметить, что происходящее в Арктике потепление климата и обусловленное им сокращение площади льдов приведет к активизации штормов и ускорению разрушения и отступания берегов, к усилению выноса от берегов на шельф обломочного материала, а также к выбросам органического углерода, являющегося дополнительным источником парниковых газов – метана и углекислого газа.

Оригинальные материалы по этой тематике приводит сотрудник Института мерзлотоведения им. П.И.Мельникова СО РАН С.О.Разумов [13]. Следствием потепления климатических условий в конце XX – начале XXI веков явилась резкая активизация деструктивных криогенных процессов на обширных территориях приморских низменностей и, особенно, на побережье восточного сектора Российской Арктики. В районах интенсивного освоения эти процессы развивались быстрыми темпами, достигая скорости разрушения льдистых берегов в 17 м/год. Для оценки темпов разрушения льдистых берегов восточных арктических морей России, сложенных позднеплейстоценовым ледовым комплексом, в естественных условиях была применена физико-математическая модель динамики криогенных морских берегов в нестационарных климатических условиях. В этой модели основными факторами термоабразии арктических берегов являются климатические изменения и пространственная неоднородность мерзлотно-геологических условий. Высота береговых уступов на участках развития пород ледового комплекса колеблется от 10 до 30 м (см. рис.1). В уступах обнажаются мощные повторно-жильные льды, прослеживающиеся от поверхности до подошвы, иногда включающие бивни мамонтов (рис.4). Минеральная компонента представлена тяжелыми и легкими пылеватыми супесями и суглинками, средняя объемная льдистость которых составляет 50%. Динамика криогенных комплексов побережья восточных арктических морей России в целом согласуется с изменением термических характеристик климата. Это положение подтверждается результатами наблюдений на мониторинговых участках арктического побережья, когда рост темпов разрушения криогенных берегов доходит до 15–17 м/год.

 

 

Рис.4. Вытаивающий в разрушающейся береговой толще горных пород бивень мамонта. Фото М.Н.Григорьева

 

При повышении средней температуры воздуха сезона оттаивания на 3°C, к середине XXI в. темп разрушений криогенных берегов может достигнуть катастрофических скоростей, в 5–7 раз превышающие современные значения при летних температурах воздуха 6°C. При максимальных темпах природопользования скорость разрушения берегов может еще возрасти и достигнуть на отдельных участках льдистых берегов 40–50 м/год [12].

Сотрудники ИМЗ СО РАН В.Т.Балобаев, Ю.Б.Скачков и Н.И.Шендер [4], составили прогноз изменения климата и мощности мерзлых пород Центральной Якутии до 2200 года. С помощью метода гармонического анализа были изучены закономерности изменения во времени температуры воздуха в г.Якутске за период метеорологических наблюдений с 1829 г. Выявлены три гармонические функции, обобщенно описывающие этот температурный ряд. Однако до сих пор неясным остается вопрос, что лежит в основе этого мощного глобального энергетического процесса. Климат Земли за все время ее существования менялся постоянно. Но причины его изменений были разные. Большинство их носило периодический характер. Установлено, что начавшееся в 70-тые годы прошлого века потепление современного климата заканчивается и процесс переходит в режим похолодания, который продолжится до 2050-2060 гг., а далее температура будет колебаться с преобладанием дальнейшего похолодания. До настоящего времени антропогенные факторы не оказывали заметного влияния на температуру воздуха, а завершающееся потепление – естественный природный процесс. Прогнозируется, что температура мерзлых пород будет колебаться, но их мощность останется практически неизменной.

Анализ данных по метеостанции г. Якутска свидетельствует, что средняя годовая температура воздуха за последние 50 лет увеличилась на 3,3°С [16]. Это очень значительное потепление, но относить его к категории глобальных не следует. Для конкретных территорий температура воздуха определяется в значительной степени характером и интенсивностью переноса воздушных масс и их пространственной изменчивостью. В арктических регионах Якутии с иной системой атмосферной циркуляции, потепление, в отличие от Центральной Якутии, до последнего времени проходило более медленными темпами. А в таких городах, как Алдан, Олекминск, Ленск с конца 80-х годов прошлого столетия происходило даже слабое похолодание.

Особое внимание исследователями уделяется изменению состояния многолетнемерзлых пород, возможности их оттаивания и увеличению слоя сезонного летнего протаивания. При этом потепления холодного и теплого периодов существенно отличаются: в Центральной Якутии зимнее потепление за 50 лет составило 4,5°С, а летнее – менее 2°С. В результате увеличение сезонного протаивания грунтов в годовом выражении почти не происходит. Было выявлено, что изменения температуры в г.Якутске хорошо описываются постоянной составляющей и четырьмя основными гармониками с периодами 300, 110, 75 и 14 лет. Анализ постоянной составляющей за период 1970-2000 гг., когда фиксировалось наибольшее потепление климата, не выявил ее роста в это время. Не было обнаружено и какой-либо линейной составляющей у кривой, соответствующей росту СО2, что свидетельствует об отсутствии влияния «парникового» эффекта на температуру воздуха в районе Якутска, а её максимум возник вследствие совпадения фаз максимумов положительных амплитуд гармоник разного порядка.

Анализ показывает, что в период 2005-2017 гг. происходит завершение потепления, когда среднегодовая температура воздуха в Якутске достигнет -8,0°С, после чего вплоть до 2054 г. предполагается интенсивное похолодание до –11°С. Затем вероятен новый период потепления, который продлится до конца нашего века, когда температура может вновь подняться до -8,5 ÷ -9,0°С. Следующее столетие будет характеризоваться относительным постоянством температуры воздуха, но к его концу она может понизиться до –11,5°С и это станет самым низким показателем, начиная с 1900 года.

Для составления прогноза изменения теплового состояния мерзлых пород в результате современного и последующего изменений климата, необходимо перейти от температуры воздуха к температуре поверхности мерзлых пород. Разница между ними очень большая и зависит от многих природных факторов, основные из которых – снежный покров, растительность, напочвенные покровы и свойства почвенно-грунтового слоя. Количественно оценить их изменение в будущем пока невозможно. В.Т.Балобаев с соавторами сравнивали температуры воздуха и мерзлых горных пород на глубине 3,2 м по данным метеостанции Якутск за период 1963-2003 гг. (табл.1). Установленная зависимость использована мерзлотоведами ИМЗ для нахождения температуры поверхности мерзлых пород в предстоящее двухсотлетие (табл.2).

Несмотря на колебания температуры дневной поверхности от нагревания к охлаждению и обратно, наблюдается неуклонное уменьшение мощности ММП.

 

Табл. 1. Соотношение температур воздуха и почвы (°С) на глубине 3,2 м в районе г. Якутска

 

Отправить сообщение, заявку, вопрос

Отправить заявку на посещение мероприятия

Отправить заявку на участие как экспонент

Запросить консультацию специалистов по данному техническому решению