Interfax-Russia.ru – Новосибирские ученые создали новую технологию мониторинга вечной мерзлоты. Она поможет контролировать состояние криолитозоны, чтобы не пропустить потенциально опасные изменения.
Специалисты Института нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука Сибирского отделения Российской академии наук (ИНГГ СО РАН, г. Новосибирск) разработали новый метод для мониторинга состояния вечной мерзлоты, основанный на периодическом измерении сигналов импульсных электромагнитных зондирований.
"Проходя через породу, эти сигналы меняются в зависимости от того, является ли она мерзлой или оттаявшей. То есть на датчики влияет не температура, а удельное электрическое сопротивление пород, которое, в свою очередь, зависит от температуры", — сообщило издание СО РАН "Наука в Сибири".
Источники и приемники электромагнитного излучения предлагается с небольшим шагом размещать в скважинах глубиной около 20 метров и измерять с их помощью электромагнитное поле через определенные промежутки времени. Таким образом можно проследить динамику процессов, происходящих с вечной мерзлотой.
"Изучая диаграммы этих сигналов и производя инверсию данных, мы делаем выводы, что граница с вечномерзлыми породами поднимается, опускается, или образуется талик, который может быть опасным для промышленных и гражданских сооружений", — пояснила ведущий научный сотрудник ИНГГ СО РАН Марина Никитенко.
Как уточняется в публикации, к разработке нового метода ученые приступили в прошлом году. Исследовательская работа по проекту будет вестись еще два года.
"На сегодня уже в достаточной мере выполнено теоретическое обоснование метода. Мы показали, как ведут себя сигналы в различных ситуациях, в зависимости от границы с вечной мерзлотой и наличия таликов. Узнали, какие нам необходимы расстояния между скважинами, изучили, как могут быть расположены датчики", — сообщила Никитенко.
Одновременно с этим исследователи провели первые полевые эксперименты на геофизических полигонах Новосибирской области, в ходе которых проверили работу прототипа измерительной аппаратуры.
"Показана работоспособность систем измерения: повторяемость, хороший уровень сигнала, исследованы основные амплитудно-фазовые характеристики. Однако до создания реальных скважинных образцов должно пройти еще какое-то время", — добавила ведущий научный сотрудник ИНГГ СО РАН.
Кроме того, как отмечают исследователи, прежде чем начать применять новую технологию на практике, необходимо создать подходы к интерпретации данных, то есть, с помощью специальной компьютерной программы восстановить геологическую среду по полученным данным.
"В планах ученых — испытание электромагнитных датчиков в условиях реальной вечной мерзлоты. Например, на острове Самойловский в дельте реки Лены", — говорится в публикации.
Вечная мерзлота занимает примерно 65% территории нашей страны. С изменением климата она тоже меняется, оттаивает. Деградация вечной мерзлоты нарушает работу технических систем в Арктике, вызывает потери в добыче углеводородов и деформацию объектов инфраструктуры. Эта проблема затрагивает промышленные и гражданские сооружения, дороги, нефтегазопроводы, линии электропередач, взлетные полосы аэропортов, амбары для хранения техники, резервуары с топливом и многое другое.
"По некоторым данным, более 40% инфраструктурных объектов Российской Арктики разрушаются из-за деградации вечной мерзлоты, вследствие чего наша страна несет многомиллионные убытки. Например, на трассе Чита – Хабаровск есть так называемые золотые километры — их приходится чинить так часто, что, образно говоря, проще было бы отлить из золота", — сказал старший научный сотрудник ИНГГ СО РАН Игорь Михайлов.
По одной из версий, по словам ученого, из-за деградации мерзлоты произошла экологическая катастрофа в Норильске в мае 2020 года: сваи накренились, и 20 тыс. тонн дизельного топлива вылились в окружающую среду.
"Благодаря своевременному мониторингу и прогнозированию можно попытаться сократить убытки и избежать катастроф", — добавил он.
В настоящее время самым известным способом наблюдения за состоянием вечной мерзлоты является так называемый температурный мониторинг. Однако он позволяет получать лишь локальную информацию — только из тех мест, где пробурены скважины, что может не отражать реальное состояние многолетнемерзлых пород на исследуемой территории. Принципиальное ограничение этого метода состоит еще и в том, что тепловая волна достигает датчика с большим опозданием — через недели или даже месяцы, за которые с мерзлотой могут произойти дальнейшие изменения. Как отмечаю ученые, разработанный в ИНГГ СО РАН метод не отменяет температурных способов мониторинга вечной мерзлоты, но позволяет их дополнить.
Ранее специалисты Института криосферы Земли (ИКЗ, обособленное структурное подразделение ФИЦ "Тюменский научный центр СО РАН") представили прогноз состояния вечной мерзлоты (многолетнемерзлых пород, ММП) в западной части российской Арктики до конца столетия.
"Согласно прогнозным расчетам установлено, что с 1960 по 2100 гг. характерна существенная перестройка термического состояния вечной мерзлоты в западном секторе Российской Арктики. Показано, что изотермы ММП в Западной Сибири за 140 лет отступают на север на расстояние до 400-500 км", — говорится в материалах СО РАН.
При этом ученые установили, что в северной криолитозоне Западной Сибири средняя температура мерзлых пород на глубине 10-15 метров увеличится на 4-5 градусов Цельсия, а в южной криолитозоне преимущественно сохранятся околонулевые значения. Также исследователи пришли к выводу, что средняя температура многолетнемерзлых пород на полуострове Ямал за 140 лет повысится от минус 5 – минус 10 градусов Цельсия до минус 2 минус – 5 градусов Цельсия.
Ранее заместитель министра природных ресурсов и экологии Сергей Аноприенко заявлял, что Россия намерена в 2023 году установить 30 пилотных станций мониторинга многолетней мерзлоты, в 2024 году их количество планируется довести до 140.
"В России потенциальный экономический ущерб от таяния вечной мерзлоты к 2050 году оценивается не менее 5 трлн рублей (более $80 млрд). Для того, чтобы разрабатывать эффективные и своевременные меры для предотвращения этих последствий, наше министерство разработало федеральный закон, которым будет создана государственная система мониторинга многолетней мерзлоты. В следующем году будут установлены 30 пилотных станций для мониторинга, а в 2024 году их количество будет доведено до 140", — заявлял он в ноябре 2022 года в ходе международной конференции ООН по климату (COP27).
Аноприенко отметил, что по данным российских ученых, темпы потепления на территории России примерно в 2,5 раза превосходят среднеглобальные, а на территории Российской Арктики — в 3,7 раза. Потепление сопровождается сокращением площади морского льда: за последние 10 лет занятая морским льдом площадь уменьшилась более чем в три раза.
В марте текущего года Федеральная служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Росгидромет), Сибирское отделение Российской академии наук (СО РАН), Академия наук Якутии, Северо-Восточный федеральный университет (СВФУ) и правительство Якутии заключили соглашение о сотрудничестве по вопросам изменения климата и таяния вечной мерзлоты. В соответствии с ним стороны в течение 5 лет будут взаимодействовать в научной, научно-технической и инновационной деятельности по проблемам изменения климата и криолитозоны.
"Уже в этом году на территории Якутии будет проводиться отбор точек для развертывания системы (мониторинга многолетней мерзлоты — ИФ). Мы рады, что эта работа будет опираться на опыт якутских ученых — мерзлотоведов и станет основой для дальнейшего развития глобальной системы мониторинга вечной мерзлоты, для ее сохранения и адаптации к изменениям ее состояния", — сообщил глава Якутии Айсен Николаев в ходе церемонии подписания документа 23 марта.
Кроме того, специалисты будут вместе изучать криогенные процессы и подземные воды криолитозоны, устойчивость природных систем к изменениям климата.
"В их числе — ледники и подземные льды и их влияние на водные ресурсы, береговую и субаквальную криолитозону", — уточнили со своей стороны в пресс-службе правительства Якутии.
Соглашение также предусматривает разработку регионального плана по адаптации к изменениям климата на территории Якутии. Также специалисты проведут мерзлотно-гидрогеологические исследования при пользовании недрами на территории республики.
