Площадь вечной мерзлоты в россии

Территориальные особенности вечной мерзлоты

Однако глубина вечной мерзлоты и ее развитие на этой обширной территории неодинаковы. Северо-восточные и северные районы Сибири, о. Новая Земля и о-ва азиатского сектора Арктики покрыты многолетней низкотемпературной сплошной мерзлотой. Граница ее на юге проходит через Ямал (северную часть), Гыданский полуостров и выходит к Елисею (Дудинка), далее — к устью Вилюя. Она пересекает верховья Колымы и Индигирки и выходит южнее Анадыря к побережью Берингова моря. Температура расположенных к северу от данной линии многолетнемерзлых пород в среднем составляет -6 — -12°С. При этом мощность его достигает 300-600 метров, а порой и больше. Западнее и южнее распространена вечная мерзлота с островками талого грунта (таликов). Здесь температура мерзлого слоя несколько выше (от -2 до -6°С). Уменьшается его мощность (до 50-300 м). Только отдельные острова (пятна) мерзлоты встречаются среди талого грунта вблизи юго-западной границы области ее распространения. Близка к 0°С температура мерзлого грунта, а мощность составляет менее 25-50 метров. Это так называемая островная мерзлота.

Какую территорию России занимает «вечная мерзлота»?

Барановым и многими другими учеными.

Область распространения многолетней мерзлоты в России занимает около 11 млн км2, что составляет почти 65% территории страны.

Южная ее граница проходит по центральной части Кольского полуострова, пересекает Восточно-Европейскую равнину близ полярного круга, по Уралу отклоняется к югу почти до 60° с.ш., а вдоль Оби — к северу до устья Северной Сосьвы, далее проходит по южному склону Сибирских Увалов к Енисею в районе Подкаменной Тунгуски. Здесь граница круто поворачивает к югу, проходит вдоль Енисея, идет по склонам Западного Саяна, Тувы и Алтая к границе с Казахстаном. На Дальнем Востоке граница мерзлоты идет от Амура к устью Селемджи (левого притока Зеи), затем по подножию гор левобережья Амура к его устью. Мерзлота отсутствует на Сахалине и в прибрежных районах южной половины Камчатки. Пятна мерзлоты встречаются южнее границы ее распространения в горах Сихотэ-Алиня и в высокогорьях Кавказа.

В пределах этой обширной территории условия развития мерзлоты не одинаковы. Северные и северо-восточные районы Сибири, острова азиатского сектора Арктики и северный остров Новой Земли заняты сплошной низкотемпературной многолетней мерзлотой. Южная ее граница проходит через северную часть Ямала, Гыданского полуострова к Дудинке на Елисее, затем к устью Вилюя, пересекает верховья Индигирки и Колымы и выходит к побережью Берингова моря южнее Анадыря. К северу от этой линии температура слоя многолетнемерзлых пород составляет -6…-12°С, а его мощность достигает 300-600 м и более. Южнее и западнее распространена мерзлота с островами таликов (талого грунта). Температура мерзлого слоя здесь выше (-2…-6°С), а мощность уменьшается до 50-300 м. Близ юго-западной окраины области распространения мерзлоты встречаются лишь отдельные пятна (острова) мерзлоты среди талого грунта. Температура мерзлого грунта близка к 0°С, а мощность менее 25-50 м. Это — островная мерзлота.

В мерзлой толще концентрируются большие запасы воды в виде подземных льдов. Часть их образовалась одновременно с вмещающими породами (сингенетические льды), другая — при замерзании воды в ранее накопившихся толщах (эпигенетические).

На приморских низменностях от устья Хатанги до Колымы, на Новосибирских островах и на Вилюйской низменности в рыхлых отложениях распространены полигонально-жильные льды. Мощность их достигает 40-50 м, а на Большом Ляховском острове даже 70-80 м. Эти льды могут считаться «ископаемыми», так как формирование их происходило в среднечетвертичное время (в период оледенения). Жильный лед в трещинах кристаллических и метаморфических пород широко представлен в горных системах Северо-Востока и в северной части Средней Сибири. Для Западной Сибири и Печорской низменности типичны ледяные ядра торфяных бугров пучения. Ледяные интрузии — гидролакколиты (булгунняхи в Якутии) образуются в озерно-аллювиальных, делювиальных и солифлюкционных отложениях котловин Забайкалья и Северо-Востока, в Центральной Якутии и северных районах Западной Сибири.

Миграционные льды, заполняющие морозобойные трещины, распространены практически во всех районах, где встречается мерзлота.

Большая мощность многолетней мерзлоты, находки в ней хорошо сохранившихся мамонтов свидетельствуют о том, что многолетняя мерзлота — продукт весьма продолжительного накопления холода в толщах горных пород. Подавляющее большинство исследователей считает ее реликтом ледниковых эпох. Современный климат на большей части территории распространения мерзлоты лишь способствует ее сохранению, поэтому малейшее нарушение природного равновесия ведет к ее деградации. Это необходимо учитывать при хозяйственном использовании территории, в пределах которой распространена мерзлота.

Многолетняя мерзлота оказывает влияние не только на подземные воды, режим и питание рек, распространение озер и болот, но и на многие другие компоненты природы (рельеф, почвы, растительность), а также на хозяйственную деятельность человека. При разработке полезных ископаемых, прокладке дорог, строительстве, при проведении сельскохозяйственных работ необходимо тщательно изучать мерзлый грунт и не допускать его деградации.

Сохранение организмов в вечной мерзлоте

Микробы

Ученые прогнозируют, что до 10 21 микробов, включая грибы и бактерии помимо вирусов, будут выделяться из тающего льда в год. Часто эти микробы выбрасываются прямо в океан. Из-за мигрирующего характера многих видов рыб и птиц, возможно, эти микробы имеют высокую скорость передачи.

Вечная мерзлота в восточной Швейцарии была проанализирована исследователями в 2016 году на высокогорном участке вечной мерзлоты под названием «Муот-да-Барба-Пейдер». На этом участке обитало разнообразное микробное сообщество с различными бактериями и группами эукариот. Видные группы бактерий включали филюм Acidobacteria , Actinobacteria , AD3, Bacteroidetes , Chloroflexi , Gemmatimonadetes , OD1, Nitrospirae , Planctomycetes , Proteobacteria и Verrucomicrobia . Известные эукариотические грибы включали Ascomycota , Basidiomycota и Zygomycota . У нынешнего вида ученые наблюдали множество приспособлений к отрицательным температурам, включая сниженные и анаэробные метаболические процессы.

Предполагается, что вспышка сибирской язвы на полуострове Ямал в 2016 году связана с таянием вечной мерзлоты. В вечной мерзлоте Сибири также присутствуют два вида вируса: Pithovirus sibericum и Mollivirus sibericum. Обоим из них приблизительно 30 000 лет, и они считаются гигантскими вирусами из-за того, что они больше по размеру, чем большинство бактерий, и имеют больший геном, чем другие вирусы. Оба вируса по-прежнему заразны, о чем свидетельствует их способность инфицировать Acanthamoeba , род амеб.

Было показано, что замораживание при низких температурах сохраняет инфекционность вирусов. Калицивирусы, грипп A и энтеровирусы (например, полиовирусы, эховирусы, вирусы Коксаки) сохраняются во льду и / или вечной мерзлоте. Ученые определили три характеристики, необходимые для успешного сохранения вируса во льду: высокая численность, способность переноситься во льду и способность возобновлять циклы болезней после выхода изо льда. Прямого заражения людей от вечной мерзлоты или льда не было; такие вирусы обычно распространяются через другие организмы или абиотические механизмы.

Изучение образцов сибирской вечной мерзлоты позднего плейстоцена из Колымской низменности (восточно-сибирской низменности) использовало изоляцию ДНК и клонирование генов (в частности, гены 16S рРНК), чтобы определить, к какому типу принадлежат эти микроорганизмы. Этот метод позволил сравнить известные микроорганизмы с их недавно обнаруженными образцами и выявил восемь филотипов, которые принадлежали типам Actinobacteria и Proteobacteria .

Растения

В 2012 году российские исследователи доказали, что вечная мерзлота может служить естественным хранилищем древних форм жизни, возродив Silene stenophylla из 30 000-летней ткани, найденной в норе белки ледникового периода в сибирской вечной мерзлоте. Это самая старая из когда-либо возрожденных растительных тканей. Растение было плодовитым, давало белые цветы и всходящие семена. Исследование показало, что ткани могут выдерживать ледяную консервацию в течение десятков тысяч лет.

Научное определение

Под вечной мерзлотой принято считать криолитозону с температурным режимом от 0°C и ниже и соответственно наличием в ней подземных льдов. По Сумгину это почвенная мерзлота с возрастом от 2 лет и выше, максимальные величины накопления измеряются тысячелетиями.

Какое-то время существовала определенная сумятица в терминологии. Значение слова «мерзлота» не имело четкого определения, что приводило к разночтениям. Такое положение подвергалось справедливой критике и поэтому предлагались другие названия. Были попытки широко распространить наименования «многолетнемёрзлые горные породы», «многолетняя криолитозона». Но в результате прижился термин Сумгина.

Срок, в течение которого образовывается мерзлое состояние пород, подразделяет их на три вида:

• Кратковременно-мёрзлые породы (за часы и сутки),
• Сезонно-мёрзлые породы (за месяцы),
• Многолетние мёрзлые породы (за годы)

К отдельной категории относятся промежуточные или переходящие формы мерзлых пород. Их называют перелетками. Примером может послужить случай, когда сезонно-мерзлая порода не успевает протаять за летний период и сохраняется в течение нескольких лет.

Большая доля современной вечной мерзлоты возникла в результате воздействий последнего ледникового периода. Объемы льда в промерзлых породах могут составлять до 90 процентов. В наши дни наблюдается процесс их медленного таяния.

Хозяйственная деятельность на многолетней мерзлоте

К основным видам хозяйственной деятельности в условиях многолетней мерзлоты можно считать оленеводство, пушной промысел, рыболовство, чуть менее распространено коневодство. Равнинная и горная тундра – это отличные пастбища для оленей, а для крупного рогатого скота подходят луга в долинах рек. Это отличная кормовая база.

С точки зрения добычи природных ископаемых, это своеобразная кладовая природы. Здесь присутствуют уголь, алмазы, газ, никель, золото, медь, олово. К тому же добыча упрощается тем, что мерзлота является прекрасным крепежным материалом при организации шахт.

Вечная мерзлота используется людьми как природный холодильник. В ней сохраняются ягоды, рыба, мясо, фрукты.

Земледелие на вечномерзлом грунте затруднительно, но возможно, оно несет с собой массу трудностей. Распаханная земля более темная, она притягивает тепло, грунт оттаивает, местность покрывается болотами, которые приходится осушать. Но люди постепенно осваивают земли Восточной Сибири, хотя грунт никогда не прогревается, корневая система растений слабая, но при этом людям удается выращивать некоторые овощи и даже овес. С точки зрения плодородия тоже не все гладко. Из-за низких температур почвенный покров образуется очень медленно, гумус практически отсутствует.

Вечная мерзлота: от Арктики и Антарктики — до Африки

Ученые считают, что образовалась вечная мерзлота 1–2 млн лет назад. Произошло это в тех районах, где климат был сухим и морозным, а толщина наземного ледникового покрова незначительной. То есть практически на всех материках. Вечная мерзлота занимает четверть суши земного шара и встречается даже в Африке! Правда, только в высокогорных районах. Единственное место, где она отсутствует, — Австралия.

В России зона вечной мерзлоты занимает 60–65% территории, в основном это Сибирь и Забайкалье: от Кольского полуострова на восток почти по Северному полярному кругу до Урала, далее на восток и на юг, за исключением юга Камчатки, острова Сахалин, Приморья и еще некоторых районов.

Посмотрите эти карты вечной мерзлоты.

• Карта распространения вечной мерзлоты в России

• Карта распространения вечной мерзлоты в мире. Мерзлые грунты распространены в основном в заполярных областях. Сибирь, а также северная часть материка Северной Америки — крупнейшие районы вечной мерзлоты. Гренландский ледник, омываемый морями со всех сторон и пропускающий мимо себя теплый Гольфстрим, выглядит географической аномалией

Что такое вечная мерзлота? Это верхняя часть земной коры, температура которой более двух лет (и до нескольких тысячелетий) не поднимается выше 0 °C. Глубина вечной мерзлоты может превышать 500 м, а в горах — до 1500 м. Впрочем, растения приспособились к таким суровым условиям. Летом верхний слой почвы в тундре оттаивает и корни поглощают влагу. Вот только длится тепло недолго, и выживают лишь самые неприхотливые: лишайники, мхи, некоторые травы, низкорослые кустарники и карликовые деревья.

Кстати, именно на это удивительное свойство почвы и обратили внимание русские казаки, когда в XVII веке исследовали Сибирь. В сообщениях русскому царю они упоминали наличие особых таежных зон, где даже в самый разгар лета почва оттаивает максимум на два аршина

Это и была вечная мерзлота.

Привыкли к низким температурам и люди. В зоне вечной мерзлоты, например, особые требования к строительству. Чтобы дома не нагревали грунт и фундамент не оседал, их ставят на железобетонные сваи, оставляя между землей и зданием пространство для вентиляции.

Многоэтажные жилые дома в Норильске. Свайное основание зданий разработано специально для строительства на вечномерзлом грунте

Но глобальное потепление вносит коррективы в работу строителей, и тем приходится учитывать возможные колебания температур. Верхний слой грунта подтаивал летом и раньше, но зимой он замерзал опять. Теперь оттаять успевает больше, а замерзнуть — меньше.

Вечная мерзлота — это верхняя часть земной коры, температура которой более двух лет (и до нескольких тысячелетий) не поднимается выше 0 °C. Глубина промерзания грунта может превышать 500 м, а в горах — до 1500 м.

Специалисты из 26 стран, входящие в глобальную научную сеть наблюдений за состоянием мерзлоты, с 2007 по 2017 год замеряли температуру мерзлоты в Арктике, Антарктике и горных районах на глубине более 10 м. И выяснили, что за время исследований из 123 скважин потеплело в 71, а в пяти из них температура превысила 0 °C, то есть мерзлота начала таять. Лишь в 40 точках температура осталась неизменной, а в 12 — понизилась. Потеплело и в России: в Заполярье — на 0,4 °C, в Сибири — почти на 1 °C. Результаты ученые опубликовали в журнале Nature Communications.

Молодило (суккулент семейства толстянковых) в условиях вечной мерзлоты весной

Кстати, термин «вечная мерзлота» появился не сразу. Звучали и такие: многолетнемерзлые горные породы и многолетняя криолитозона — но они не прижились. Иногда вечную мерзлоту называют многолетней мерзлотой, подразумевая, что это одно и то же. Однако времена меняются, и, похоже, скоро эти понятия не будут тождественны.

Строить можно и на Луне

Как считает заведующий кафедрой проектирования зданий и
экспертизы недвижимости Инженерно-строительного института СФУ Рашит Назиров,
сам факт разрушения городов – сценарий нереальный. Это просто не будет
допущено, если существование таких городов будет необходимым.

«Нужно вести мониторинг и вовремя предпринимать меры. Это и
делается в настоящее время. Техническая безопасность обеспечивается путем
применения уже имеющихся знаний и технологий, которые привязываются к
конкретному объекту», — сказал ученый.

По его словам, объемы затрат на профилактические мероприятия
должны определяться общественной целесообразностью.

«Старые здания в Норильске, построенные более 50-70 лет
назад, морально и физически устарели, не удовлетворяют современным
строительным и санитарным нормам и, скорее всего, их постепенно нужно выводить
из эксплуатации или просто сносить. В проектных решениях новых зданий
следует учитывать глобальные процессы изменения климата, и в том числе, динамику
растепления грунта», — считает Назиров.

Он отметил, что термин «эвакуация» для данного вопроса
неприменим, так как одно дело строить металлургический завод, другое – жилое
здание.

«Построить здание можно везде и даже на Луне, но есть ли в
этом потребность? Будет ли это целесообразным? Решение должно приниматься с
учетом конкретных обстоятельств. Вряд ли кто-нибудь постоянно захочет жить там,
где полгода ночь и десять месяцев зима. Это противоречит человеческой природе
за исключением, может быть, северных народностей», — сказал собеседник.

По его мнению, большинство норильчан вряд ли отказались бы переехать сами и воспитывать своих детей в местах, где солнце, море и тепло, если бы им была предоставлена такая возможность (жилье, работа, достойная зарплата).

Как сообщила пресс-служба Норильского городского совета
депутатов, массовая застройка Норильска осуществлялась в период с 1940-1950
годов и в период 1960-1990 годов. Период 1940-1950 годов ознаменован
строительством монументальных жилых зданий «сталинской планировки» с лепными
архитектурными элементами на фасадах. Более позднее строительство
характеризуется возведением так называемых «хрущевок» и многоэтажных типовых
домов.

Последний многоквартирных жилой дом сдан в эксплуатацию
после завершения строительства в 2002 году.
Первый малоэтажный дом из облегченных конструкций построен в 2012 году,
еще один – в 2015. В 2014 году сданы в эксплуатацию здания трех новых детских
дошкольных учреждений.

Практически все здания Норильска построены на вечномерзлых
грунтах по первому принципу.

«Применение данного принципа предусматривает использование
вечномерзлых грунтов в мерзлом состоянии, сохраняемом как в процессе
строительства, так и всего периода эксплуатации сооружения. Вечная мерзлота
имеет изменчивое состояние: летом почва оттаивает на определенную глубину,
зимой промерзает. Естественные, а также антропогенные факторы могут оказывать
значительное влияние на мерзлоту, а значит, и создавать угрозу несущей
способности зданий и сооружений», — сообщила пресс-служба.

С июля 2014 года в
Норильске под председательством главы города Олега Курилова действует
Консультативный совет по сохранению устойчивости зданий.

«В нашем городе постоянно проводятся работы по сохранению
устойчивости зданий и недопущению таяния вечномерзлых грунтов. Ежегодно мы
занимаемся усилением свай, ростверков, плит цокольного перекрытия,
восстановлением водоотводных лотков, устройством вентиляционных шахт и
водонепроницаемых покрытий подполий. Кроме того, своевременный ремонт
сантехнических коммуникаций – это тоже работа, направленная на недопущение
растепления грунтов», — отметила в ответе пресс-лужба совета депутатов.

Как сообщили власти, глава Норильска неоднократно заявлял о
необходимости привлечения федеральных властей к решению задач по сохранению
вечной мерзлоты и ее комплексному изучению – это масштабный и дорогостоящий
проект, что не позволяет реализовать его за счет средств местного бюджета.
Необходимо создать единую систему мониторинга многолетнемерзлых грунтов, что
позволит оценить состояние застроенных территорий российской Арктики с точки
зрения безопасности.

Как проявляется вечная мерзлота?

В северных районах, где грунт скован вечной мерзлотой, даже летом оттаивает только тонкий слой, не более 5-10 сантиметров. Вода, которая образуется после таяния зимних снегов, не может полностью впитаться в почву, поэтому верхний слой летом представляет собой полужидкую грязь.
Если оттаявшая почва расположена на склоне, то грязевой «язык» под действием силы тяжести нередко сползает по нему в низину. Рельеф тундры во многих местах изобилует такими следами грязевых оползней.

С окончанием лета ландшафт может измениться до неузнаваемости. Талая вода, заполнявшая трещины в скальных породах, замерзает (при этом ее объем увеличивается примерно на 10%) и разрывает породу. Это вызывает либо вспучивание, либо сдвиг грунта. Внешне такое место выглядит как холм в форме купола высотой около 30-50 метров, вершина которого расколота на несколько частей либо раскрошена.

Местные жители называют эти холмы словом «пинго». Их можно встретить не только в Сибири, но и в Канаде и Гренландии. На вершинах пинго нередко образуются небольшие кратеры, которые летом превращаются в неглубокие озерца.

Хозяйственная деятельность

Для того чтобы иметь возможность освоить холодные регионы и понять, какими работами там можно заниматься, необходимо владеть полной информацией о них. Ученые не прекращают наблюдения и исследования, пытаются объяснить не только причины происхождения необычного явления, но и его последствия для планеты.

Глубоко промерзшие почвы, лишенные всякой подвижности пластов, удобны для разработки месторождений различных полезных ископаемых. При этом используется так называемый открытый карьерный способ. Стенки такого котлована скованы мерзлотой, они не разрушаются и не осыпаются, что позволяет организовать эффективный рабочий процесс.

Благодаря непрекращающейся исследовательской работе, ученые представляют выводы и сообщения:

• о возможности строительства в промерзлых регионах зданий и сооружений различного назначения;
• о наличии подходящих мест для добычи полезных ископаемых;
• о результатах геологоразведки.

В последние десятилетия площадь обледеневшей почвы заметно сокращается, что можно увидеть и по картинкам, полученным из космоса. Территории стали отодвигаться к северу, это связано с началом глобального потепления. Специалисты прогнозируют, что примерно через полвека дальнейший рост температурных показателей освободит ото льда огромные площади. Они станут полностью пригодными для проведения сельскохозяйственных работ.

Однако не поддающееся контролю таяние многолетней мерзлоты может спровоцировать ряд проблем, которые осложнят любую деятельность человека в тех регионах.

На первый взгляд может показаться, что такой грунт — это прочнейшее основание для любых построек. Однако когда верхние слои земли начнут оттаивать, они станут подвижными и рыхлыми, в результате чего возведенные сооружения трескаются, перекашиваются или вовсе разрушаются. Чтобы не допускать деформации, здания устанавливают на сваи, а между их основанием и грунтом прокладывают охлаждающие трубопроводы.

Из-за мерзлотных процессов осложняется строительство мостов, тоннелей, дорог. Российским специалистам удалось стабилизировать почвенную температуру с применением особой технологии: они используют парожидкостные термосифоны — заполненные замороженной двуокисью углерода трубы.

https://youtube.com/watch?v=DKnX-55NRgs

Рельсы свернулись в восьмерку

Доктор геолого-минералогических наук, профессор НГУ Иван
Зольников в свою очередь сказал, что при глобальных изменениях климата, а также при
региональных и местных антропогенных воздействиях на тундровые ландшафты
меняется тепловлагообмен в подземных льдах и вмещающих приповерхностных грунтах
в целом, активизируются различные природные процессы.

«Это может привести к серьезным площадным трансформациям
ландшафтов, от чего могут пострадать не только города, но и, например,
нефтегазодобывающая инфраструктура, в частности: газопроводы и сами скважины.
Растепление подземной мерзлоты может быть не только постепенным, но и приводить
к быстропротекающим негативным последствиям. Особенно это касается
приповерхностных слоев ледогрунтов. В некоторых случаях лед может прогреваться
долго, но перейдя критический порог быстро разрушиться», — пояснил Зольников.

По его словам, происходить это может по многим причинам. В
частности, в тундровых ландшафтах, на тех участках, где транспортом нарушается
растительный покров, который защищает подземные льды от нагревания, могут
образоваться овраги. Поэтому на севере очень строго следят, чтобы транспорт
перемещался только по специальным дорогам.

На растительность может повлиять загрязнение воздуха. В
качестве примера можно привести выбросы диоксида серы предприятиями Норильска,
которые приводят к деградации пригородной растительности. Еще одним примером
может служить загрязнение северных территорий в результате нефтегазодобычи.
Известны и другие антропогенные факторы, оказывающие негативное воздействие на
тундровые и таежные территории в области распространения многолетнемерзлых
пород.

«В середине XX века на севере Западной Сибири строили
сталинскую железную дорогу от низовьев Енисея до низовьев Оби. Прокладывали ее
как раз по таким территориям, где встречались участки с пластовыми льдами
толщиной в десятки метров, которые залегали близко к дневной поверхности. Когда
вырубали тайгу, чтобы построить дорогу, льды стали оттаивать. Начались
термокарстовые процессы (проседание грунтов, спровоцированное таянием подземных
льдов). Рельсы сворачивались в восьмерку. Дорогу прекратили строить только
после смерти Сталина», — привел пример профессор.

Зольников добавил, что теоретически возможны разные варианты
реакции ледогрунтов на внешние воздействия, особенно в северных городах, где
техногенные процессы многообразны и зачастую трудно просчитываемы на
перспективу. Кроме того, нет уверенности в предсказуемости климата планеты.

Например, некоторые ученые сегодня считают, что глобальное
потепление скоро сменится не менее глобальным похолоданием, что приведет к
несостоятельности тех прогнозов, которые основаны на представлениях о
неуклонном повышении температуры в ХХI веке

Поэтому, при составлении
конкретных прогнозных моделей необходимо углубленное и детальное изучение
имеющегося фактического материала по конкретным территориям и следует соблюдать
осторожность при прогнозах даже на такой срок, как ближайшие 50 лет