Уберечь объекты инфраструктуры на Севере России от разрушений при таянии вечной мерзлоты можно, если наблюдения в районах застройки включить в систему геокриологического мониторинга наряду с природными территориями, считают ученые ТюмГУ и МГУ. Результаты исследования опубликованы в журнале Energies.
Вечной мерзлотой или многолетнемерзлыми породами называют верхнюю часть земной коры с отрицательной температурой. Этот слой содержит много льда и существует в таком состоянии тысячи лет, рассказали в Тюменском государственном университете (ТюмГУ).
Согласно прогнозам ученых, таяние мерзлоты в ближайшие десятилетия будет усиливаться, что скажется на природе планеты в целом и, в частности, на России. Мерзлота занимает около 65 процентов территорий страны (Север и Сибирь). Вместе с тем значительная часть промышленной и гражданской инфраструктуры Российской Федерации также находится на Севере.
Поэтому разработка мер безопасности для регионов, где грунтового льда много, предельно важна, считают ученые.
Чтобы разработать прогнозы разрушений от изменения температур, оттаивания и осадок грунтов, ученые ТюмГУ и МГУ им. М.В.Ломоносова предлагают включить объекты инфраструктуры в систему мониторинга вечной мерзлоты.
"Сейчас система развертывается для природных территорий, но практическая цель изучения мерзлоты – минимизировать вред от ее таяния для народного хозяйства. Поэтому необходимо сопоставлять изменения температур и других характеристик состояния мерзлоты в дикой природе и на обжитых человеком территориях", рассказал ведущий научный сотрудник МЦКИК ТюмГУ, завкафедрой геокриологии МГУ Анатолий Брушков.
Имея данные наблюдений для природных территорий и тех, что подверглись техногенному воздействию, можно выполнять комплексны анализ. А на его базе делать прогнозы и разрабатывать технические решения по обеспечению безопасности объектов инфраструктуры в будущем, считает специалист.
Необходимое условие для проведения этой работы – организация единого центра анализа и прогноза состояния вечной мерзлоты, продолжил он. Если исследователи узнают закономерности поведения мерзлоты на конкретных участках, то смогут установить размер ущерба для зданий и инженерных сооружений.
Тогда, подчеркнул исследователь, будет возможно предотвратить разрушения, а методов укрепления в арсенале инженеров достаточно.
"Если в регионах появятся специальные организации по разработке предупредительных мер, – это сохранит значительную часть инфраструктуры. К примеру, можно использовать термостабилизаторы, они устанавливаются в основании зданий и предотвращают повышение температуры", – дополнил научный руководитель Международного центра криологии и криософии ТюмГУ, академик РАН Владимир Мельников.
Он дополнил, что в ряде случаев могут быть полезны системы вентиляции подполий и подсыпка грунта для регулирования поверхностного стока воды и температур мерзлоты.
Исследователи обратили внимание, что для объектов в Арктической зоне РФ опасность немного меньше. А южные районы Западной Сибири, а также Забайкалье или Якутия будут наиболее уязвимы.
По прогнозам ученых, если следовать предложенному ими плану, то удастся сэкономить около пяти-семи трлн рублей в период до 2050 года.
Исследователи уточнили, что речь идет не только о сохранении стабильности нефте- и газодобывающих предприятий, но электростанций, железнодорожных путей, трубопроводов и линий электропередач, а также жилых зданий.
Разработка комплексной системы мониторинга вечной мерзлоты проводились в сотрудничестве не только ТюмГУ и МГУ, но с участием ученых-геокриологов РАН из Москвы и Якутска.