Несколько десятилетий тому назад ученые заявили, что наша планета активно переживает процесс глобального потепления. Это явление не может не сказаться на вечной мерзлоте, которой охвачено почти 65 процентов территории России. Проще говоря, вечномерзлые грунты начинают стремительно таять, и, соответственно, это пагубно влияет на построенные на них дороги и здания. Несколько дальневосточных регионов стоят как раз на вечной мерзлоте, сюда входят Чукотка, Якутия и Магаданская область. Именно они больше остальных ощущают масштабные изменения - дороги уже начинают проседать, а здания деформироваться.
В конце 2022 года компания «Терра Тех» опубликовала данные по исследованию мерзлоты на федеральной трассе «Колыма». Мониторинг проводили на той части дороги, которая пролегает на территории Якутии - от села Чурапча до села Ытык-Кюель, на отрезке в 81 километр. В итоге были выявлены риски повреждения дорожного полотна, то есть стало ясно, что дороге угрожает деформация. «КП» - Хабаровск» решила выяснить, как дело с таянием вечной мерзлоты обстоит именно в Магаданской области, и как сильно региональные дороги и здания могут пострадать из-за глобального потепления.
ПОТЕПЛЕНИЕ ИЛИ ЧЕЛОВЕК?
Чтобы понять, как именно таяние вечной мерзлоты влияет на состояние магаданских дорог, редакция связалась с ФКУ ДСД «Дальний Восток». В ведомстве подтвердили, что потепление действительно имеет прямое воздействие на состояние грунта, однако пагубное влияние оказывает также и деятельность человека.
- По оценкам аналитиков и экспертов, в последнее десятилетие многолетняя мерзлота Магаданской области тает быстрее, чем когда-либо. Это связано с потеплением климата в Магаданской области, вызванным ростом среднегодовой температуры атмосферного воздуха на два градуса Цельсия за последние 40 лет наблюдений и техногенными процессами, такими как строительство, вырубка лесов, добыча полезных ископаемых. Указанные воздействия нарушают водно-тепловой режим грунтов, залегающих в земной коре, - рассказали редакции в ФКУ ДСД «Дальний Восток».
О том же говорит и Сергей Гулый, старший научный сотрудник института мерзлотоведения СО РАН. В беседе он рассказал, что вопросу таяния вечномерзлого грунта в нашей стране уже давно уделяется большое внимание.
- В Магадане преимущественно островное распространение мерзлоты. Изначально со строительством в 1930-1960-х годах были большие сложности, в том числе часто происходили деформации зданий. В 1971 году создали магаданский комплексный научно-исследовательский отдел, который как раз занимался вопросами по обеспечению надежности строительства в грунтах города Магадана. Специалисты проводили испытания, изучали фундаменты, в результате был сделан вывод, что самым эффективным в условиях вечной мерзлоты Магадана является свайный фундамент, - рассказывает Сергей Гулый.
ПОЧЕМУ ПРОСЕДАЮТ ДОРОГИ?
В 1960-х годах среднегодовая температура атмосферного воздуха в Магадане составляла -4,1 градуса. В 1990-х годах она уже поднялась до -3,6 градуса, а сейчас близка к -2 градусам Цельсия. Тенденция идет явно на потепление, и можно предположить, что если за последние 60 лет температура поднялась на два градуса, то еще через 60 лет она может вообще выйти на 0 градусов, а еще через 60 - даже на плюсовые температуры.
Повышение температуры воздуха даже на десятую часть градуса (а именно это и есть то самое глобальное потепление) и вместе с тем попадание теплых дождей в почву, человеческий фактор нарушают хрупкую систему равновесия между мерзлотой и возведенными на ней человеком конструкциями.
- Все это может привести к необратимой потере прочности основания земляного полотна. Поэтому на автомобильных дорогах вследствие таянья многолетнемерзлых грунтов могут возникать деформации: неконтролируемые просадки и неравномерные осадки, расползание насыпи земляного полотна, оползание и эрозионное разрушение обочин и откосов, морозное пучение и наледеобразование, - объяснили в ФКУ ДСД «Дальний Восток».
Чтобы избежать оттаивания мерзлоты и не допустить просадки дорог, специалисты предпринимают целый комплекс мер - леса и растительность пытаются сохранить, плохой грунт убирают, а воде не дают проникнуть в почву во время строительства дорог. В 2022 году институтом геоэкологии имени Е. М. Сергеева Российской академии наук (ИГЭ РАН) и ФКУ ДСД «Дальний Восток» инициированы исследования, по итогам которых в Магаданской области организуют посты наблюдений для мониторинга мерзлоты на участке федеральной трассы, проходящей именно на Колыме.
Благодаря постам специалисты получат все нужные данные по участкам, включая температуру грунта на глубине до 20 метров, влажность, плотность, толщину снежного покрова и прочее, и в дальнейшем эти данные будут использоваться как в строительстве новых дорог, так и при ремонте старых.
А КАК ЖЕ ЗДАНИЯ?
Что же касается строительства зданий на вечномерзлой земле, то здесь стоит сначала отметить, что мощность вечной мерзлоты в регионах разная. Например, в Якутии она залегает очень глубоко, до 1000 метров, а в Магаданской области от 10 до 600 метров. Соответственно, и подход к возведению зданий тоже разный, учитывающий особенности промерзания грунта и мощность вечной мерзлоты. В Якутии применяют первый способ строительства - дома ставят на так называемые «куриные ножки», это когда под домом есть пустое пространство - воздушная подушка, позволяющая воздуху вентилироваться. Это строительство подходит для вечномерзлых грунтов. Кстати, вечномерзлым грунт можно называть только в том случае, если отрицательные температуры в нем продержались не менее двух лет.
При строительстве домов на вечной мерзлоте закладывается расчетная мощность, к примеру, -3,6 градусов Цельсия. Если же грунт начнет таять, то у свай в домах изменится и несущая способность грунта, а это может как раз приводить к деформации.
- Если температура постоянно меняется с отрицательной на положительную, то эти грунты уже нельзя назвать вечномерзлыми. Они называются сезонно-мерзлыми и сезонно-талыми. Они обычно промерзают до двух-трех метров и по сезонам переходят от талых к мерзлым и наоборот, - говорит Сергей Гулый.
На оттаивающих грунтах используют второй способ закладки фундамента для домов - когда строительство проходит при допущении оттаивания грунта. То есть при проектировании строительства этот фактор учитывается, дома и дороги возводят, заранее закладывая возможность оттаивания.
- Если дома или дороги стоят на мерзлых грунтах, то при потеплении они будут таять и проседать, деформироваться, а если они изначально строились на талых грунтах, то есть если изначально это было предусмотрено, то с ними все будет в порядке. Именно чтобы предусмотреть вероятность оттаивания, проектировщики обращаются за помощью к ученым, которые проводят исследования и мониторинг, закладывают в расчеты эту вероятность оттаивания.
ГЛОБАЛЬНОЕ ПОТЕПЛЕНИЕ РЕАЛЬНО?
Еще несколько десятилетий назад заявление о грядущем глобальном потеплении считали простым мифом, сейчас же на его реальность указывают неоспоримые факты.
- В прошлом году проектировали ремонт на дороге поселок Солнечный - поселок Ола. Это небольшая по протяженности трасса. И вроде бы все изначально было спроектировано верно, но со временем начались просадки. А произошло это потому, что изменилась температура воздуха. Она повлияла на грунты. Поэтому теперь, когда мы делаем расчеты на глубину чаши оттаивания грунта, например, на 50 лет вперед, то мы уже учитываем возможные изменения климата, и как они повлияют на чашу и, соответственно, на устойчивость сооружений, - объясняет Сергей Гулый.
Самая холодная точка в Магаданской области - это Сусуман. Здесь, по словам ученого, тоже возникают проблемы с устойчивостью зданий. Изначально строительство шло по первому принципу - то есть с сохранением вечной мерзлоты. Но прошлогодние исследования показали, что уже почти 75 процентов территории Сусумана стоит на талых грунтах. Ряд зданий там уже активно деформируется.
- В одном из интервью мы обсуждали тему глобального потепления, и журналистка предположила, что, возможно, в Магадане начнут расти яблони. Категорически отрицать этого я не могу, но тенденция к этому есть. И кто знает, может, через 100-200 лет так и будет, а вместо Крыма и Краснодара люди будут ездить в отпуск к нам, в бухту Гертнера и Нагаево.
КАК И ЗАЧЕМ СОХРАНИТЬ ВЕЧНУЮ МЕРЗЛОТУ?
Отрицать тот факт, что климат серьезно меняется, уже нельзя. Но изменения подразумевают как процесс потепления, так и похолодания. По некоторым данным, с 2014 года пошел процесс похолодания, но это пока еще сильно не ощущается. Все дело в инерции, если посмотреть на процесс в общем, то по сравнению с 1960-ми годами сейчас идет потепление. Тогда температура была -4,1, сейчас же -2. Но если взять последние семь лет, то видно, что температура опять начала снижаться. Вероятно, что это может быть просто локальное похолодание, и развития в будущем оно не получит.
Еще один важный момент - это сохранение вечной мерзлоты. Исследования ученых института мерзлотоведения СО РАН показали, что там, где растут хвойные деревья, грунт продолжает сохраняться в вечномерзлом состоянии. Это происходит в том числе из-за затененности от деревьев. Такое отмечается во всем мире, в том числе в Якутии, на Колыме, на Аляске. Тень помогает грунту промерзать дальше, но как только дерево срубили, то грунт начинает интенсивно таять.
То же самое с пожарами, они напрямую влияют как на потепление, так и на таяние грунтов. Лес выгорает, и пока не восстановится и снова не нарастет, почва греется от солнца. Хорошо это или плохо - вопрос спорный. В целом для человека может быть хорошо - станет теплее, но вот для инфраструктуры такие изменения плохи, в основном из-за вероятных повреждений того, что построено человеком.
К счастью, в нашей стране есть институты и ученые, которые наблюдают за подобными процессами, разрабатывают технологии, способные учесть климатические изменения, проводят исследования и помогают выстроить взаимодействие человека с природой так, чтобы жизнь и будущее были комфортными.