Примерно 65 процентов территории России занимает вечная мерзлота, на состояние которой влияют изменения климата.
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 электропередачи, взлётные полосы аэропортов, амбары для хранения техники, резервуары с топливом и многое другое.
По словам старшего научного сотрудника ИНГГ СО РАН кандидата технических наук Игоря Владиславовича Михайлова, в августе 2021 года на совещании при президенте РФ отмечались актуальность и значимость создания комплексной государственной системы мониторинга состояния криолитозоны. По некоторым данным, более 40 процентов инфраструктурных объектов Российской Арктики разрушаются из-за деградации вечной мерзлоты, вследствие чего наша страна несёт 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, — говорит учёный. — По одной из версий, из-за деградации мерзлоты произошла и экологическая катастрофа в Норильске в мае 2020 года: сваи накренились, и 20 тысяч тонн дизельного топлива вылились в окружающую среду».
По мнению Игоря Михайлова, сократить убытки и избежать катастроф можно за счёт своевременного мониторинга и прогнозирования состояния вечной мерзлоты. Существующий на сегодняшний день способ наблюдения за состоянием вечной мерзлоты -температурный мониторинг — даёт лишь локальную информацию только из тех мест, где пробурены скважины, что может не отражать реальное состояние многолетнемёрзлых пород на исследуемой территории. Принципиальное ограничение этого метода в том, что тепловая волна достигает датчика с большим опозданием — через недели или даже месяцы, за которые с мерзлотой могут произойти дальнейшие изменения.
В сообщении, опубликованном в газете «Наука в Сибири», говорится, что учёные Института нефтегазовой геологии и геофизики имени А. А. Трофимука СО РАН впервые разработали метод для мониторинга состояния вечной мерзлоты, который основан на периодическом измерении сигналов импульсных электромагнитных зондирований. Проходя через породу, эти сигналы меняются в зависимости от того, является ли она мёрзлой или оттаявшей. То есть на датчики влияет не температура, а удельное электрическое сопротивление пород, которое, в свою очередь, зависит от температуры.
«Изучая диаграммы этих сигналов и производя инверсию данных, мы делаем выводы, что граница с вечномёрзлыми породами поднимается, опускается, или образуется талик, который может быть опасным для промышленных и гражданских сооружений», — объясняет ведущий научный сотрудник ИНГГ СО РАН доктор технических наук Марина Николаевна Никитенко.
В публикации также говорится, что разработанный в ИНГГ геофизический метод не отменяет температурных способов мониторинга вечной мерзлоты, но позволяет их дополнить. Чем больше разной информации будет об одном и том же объекте, утверждают сибирские учёные, тем более точно и разносторонне можно его описать.
В планах исследователей — испытание электромагнитных датчиков в условиях реальной вечной мерзлоты. Например, на острове Самойловский в дельте реки Лены.
В создании соответствующей геофизической аппаратуры заинтересован НИИ измерительных приборов — Новосибирский завод имени Коминтерна. Также будут продолжаться лабораторные исследования, призванные связать температуру с удельным электрическим сопротивлением, которое может определять созданный прибор.
Исследования выполняются при поддержке гранта Российского научного фонда.