Гигантские снегоотвалы, которые повсеместно красуются в разных уголках Большого Норильска, преимущественно во дворах многоквартирных домов, способствуют таянию (растеплению) вечной мерзлоты. Из-за этого страдают фундаменты зданий и сооружений, а также создается реальная угроза образования провалов. Еще один негативный маркер для деградации мерзлотных грунтов в городе – «остров тепла». Таковы предварительные выводы участников Третьей зимней полевой школы Заполярного государственного университета.
Что еще выяснили ученые и какие вызовы стоят перед агломерацией Норильск – Дудинка, – в материале «Сибирского.Новостного».
Мина замедленного действия
На Крайнем Севере снежный покров напрямую влияет на температурный режим мёрзлых пород и, как следствие, на состояние многолетней мерзлоты. Сначала – это охлаждающий эффект за счет альбедо, то есть отражения солнечных лучей, затем – отепляющий из-за низкой теплопроводности снега. Если по-простому, то чем мощнее сугробы, тем теплее под землей. Если перенести всё это в реалии Норильска, то чем лучше город чистят от снежной массы, тем холоднее мерзлота.
По поводу уборки к коммунальным службам практически нет вопросов – чистят постоянно, регулярно и тщательно, можно сказать, «вылизывают» дороги, тротуары, общественные пространства и территории. Но есть один нюанс – это горы снега во дворах, высота которых иногда достигает высоты трехэтажного дома.
«Снегоотвалы, которые из года в год находятся в одном и том же месте во дворах, приводят к образованию таликовой зоны под асфальтом. Самую серьезную угрозу устойчивости зданий несут сугробы, которые непосредственно прилегают к домам», – пояснил «Сибирскому.Новостному» кандидат геолого-минералогических наук, директор научно-исследовательского центра технологий строительства и мониторинга зданий и сооружений Арктики ЗГУ Павел Котов.
Таликовые зоны, о которых говорит эксперт, – это растаявшие участки почвы или горной породы в области вечной мерзлоты, имеющие температуру выше 0 градусов Цельсия. Такие места угрожают всей городской инфраструктуре: устойчивости зданий и сооружений, состоянию дорог и коммунальных систем. Добавьте сюда возможные просадки грунтов или образование провалов в местах, где живут и работают люди, учатся и играют дети. А ведь всё это Норильск уже проходил и проходит прямо сейчас – в городе более 110 домов на мерзлотном контроле, и снежные горы возле них живучести им не добавят.
Островки небезопасности
Еще один довольно тревожный тренд для Норильска – увеличение среднегодовой температуры в его границах. Город и его среда создают так называемый эффект «острова тепла».
«При таком эффекте температура в черте города на несколько градусов выше, чем за его пределами. Эти острова могут влиять на атмосферные осадки и на наш термический комфорт, на население. Там очень много разных последствий. Поскольку в городе теплее, это снижает затраты на отопление зданий. В этом плане есть плюсы. С другой стороны, усиливаются процессы деградации вечной мерзлоты», – поясняет кандидат географических наук, научный сотрудник Института физики атмосферы РАН, старший научный сотрудник научно-исследовательского вычислительного центра МГУ имени М.В. Ломоносова Михаил Варенцов.
При этом если в городах средних широт «остров тепла» сильнее летом, то в Норильске – зимой, и по своей интенсивности он приближается к крупным мегаполисам: в зимний период в центре города в среднем на 1,7 градуса теплее, чем за его пределами, а в отдельные дни разность температур может достигать 10 градусов.
Как выяснили участники Полевой школы, в Норильске эффект «острова тепла», в частности, усиливает озеро Долгое. Водоем частично не замерзает из-за того, что вода из него используется для охлаждения агрегатов ТЭЦ, что и вызывает отепляющий эффект.
«За счет этого возникает одна интересная особенность – обычно "остров тепла" сильнее всего в геометрическом центре города, а в случае Норильска он смещается в сторону озера», – объясняет Варенцов.
Все эти теплые «острова» и «островки» ускоряют процессы растепления мерзлоты и снижают устойчивость грунтов. Потому жилые дома и другие строения возле озера Долгого, по сути, находятся в потенциальной зоне риска.
Расчеты и модели
Данные, которые уже собрали участники Полевых школ, лягут в основу точного научно обоснованного математического моделирования и прогнозирования изменений мерзлоты до 2050 года.
«Расчеты показывают, что на разных мерзлотных полигонах в пределах изучаемого района динамика температурного режима грунтов будет различной с 2025 по 2050 годы. Например, на полигоне в районе Оганера температура грунта повышается на 1,5 градуса Цельсия, но мерзлота всё равно будет иметь низкие отрицательные температуры», – сообщил Павел Котов.
Между тем, по словам ученого, ближе к Дудинке мерзлота «потеплеет» почти на 1 градус, но там уже пойдут процессы многолетнего оттаивания с образованием таликовой зоны в верхней части разреза и заглублением кровли мерзлоты на 6 метров. Всё это приведет к неизбежному изменению рельефа. Это и бугры из-за пучения, высота которых может достигать 30 метров, и термокарстовые воронки, провалы и овраги, которые могут заполняться водой и превращаться в озера. Только представьте все эти процессы в городской черте. Потому такое долгосрочное моделирование поможет, например, при проектировании и строительстве зданий и сооружений, без которых заявленная реновация и развитие Норильска и Дудинки может пойти совсем не по плану.
Что касается снегоотвалов в норильских дворах, то данные, которые собрали ученые за три года, они готовы предоставить коммунальным службам. Это поможет оформить рекомендации: где, как и в каком количестве складировать снег, чтобы уменьшить негативную нагрузку на мерзлоту, а также рассчитать, сколько циклов необходимо выдержать, чтобы мерзлотные грунты восстановились. Вопрос: воспользуются ли ими городские чиновники?
Фото автора