В России будет развернута национальная система мониторинга многолетней мерзлоты

Многолетняя мерзлота обладает пространственной неоднородностью, характеризуется изменчивостью, которая тесно связана с климатическими изменениями. Мерзлота влияет на другие компоненты природной среды: рельеф, гидрологические объекты, ландшафты и растительность, береговые линии. Она также оказывает значительное влияние на эмиссию парниковых газов. В многолетнемерзлых грунтах содержится почти 2 трлн т углерода — это в 3 раза больше, чем в биомассе всех лесов. Высвобождающийся в процессе таяния мерзлоты углерод может серьезно усугубить глобальное потепление, говорят ученые, а это глобальный аспект для окружающей среды.

Также многолетняя мерзлота — один из главных природных факторов, влияющих на эксплуатацию хозяйственной инфраструктуры, с которым сталкиваются при освоении территорий. Из-за таяния многолетнемерзлых пород возможны аварии на промышленных и жилищно-коммунальных объектах. Поэтому крайне важно знать, как меняются свойства таких грунтов с изменением климатических условий.

Мерзлота есть не только в арктической зоне. Две трети территории нашей огромной страны, фактически все, что за Уралом, — это зона распространения многолетнемерзлых пород. В Арктике теплеет значительно быстрее, чем в целом на планете, — примерно в 2,5-3 раза быстрее. Поэтому мерзлота во многих районах активно изменяется, формируя предпосылки для возникновения различного рода чрезвычайных ситуаций, способных нанести ущерб инфраструктурным объектам, экологии и даже жизни людей.

Наблюдения за арктической мерзлотой на станциях Арктического и антарктического НИИ (ААНИИ) в Тикси, на архипелаге Северная Земля и на научной станции «Остров Самойловский» показали достаточно стабильное положение деятельного слоя грунта — глубина протаивания увеличивалась и уменьшалась с полупериодом в семь лет. Но на остальной территории арктической зоны России выявлена практически повсеместная деградация криолитозоны.

За последние 20-30 лет температура многолетнемерзлых грунтов выросла на 0,5-2°C. Во многих районах увеличилась глубина протаивания мерзлоты, сократилась толщина и площадь ее распространения. Глобальное потепление будет приводить к росту количества осадков, а зимой в холодных регионах — к увеличению снегонакопления, снег будет препятствовать промерзанию почвы. По некоторым прогнозам, из-за роста температуры к концу XXI в. площадь мерзлоты глубиной до 3,5 м может сократиться на 37-80%. Только за последние 15 лет во многих местах зафиксированы рекордные повышения среднегодовой температуры многолетнемерзлых грунтов в верхнем трехметровом слое. При этом наибольшее потепление, свыше 0,5°С, наблюдается в самых холодных регионах — в Арктике. В более умеренных климатических условиях потепление грунта меньше либо не наблюдается. Отмечается также более позднее замерзание деятельного слоя почвы.

Мерзлота под контролем

Создание системы мониторинга предусмотрено законопроектом, подготовленным Министерством природных ресурсов РФ, который вводит понятие многолетней мерзлоты в правовое поле. Документ вносит поправки в законы «Об охране окружающей среды» и «О гидрометеорологической службе». Он разработан в рамках стратегии развития Арктической зоны РФ и обеспечения национальной безопасности на период до 2035 г.

Наблюдения за состоянием многолетней мерзлоты — это часть мониторинга окружающей среды. Это структурно организованные, пространственно распределенные непрерывные наблюдения за термическими характеристиками многолетней мерзлоты, а также сбор, накопление, обработка и анализ информации для оценки состояния и возможных негативных последствий ее изменений, прогноза дальнейших изменений. Реализацией этого уникального проекта с 2023 г. займется ААНИИ. Но уже сейчас наши ученые инспектируют первые пункты наблюдений, где будет установлено измерительное оборудование.

Базовым элементом системы станет наблюдательная сеть из 140 пунктов, где будут проводиться непрерывные автоматические измерения температуры мерзлоты на нескольких горизонтах в скважинах глубиной 30 м. Примерно каждый шестой пункт будет опорным — на таких будут регулярно следить за динамикой сезонно-талого слоя, глубиной оттаивания, влажностью грунтов. В перспективе планируются периодические наблюдения за динамикой наледей, таликов, деформациями земной поверхности.

В рамках подготовительного этапа в этом году будет проведена разработка и отработка методов и технологий организации мониторинга, рекогносцировка и выбор точек для организации первых 30 пунктов мониторинга. Учитывается и опыт ААНИИ по организации пунктов мониторинга на Шпицбергене, Земле Франца-Иосифа, Северной Земле. После дооснащения они войдут в состав создаваемой системы. Весной этого года на архипелаге Шпицберген участники экспедиции пробурили в долине Грендален тестовую скважину глубиной 25,5 м. В скважину установлена термометрическая коса, а получаемые данные о распределении температуры по глубине передаются по спутниковому каналу в институт. Пункт мониторинга позволил отработать технологии, которые впоследствии используют для создания комплексной системы наблюдений на всей территории России. Полностью создать систему мониторинга мы должны за три года.

Не на пустом месте

Пункты наблюдений обустроят на базе функционирующих гидрометеорологических станций и обсерваторий Росгидромета, что позволит существенно сэкономить силы и средства.

Сейчас идея и концепция системы утверждена. Наш институт отвечает за ее практическую реализацию. Идет предварительный этап создания системы. Наши сотрудники уже выехали с инспекцией на метеостанции и осматривают их, чтобы со следующего года приступить непосредственно к созданию пунктов наблюдения. Первые данные начнем получать в следующем году.

Важным элементом системы станет Центр мониторинга многолетней мерзлоты, который создается на базе ААНИИ. В нем соберут, обработают и проанализируют получаемые данные, которые затем будут передаваться в Росгидромет и в конечном счете будут доступны всем желающим. На основе результатов мониторинга подготовят карты с оценкой динамики пространственно-временных изменений состояния многолетней мерзлоты, сформируют прогнозы изменения состояния и возможных последствий этих изменений для окружающей среды и социально-экономического развития территорий.

Подмороженные риски

После оценки влияния этих изменений на отрасли экономики и социальной сферы соответствующие министерства и ведомства должны разработать меры адаптации. Корпоративные планы по мониторингу мерзлоты имеют крупные компании, например «Газпром», «Роснефть» и «Новатэк».

Эта работа должна проводиться на основе данных системного мониторинга в сотрудничестве с ведущими специалистами и учеными в этой области. Проект обеспечит фоновый мониторинг. Эта система, безусловно, не закроет все потребности, связанные с прогнозированием состояния мерзлых пород и возможных рисков. Но она даст важную точку отсчета для всей страны — условный ноль, относительно которого будут строиться дальнейшие исследования и сформируется общее понимание того, как меняется мерзлота. Это станет основой для принятия решений властями и хозяйствующими субъектами как в Арктике, так и в других регионах. Будет понятно, где мерзлота стабильна, где она разрушается быстрее и по каким причинам. На основе этих данных можно будет выделить самые чувствительные зоны и продолжить глубинные исследования в районах повышенного риска. Несмотря на то что в мире очень много внимания уделяется исследованию многолетнемерзлых пород, на национальном уровне такой системы нет ни в одной стране. И я, как ученый, очень рад принять участие в этой работе.

Мониторинг в складчину

У крупных компаний, работающих в арктической зоне, есть собственные уникальные системы мониторинга, созданные на линейных и технических объектах. Максимальный эффект может быть достигнут, если данные государственного мониторинга будут совмещены с данными, которые собирают компании. Правда, в этом случае возникает важный вопрос корреляции данных. Параметры и средства наблюдения государственной системы будут регламентированы и едины. Но надо определиться с принципами сравнения данных из иных, уже действующих систем. У «Газпрома», например, вдоль газопроводов нет сети 30-метровых скважин — они просто не нужны. Но компания собирает огромный массив иных данных. Также важны средства проведения измерений, которые каждая компания выбирает самостоятельно. Будем договариваться и придумывать, как их сравнивать, каталогизировать, чтобы потом каждый из интересантов имел к ним доступ. Данные должны быть максимально доступны и открыты для всех, как сейчас это происходит с климатической информацией Росгидромета. Таким же путем, думаю, надо пойти с данными наблюдений за состоянием мерзлоты.-