Вечная мерзлота России - изучай сначала. Обзор

Москва. 21 января. INTERFAX.RU - Минвостокразвития представило в Минприроды исследовательскую работу "Анализ состояния вечной мерзлоты, тенденций ее изменения и социально-экономических последствий для регионов Арктики". В подготовке приняли участие ученые РАН и ФГБУ "Гидроспецгеология". Результатом их деятельности стал проект "Концепции создания федерального объединения по изучению, мониторингу и регулированию состояния вечной мерзлоты в Арктической зоне РФ".

Документ касается одной из животрепещущих проблем современной России. Запустив очередной этап освоения Арктики, государство в 2020 году выдало грандиозный пакет преференций для новых проектов в этом регионе. Но в тот же год в Норильске произошла одна из крупнейших промышленных аварий в истории российского Севера. Она показала, что цена освоения Арктики чрезвычайно высока не только с финансовой точки зрения, но и с позиции экологии, а, соответственно, репутации страны.

На фоне споров о причинах глобального потепления вопросы сохранения природы Арктики в процессе ее экономического развития, состояние инфраструктуры в Заполярье, а также предупреждение аварий на объектах в районах вечной мерзлоты вышли на первый план.

Вечная мерзлота или криолитозона - верхняя часть земной коры, отличающаяся отрицательной температурой почв и горных пород, в большинстве случаев с наличием в них льда, переохлажденной воды и различных флюидов.

Две трети страны и минимум данных

В докладе подчеркивается, что криолитозона занимает 65% страны: "Это огромное по площади геологическое тело из горных пород различного состава и генезиса с отрицательной температурой. Одна часть находится в многолетнемерзлом состоянии и содержит лёд-цемент, тонкие ледяные прослои. Другая часть содержит не замерзающие растворы разнообразного химического состава. По площади криолитозона России больше таких стран как Канада, США или Китай". При этом данных о текущем состоянии вечной мерзлоты в России нет.

В Арктике мерзлота занимает 85% территории, ее глубина здесь достигает своих максимальных значений (до 1,5 км), а в среднем изменяется от 250 м до 400 м. В толщах вечной мерзлоты и под ней скрыта большая часть минерально-сырьевых ресурсов страны: золото, олово, ртуть, алмазы, нефть, газ... Независимо от способов и технологии добычи этих полезных ископаемых в мерзлоте происходят значительные геоэкологические изменения. В большинстве случаев они мало контролируемы, а потому опасны. Но до сих пор в России не существует ни одной государственной программы комплексного изучения вечной мерзлоты.

Собранные в прошлом веке данные о состоянии вечной мерзлоты сейчас совсем устарели. В текущем столетии ведомства не уделяли этой теме почти никакого внимания. Минприроды фактически не проводит работ мерзлотной направленности, регионального изучения в Арктике нет. Минстрой не ведет мониторинг градостроительных объектов, межвеждомственного обмена данных нет. Массивы инженерных изысканий скрыты за грифом "коммерческой тайны" и не доступны для экспертного и научного сообщества. Исследования ученых способны сформулировать лишь самые общие закономерности, поскольку экспериментальный потенциал весьма ограничен, делают выводы составители доклада.

"Страна, две трети территории которой расположены в криолитозоне, активно осваивающая сырьевые богатства северных регионов, не может не заниматься изучением проблем вечной мерзлоты или "русского сфинкса", как это явление когда-то назвали на Западе. Экологические кризисы и катастрофы наступают там, где темпы научного обеспечения значительно уступают темпам освоения", - подчеркивают эксперты.

Ни в одном федеральном законе нет упоминания о существовании в РФ вечной мерзлоты. Чтобы снизить природные риски и предотвратить экологические катастрофы, России нужны документы государственного уровня: "Концепции изучения вечной мерзлоты", федеральная программа "Криолитозона России" и закон "О вечной мерзлоте". Критически важным становится формирование наблюдательной сети мониторинга криолитозоны, делают выводы ученые.

Опасно не знать

Взаимосвязь между климатом и состоянием криолитозоны очевидна. Однако, причины изменения климатических условий, как и получения достоверных оценок последствий глобального потепления, остаются дискуссионными. Часть климатологов объясняет современное глобальное потепление преимущественно естественными причинами (в зависимости от солнечной активности, геологических процессов планеты, состоянием мирового океана и т.д.). Гораздо более многочисленные сторонники другого направления полагают - основной причиной современного потепления является антропогенное влияние.

Современная среднегодовая температура российской Арктики повысилась за последнее время в среднем на 1,4 С. "Анализ текущих климатических изменений убедительно показывает непрерывное, хотя и не монотонное, потепление климата. Повышение температуры воздуха или возрастание мощности снегоотложений вызывает увеличение глубины сезонного оттаивания, активизацию опасных криогенных процессов. Это уже сейчас приводит к снижению несущей способности мерзлых пород и представляет угрозу безаварийной эксплуатации сооружений", - отмечается в документе.

Еще одно важное следствие потепления - усиление опасных мерзлотно-геологических процессов (термокарст, термоэрозия, криогенное оплывание склонов и др.). Кроме того, усиливаются разрушения в береговой зоне арктических морей, средняя скорость разрушения берегов сейчас достигает до 3-5 м/год и более.

Естественные процессы потепления усиливаются хозяйственной деятельностью: фундаменты зданий деформируются из-за криогенных процессов, серьезные проблемы возникают при строительстве железных и автомобильных дорог, вдоль магистральных трубопроводов происходит заболачивание и, как следствие, всплывание трубы. Изменение теплового режима мерзлоты и криогенные процессы, по некоторым подсчетам, оказываются причиной 23% отказа технических систем и 29% потерь добычи углеводородов. В целом испытывают деформации около 40% всех инженерных сооружений в криолитозоне, констатируют эксперты.

Авторы доклада подчеркивают, что при строительстве объектов на вечной мерзлоте важно: "Особое внимание уделять вопросам экологической безопасности и эксплуатационной надежности, мониторингу природной среды, условию безопасного хозяйствования. Это необходимо учитывать при разработке новых нормативных документов в данной области. Следует разработать, в том числе на базе современных ГИС технологий, национальную комплексную программу мониторинга состояния криолитозоны Российской Федерации, соответствующую коллективную базу данных и аналитический центр".

Геокриологическая карта СССР была составлена по материалам, полученным 30-50 лет назад. С того времени появились новые данные, особенно многочисленные и важные на арктическом шельфе, изменился ряд геологических представлений, достигнуты успехи в теории, методологии и методике геокриологических исследований. Новую геокриологическую карту России нужно составлять с учетом актуальной информации и на основе современных технологий.

Концепция полигонов

До настоящего времени всё внимание чиновников было сконцентрировано на инженерных объектах Заполярья, вопрос о мониторинге характеристик вечной мерзлоты даже не ставился. Но кумулятивный эффект потепления климата и техногенное воздействие начали приводить к крупным авариям и к увеличению риска природопользования.

"Одна из последних таких экологических катастроф произошла весной 2020 года под Норильском, где в результате потери несущей способности мерзлых пород в основании резервуара с нефтепродуктами произошла авария и более 20 тыс. т. дизельного топлива попали в реки и наземные экосистемы. Оценки экологического и экономического ущерба достигают полторы сотни миллиардов рублей. Однако, этой аварии можно было бы избежать при своевременно организованной системе геотехнического мониторинга", - считают авторы документа.

Созданию системы мониторинга посвящена значительная часть доклада. Проанализирован опыт контроля в нефтегазовой сфере, на объектах крупного и жилищного строительства, а также ЖКХ арктических городов. В результате авторами разработана "Концепция изучения вечной мерзлоты", которая базируется на формировании сети стационаров и полигонов.

Сейчас в России действует ограниченное число геокриологических стационаров. Так в системе Минприроды функционирует всего 2 таких объекта в Арктике. Воркутинский опорный мерзлотно-гидрогеологический полигон (ведет государственный мониторинг состояния недр по Северо-Западному Федеральному округу) и геокриологический стационар Марре-Сале (оценивает Уральский Федеральный округ). Работают еще ряд профильных стационаров, но они не могут сформировать полную картину для всей страны.

Авторы документа подготовили структуру и архитектуру межведомственного мониторинга вечной мерзлоты Арктики. Суть подхода - создание системы геокриологических полигонов, имеющих собственную наблюдательную сеть, а также объединяющих все аналогичные объекты в недропользовании, транспорте, на промышленных сооружениях, в городских и муниципальных образованиях.

Предполагается, что полигоны будут организованы по единому стандарту. Они должны обладать собственной наблюдательной сетью, состоящей из опорных наблюдательных инженерно-геокриологических и гидрогеологических скважин и площадок периодического обследования. Ожидается, что информация от всех источников изначально концентрируется в региональных аналитических центрах, а после ее обработки частично передается в федеральный центр. Не исключено, что в начальный период организации системы государственного мониторинга криолитозоны Арктики функции региональных центров могут исполнять профильные научные организации (с отдельным целевым финансированием и основным штатным составом). Это позволит наиболее качественно проводить анализ получаемой информации в период становления и развития мониторинговой системы.

Учитывается и бурение опорных скважин для изучения ледяных тел, позже эти скважины планируется перевести в режим мониторинговых наблюдений. Кроме того, предлагается организация мерзлотных станций в крупных городах и поселках, формирование мерзлотных инспекций, а также работа региональных центров проектирования защиты и реконструкции зданий и сооружений. Большие перспективы связываются с применением дистанционных методов исследований от беспилотных летательных аппаратов до высоко разрешающей спектрозональной космической съемки, а также до сети спутников для космического мониторинга вечной мерзлоты.

Всего планируется создать 14 полигонов в нескольких секторах Арктической зоны: в европейской и западно-сибирской частях разместят 5 из них, а в восточно-сибирской, куда входят Якутия и Чукотка, - ещё 9. Часть полигонов требуют своей дезактивации, но при выделении средств они могут быть развёрнуты в достаточно короткие сроки: в течение 2-3 лет.

Снизить риски

Поэтапная реализации предлагаемой "Концепции создания федерального объединения по изучению, мониторингу и регулированию состояния вечной мерзлоты в Арктической зоне РФ" позволит на научной основе снизить риски возникновения экологически опасных ситуаций в Арктике, надеются эксперты.

Глава Минвостокразвития Алексей Чекунков, комментируя "Интерфаксу" итоги научно-исследовательской работы, отметил: "Эта работа, действительно, выявила слабые точки в изучении вечной мерзлоты в России. С главой Минприроды Александром Козловым мы детально обсуждали этот вопрос. Будем заниматься этой работой совместно с Минприроды, поскольку за экологию титульно отвечает министерство природных ресурсов и экологии. Совместными усилиями подготовим законопроект "О вечной мерзлоте", и внесем его в правительство в этом году".

Козлов подчеркнул "Интерфаксу", что разработка соответствующего федерального закона уже внесена в приоритетный план по правовой работе Минприроды. "Почему нужен именно федеральный закон? Потому что на данный момент ни в одном законе даже в принципе нет упоминания о существовании в стране вечной мерзлоты. В России нет ни одной государственной программы комплексного изучения вечной мерзлоты. То есть фактически мы не знаем, что происходит на большой территории, покрытой мерзлотой. Но государство должно знать, как снижать природные риски и как предотвращать экологических катастрофы, происходящие в криолитозоне", - сказал он.

"Изучение, постоянный мониторинг - это критически важные задачи, которые нужно решать, и одним каким-нибудь комплексным планом тут не обойтись. Нужна государственная позиция, прописанная в законе общероссийского значения", - заявил глава Минприроды.