Вечная мерзлота тает: чем это грозит
Так, на острове Банкс, крупнейшем и самом западном из островов Канадского Арктического архипелага, с 1984 по 2013 год оползни стали происходить в 60 раз чаще. Эколог Гуэлфского университета в Канаде Мерритт Турецки в течение 15 лет проводит исследования в еловом лесу неподалеку от Фэрбанкса (Аляска). Она обнаружила, что в затопленной почве деревья теряют устойчивость. Следовательно, глобальное потепление валит леса.
Посмотрите фотопроект, посвященный тому, как меняется мир.
Таит глобальное потепление и другие опасности. В 2014 году в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences вышла статья, где сказано, что ученые обнаружили в вечной мерзлоте на Колыме вирус Pithovirus sibericum. Несмотря на то что грунт в этом месте был промерзшим более 30 000 лет, вирус был жизнеспособным! К счастью, паразитировал он только на амебах, не представляя опасности для человека.
Но были и другие находки. В 2016 году на Ямале вспыхнула сибирская язва. Ученые связали это с тем, что из-за аномальной жары подтаял скотомогильник и зараза выбралась наружу. В 2019 году на кладбище города Лонгйир архипелага Шпицберген начали подниматься гробы, а ведь там есть могилы жителей, умерших от испанского гриппа в 1918 году.
Грунт, перемешанный со слоями реликтового льда, Исландия
Кандидат географических наук, сотрудник Института географии РАН Николай Осокин, участвовавший в научных экспедициях в Арктику и Антарктиду, считает: если из-за таяния вечной мерзлоты какой-нибудь вирус все же вырвется на свободу, на экосистему это не повлияет. Очаговое заболевание возможно, но не более того. Тем не менее перспектива возобновления эпидемий, изменивших в свое время мир, не радует. (Ранее «Моя Планета» также рассказывала о людях, ставших точкой отсчета эпидемий.)
Очередную угрозу обнаружили ученые Геологической службы США. В 2018 году они замерили концентрацию ртути в вечной мерзлоте на Аляске. Результат их ужаснул! Оказалось, такие почвы хранят почти в два раза больше ртути, чем все остальные почвы, океан и атмосфера в совокупности. Следовательно, их оттаивание способно привести к катастрофе.
Тают не только берега: сокращаются площади ледников на островах Северного Ледовитого океана, из-за чего увеличивается количество айсбергов, постоянно меняется картина береговой линии и рельефа дна. А это доставляет неудобства морским судам.
Хозяйственное значение
Учёт многолетней мерзлоты необходим при проведении строительных, геологоразведочных и других работ на Севере.
Многолетняя мерзлота создаёт множество проблем, но от неё есть и польза. При разработке северных месторождений мерзлота, с одной стороны, мешает, так как промёрзшие породы обладают высокой прочностью, что затрудняет добычу. С другой стороны, именно благодаря мерзлоте, цементирующей породы, удалось вести разработку кимберлитовых трубок в Якутии в карьерах — например, карьер трубки Удачная — с почти отвесными стенками.
На полуострове Ямал расположен самый большой Новопортовский мерзлотник — подземное рыбохранилище с температурой, поддерживаемой естественным путём.
- Оттаивание мерзлоты
Основная статья: Утечка дизельного топлива в Норильске
Оттаивание мерзлоты в ходе глобального потепления приводит к снижению несущей способности грунта. Это, в свою очередь, ведет к потере устойчивости зданий и сооружений с возможными катастрофическими последствиями. Одна из таких катастроф произошла в районе Норильска 26 мая 2020 года, когда из-за нарушения устойчивости нефтяного резервуара произошла массированная утечка дизтоплива и последующее катастрофическое загрязнение близлежащих рек и озер.
| Глубина промерзания при средних отрицательных температурах в течение: | |
|---|---|
| Время (количество лет) | Глубина мерзлоты (м) |
| 1 | 4,44 |
| 350 | 79,9 |
| 3500 | 219,3 |
| 35000 | 461,4 |
| 100000 | 567,8 |
| 225000 | 626,5 |
| 775000 | 687,7 |
Почвы районов многолетней мерзлоты
В почвах, расположенных в зоне длительной сезонной или постоянной мерзлоты, протекает комплекс своеобразных процессов, связанных с влиянием низких температур. Над мёрзлым слоем, который является водоупором, вследствие коагуляции органических веществ может происходить накопление гумуса, так называемая надмерзлотная регенерация гумуса, надмерзлотное оглеение даже при небольшом годовом количестве осадков. Образование слоев льда (шлиров) в почве приводит к разрыву капилляров, вследствие чего прекращается подтягивание влаги из надмерзлотных горизонтов к корнеобитаемому слою. Наличием мёрзлого слоя вызван целый ряд механических изменений в почвенном профиле, таких, как криотурбация — перемешивание почвенной массы под влиянием разницы температур, солифлюкция — сползание насыщенной водой почвенной массы со склонов по мёрзлому слою. Эти явления особенно широко распространены в тундровой зоне. С криогенными деформациями связывают характерный для тундр бугристо-западинный рельеф (чередование бугров пучения и термокарстовых западин), а также образование пятнистых тундр.
Под действием мороза происходит криогенное оструктурирование почвы. Отрицательные температуры способствуют переходу продуктов почвообразования в более конденсированные формы, и это резко замедляет их подвижность. Мерзлотной коагуляцией коллоидов обусловлено ожелезнение таёжных почв. С влиянием криогенных явлений некоторые исследователи связывают обогащение кремнекислотой средней части профиля подзолистых почв, рассматривая белесую присыпку как результат мерзлотной дифференциации плазмы почвы.
Природный морозильник
Местные жители вообще давно научились приспосабливать холод для своих нужд. В Якутии, например, в частных домах специально роют погреба-лЕдники. Там отрицательная температура, и можно круглый год хранить продукты. Правда, чтобы выкопать такой погреб, нужно чуть больше времени, чем в южных широтах, потому что кроме лопаты, понадобится… огонь. То есть на участке разводят костер, чтобы грунт оттаял, затем копают дальше.
На Ямале, в поселке Новый Порт, находится самый большой в мире такой природный морозильник. В 1950-х годах под землей прорубили около 200 пещер, связанных между собой ходами, для хранения рыбы. Здесь постоянно естественным образом поддерживается температура в районе минус 12-15 градусов.
Морозильник в поселке Новый Порт
Кстати, в каждой регионе у вечной мерзлоты свой запах. «Если вы зайдете в подземный тоннель Института мерзлоты в Якутске, то почувствуете очень сильный запах органики, которая была в почве и теперь начала оттаивать и разлагаться, – рассказывает Тананаев. – А вот в тоннеле Музея вечной мерзлоты в Игарке в Красноярском крае особого запаха нет, просто пахнет сырой землей, потому что там совсем другая почва».
Музей вечной мерзлоты в Игарке
Что будет, если мерзлота растает?
Правда, ученые отмечают, что в последние годы во многих районах мира мерзлота оттаивает на большую глубину, чем раньше. «Пока мы теряем не очень много мерзлоты в год – 10 сантиметров за 20 лет примерно (да и то не везде, а только в некоторых районах Норильска или на юге Забайкалья), а в Якутии мерзлота уходит на сотни метров в глубину, даже до полутора километров», — говорит Тананаев. Но какими могут быть последствия?
«Возьмите вот пачку зеленого горошка, положите в морозильник – и она будет там лежать и выглядеть хорошо что через 10 лет, что через тысячу, – объясняет Тананаев. – Мерзлота – это такой же морозильник, в который вместо зеленого горошка положили кучу травы, листьев и торфа. Вся эта органика тает и разлагается микроорганизмами, которые в процессе жизнедеятельности выделяют метан, а под действием других процессов еще и CO2, это два основных парниковых газа».
«И чем больше мерзлоты тает, чем выше температура и еще больше мерзлоты тает. Замкнутый круг», – говорит гидролог. А в итоге среднегодовая температура понемногу увеличивается.
Электронное табло на улице Кирова в Якутске показывает минус 50 градусов
Он помнит зиму в Якутске 10 лет назад, когда целую неделю стояли 60-градусные морозы. А в последние годы – только минус 35-45. Отчасти в этом виновата урбанизация: несмотря на то, что все постройки в северных городах стоят на сваях, тепловое излучение от многоквартирных домов все равно так или иначе нагревает воздух. Грунт тает также и от любых протечек горячей воды: из-за этого дома оседают, и можно видеть трещины на фасадах, прежде всего, по оконным проемам
В конечном итоге, дом теряет теплоизоляцию (а на севере это важно), а его фундамент — несущую способность. «В Норильске в свое время из-за таких протечек снесли почти целую улицу Лауреатов», – говорит Тананаев
В природе нет ничего вечного?
Вообще говоря, называть мерзлоту вечной не совсем правильно с научной точки зрения. Сам термин «вечная мерзлота» появился только в 1920-х годах, но уже в 1950-х ученые решили, что в природе ничего вечного не бывает, и стали называть ее многолетней, объясняет гидролог из Института мерзлотоведения в Якутске Никита Тананаев. «Определили ее просто: это мерзлый грунт, который не оттаивает в течение двух и более лет». На самом деле, его верхний слой немного оттаивает летом – и тогда появляются очень интересные ландшафты.
Эти фотографии сделаны в окрестностях села Сырдах в Якутии. «Летняя» мерзлота выглядит как растаявшая шоколадка, которая стекает прямо в озеро.
Вечная мерзлота летом
Такое явление для Якутии не редкость. Здесь бывает жара более 30 градусов, и вечная мерзлота успевает разморозиться на два-три метра. Зимой все равно замерзнет обратно.
Бывают и такие районы, где под землей находится чистый лед, рассказывает Тананаев. «Эти места выглядят сверху как сеточка. На протяжении тысяч лет, зимой почва замерзала и уменьшалась в объеме, трескалась, а летом заполнялась водой, постепенно прорастая в землю узкими ледяными жилами на десятки метров в глубину. Так образуются полигональные тундры». Размеры таких полигонов небольшие, метров до 40. Их довольно много и в Якутии, и на Таймыре, и на Чукотке.
Тундра в Красноярском крае
Чистый лед – это не только полигоны. Ещё есть пластовые льды – это когда не жилы ледяные, а сплошная стена льда по берегам.
Еще эпичнее выглядят летние льды на поверхности земли: самая известная такая наледь Булуус находится в 100 км от Якутска. Только представьте: плюс 30, яркое солнце, а вы в самом настоящем царстве льда.
На Булуусе в жаркий день
Чаще всего такое природное явление можно увидеть в горах, где подземные воды, поднимаясь на поверхность по трещинам, образуют зимой наледи на реках – и они практически не тают. Самая большая в мире, Большая Момская наледь, находится в Якутии.
Мерзлотоведы изучают Большую Момскую наледь, 1973
Это ледовое поле протяженностью 26 км! Толщина льда может быть до 5-6 метров, а сверху по нему течет вода и прожигает небольшие русла. От воды лед становится ярко-голубого цвета. Летом он подтаивает, но следующей зимой образуется новый. И таких наледей в Якутии просто гигантское количество: каждую зиму в них замерзает более 50 кубических километров воды.
Заготовка воды в поселке Оймякон, 1971
Из речных льдов, кстати, до сих пор делают запасы пресной воды, ведь копать колодцы в вечной мерзлоте, прямо скажем, затея сомнительная.
Заготовка льда в протоке реки Лены, 2018
Правда, был один энтузиаст, который решил все же это сделать. В начале 19 века руководитель Русско-Американской Компании, купец Федор Шергин, решил найти воду под слоем мерзлого грунта. В итоге остановились на 116 метрах – воду так и не нашли, а шахта Шергина стала использоваться в научных целях. В 1930-х годах шахту пробурили до 140 метров и отдали Институту мерзлотоведения. Теперь в этой шахте с помощью специальных датчиков изучают изменения температуры на разных глубинах мерзлоты.
Сотрудники Якутской научно-исследовательской станции Института мерзлотоведения проводят измерения температуры в шахте Шергина, 1973
Вечная мерзлота: от Арктики и Антарктики — до Африки
Ученые считают, что образовалась вечная мерзлота 1–2 млн лет назад. Произошло это в тех районах, где климат был сухим и морозным, а толщина наземного ледникового покрова незначительной. То есть практически на всех материках. Вечная мерзлота занимает четверть суши земного шара и встречается даже в Африке! Правда, только в высокогорных районах. Единственное место, где она отсутствует, — Австралия.
В России зона вечной мерзлоты занимает 60–65% территории, в основном это Сибирь и Забайкалье: от Кольского полуострова на восток почти по Северному полярному кругу до Урала, далее на восток и на юг, за исключением юга Камчатки, острова Сахалин, Приморья и еще некоторых районов.
Посмотрите эти карты вечной мерзлоты.
Что такое вечная мерзлота? Это верхняя часть земной коры, температура которой более двух лет (и до нескольких тысячелетий) не поднимается выше 0 °C. Глубина вечной мерзлоты может превышать 500 м, а в горах — до 1500 м. Впрочем, растения приспособились к таким суровым условиям. Летом верхний слой почвы в тундре оттаивает и корни поглощают влагу. Вот только длится тепло недолго, и выживают лишь самые неприхотливые: лишайники, мхи, некоторые травы, низкорослые кустарники и карликовые деревья.
Кстати, именно на это удивительное свойство почвы и обратили внимание русские казаки, когда в XVII веке исследовали Сибирь. В сообщениях русскому царю они упоминали наличие особых таежных зон, где даже в самый разгар лета почва оттаивает максимум на два аршина
Это и была вечная мерзлота.
Привыкли к низким температурам и люди. В зоне вечной мерзлоты, например, особые требования к строительству. Чтобы дома не нагревали грунт и фундамент не оседал, их ставят на железобетонные сваи, оставляя между землей и зданием пространство для вентиляции.
Многоэтажные жилые дома в Норильске. Свайное основание зданий разработано специально для строительства на вечномерзлом грунте
Но глобальное потепление вносит коррективы в работу строителей, и тем приходится учитывать возможные колебания температур. Верхний слой грунта подтаивал летом и раньше, но зимой он замерзал опять. Теперь оттаять успевает больше, а замерзнуть — меньше.
Вечная мерзлота — это верхняя часть земной коры, температура которой более двух лет (и до нескольких тысячелетий) не поднимается выше 0 °C. Глубина промерзания грунта может превышать 500 м, а в горах — до 1500 м.
Специалисты из 26 стран, входящие в глобальную научную сеть наблюдений за состоянием мерзлоты, с 2007 по 2017 год замеряли температуру мерзлоты в Арктике, Антарктике и горных районах на глубине более 10 м. И выяснили, что за время исследований из 123 скважин потеплело в 71, а в пяти из них температура превысила 0 °C, то есть мерзлота начала таять. Лишь в 40 точках температура осталась неизменной, а в 12 — понизилась. Потеплело и в России: в Заполярье — на 0,4 °C, в Сибири — почти на 1 °C. Результаты ученые опубликовали в журнале Nature Communications.
Молодило (суккулент семейства толстянковых) в условиях вечной мерзлоты весной
Кстати, термин «вечная мерзлота» появился не сразу. Звучали и такие: многолетнемерзлые горные породы и многолетняя криолитозона — но они не прижились. Иногда вечную мерзлоту называют многолетней мерзлотой, подразумевая, что это одно и то же. Однако времена меняются, и, похоже, скоро эти понятия не будут тождественны.
Распространённость
Вечная мерзлота — явление глобального масштаба, она занимает не менее 25 % площади всей суши земного шара. Материк, где вечная мерзлота отсутствует полностью, — это Австралия, в Африке возможно её наличие только в высокогорных районах. Значительная часть современной вечной мерзлоты унаследована от последней ледниковой эпохи, и сейчас она медленно тает. Содержание льда в промерзлых породах варьируется от нескольких процентов до 90 %. В вечной мерзлоте могут образоваться залежи газовых гидратов, в частности — гидрата метана.
От 60 % до 65 % территории России — районы вечной мерзлоты. Наиболее широко она распространена в Восточной Сибири и Забайкалье.
Самый глубокий предел вечной мерзлоты отмечается в верховьях реки Вилюй в Якутии. Рекордная глубина залегания вечной мерзлоты — 1 370 метров — зафиксирована в феврале 1982 года.
Решение проблемы
Северный олень, Якутия
Тем не менее попытки решить проблему предпринимаются. В 1996 году эколог Сергей Зимов основал в Якутии Исследовательский центр вечной мерзлоты — Плейстоценовый парк. Ученый пытается воссоздать экосистему, существовавшую здесь тысячелетия назад. Эколог уверен, что на температуру почвы влияет снежный покров. Чем он больше, тем сильнее теплоизоляция, и грунт не просто не замерзает, а даже слегка подтаивает. На пастбищах температура почвы ниже, потому что травоядные животные, специально привезенные в парк, разгребают снег в поисках пищи. В результате снег теряет теплоизоляционные свойства. Поэтому, если проводить эксперимент на большей площади, потепление не просто остановится, но и сам климат дополнительно охладится.
В 2015 году 195 стран заключили Парижское соглашение, согласно которому договорились ограничить потепление 2 °C за счет снижения выбросов в атмосферу углекислого газа. Но в 2019 году эксперты ООН пришли к выводу, что, даже если прекратить выбросы уже сейчас (а это практически невозможно), катастрофы не избежать.
Ранее «Моя Планета» публиковала фрагмент программы «Угрозы современного мира» на телеканале «Наука» о глобальном потеплении и о том, как его остановить.
«Земля: следующие 5 млрд лет» — сначала Туманный Альбион превратится в снежный. Потом расширится Сахара, взорвется вулкан, исчезнет Средиземное море и останется выжженная земля. Мы решились на неблагодарное дело — предсказать будущее.
«Можно ли сейчас предположить, каким будет климат на Земле через 100 лет?» — о трех сценариях развития ситуации в дальнейшем.
«Мерзлые души» — мумии древних людей и мамонтов, сокровища, огромные кратеры, записка в бутылке и настоящая золотая рыбка. Что можно найти во льдах?
