Ученые МГУ рассчитали, как снег повлияет на мерзлые грунты Норильска к 2060 году

Исследование по 11 скважинам у шлаковых отвалов: расчистка снега охлаждает грунт на двухметровой глубине на 1,5 градуса, а растения меняют температуру почти незаметно.

Учёные МГУ имени М.В. Ломоносова выяснили, как может измениться состояние грунтов в Норильском промышленном районе к 2060 году. Земля здесь большую часть года скована мерзлотой. Исследователи пробурили и изучили 11 скважин в районе шлаковых отвалов и построили компьютерную модель. Она учитывает не только потепление климата, но и влияние снега и растений.

Сначала по данным измерений температуры в скважинах и описаниям образцов грунта восстановили состояние мерзлой толщи на конец 2023 года. Затем рассмотрели несколько сценариев: от мягкого, при котором выбросы парниковых газов быстро сокращаются, до жёсткого, где ископаемое топливо продолжают активно сжигать. Снег в расчётах могли регулярно убирать, оставлять как есть или искусственно накапливать. Надземную часть растений — удалять, сохранять или усиливать. Подземный торфяной слой во всех вариантах оставался неизменным.

Сильнее всего на температуру влияет снег. Если его регулярно расчищать, грунт на глубине двух метров к 2060 году будет в среднем на 1,5 градуса холоднее, чем при естественном снегонакоплении. Снег работает как одеяло: зимой он не даёт земле отдавать тепло. В самом жёстком сценарии, без уборки снега, к 2060 году среднегодовая температура на этой глубине вырастет на 1,81 градуса по сравнению с 2024 годом. В пяти из одиннадцати скважин она станет неотрицательной, и мерзлота начнёт терять устойчивость. При расчистке снега температура останется ниже нуля во всех скважинах.

Растения влияют заметно слабее. Удаление надземной части повышает температуру на глубине двух метров на 0,035 градуса, а усиленный рост понижает её на 0,019 градуса. Это объясняется тем, что менялся только надземный покров, а торфяной слой, который играет главную теплоизолирующую роль, во всех вариантах оставался одинаковым.

Лёд в грунте тоже реагирует на потепление. При жёстком сценарии годовой минимум расчётного ледового запаса к 2060 году уменьшится примерно на 9,65 процента, основные потери придутся на верхние десять метров. Общее количество воды меняется мало: она в основном переходит из льда в жидкое состояние и перераспределяется по глубине. Глубина сезонного протаивания при жёстком сценарии вырастет в среднем на 1,13 метра. Если снег расчищать, она уменьшится на метр по сравнению с естественным снегом. Нижняя граница мерзлоты сдвинется вниз в среднем на 0,27 метра, то есть глубинные слои прогреваются заметно медленнее. Но именно верхние метры определяют, насколько надёжно на мерзлоте стоят здания и сооружения.

Для строителей исследование даёт ориентир. Если основание проектируется с расчётом на сохранение мерзлоты, заранее нужно просчитать, как на него повлияют расчистка или накопление снега вокруг объекта. Если предполагается оттаивание грунтов, температурные профили помогут оценить, на какую глубину и как быстро пойдёт прогрев. Авторы подчёркивают: результаты — предварительная оценка для конкретной площадки, а не готовый проект. Для расчёта деформаций конкретного здания понадобятся дополнительные инженерно-геологические данные. Результаты опубликованы в журнале «Арктика и Антарктика».

Поиск