RF taber årligt omkring 11 kvm. km land på grund af smeltende permafrost

Indholdsfortegnelse:

RF taber årligt omkring 11 kvm. km land på grund af smeltende permafrost
RF taber årligt omkring 11 kvm. km land på grund af smeltende permafrost
Anonim

Permafrost dækker 65% af Ruslands område, al konstruktion i Arktis, Sibirien og Fjernøsten var bogstaveligt talt baseret på det. Men i de senere år er dens pålidelighed kommet i tvivl på grund af klimaændringer. Den nyligt lancerede Big Norilsk Expedition of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences (SB RAS) sætter en af sine opgaver til at teste styrken af strukturer og jorden under dem. Direktøren for P. I. Melnikov SB RAS Mikhail Zheleznyak.

Image
Image

Hvilke opgaver stiller instituttet sig til i den ekspedition, der er begyndt?

- I ekspeditionen er Permafrost Instituttets opgave at karakterisere og vurdere tilstanden af sæson- og permafroststen på ingeniørfaciliteters område, i olieudslipningszonen og i det område, der ikke er udsat for forurening. Baseret på de materialer, vi modtager under feltforskningen, lad os se, hvordan betingelserne for permafrost har ændret sig. I nærvær af materialer fra tekniske og geologiske undersøgelser og udførte undersøgelser vil vi forsøge at give vores vision om årsagerne til ulykken.

Hvordan vil feltarbejdet se ud? Hvor skal du tage prøver?

- To forskere fra vores institut deltager i ekspeditionen. Vi vil udføre boreoperationer, temperaturobservationer i brønde, udføre ruteobservationer, tage prøver under boring, karakterisere kryogene processer. Det er nødvendigt at estimere dybden af sæsonoptøning og temperaturen på sten i baggrundsområderne og på placeringen af nødstrukturen.

Hvilke oplysninger har instituttet om permafrost i Norilsk i dag? Hvornår var sidste gang sådan forskning blev udført der?

- Vores institut har en permafroststation i Igarka, det er ikke så langt væk. Sidste gang vores kolleger arbejdede i Norilsk var for tre år siden. Jeg arbejdede i regionen i 1980'erne og undersøgte permafrost og geotermiske forhold. I 1990'erne var der et laboratorium for Permafrost Institute i Norilsk, der omhandlede stabiliteten i ingeniørstrukturer. I 2007 og 2013 kom jeg til Norilsk, vi diskuterede problemerne med bebyggelsens bæredygtighed med bymyndighederne. Generelt er permafrostbetingelser velkendte for os.

Umiddelbart efter ulykken var der forslag om, at smeltningen af permafrost var skyld i ulykken. Er du enig i denne foreløbige vurdering?

- Jeg kan ikke sige det, før vi får materialerne. Ulykker er jo sket før, hvor der ikke var en sådan opvarmning i Arktis. Årsagerne kan variere. Det er nødvendigt at se på permafrost-jordforholdene, tilstedeværelsen af underjordisk is i dem. For hvis jordbunden ikke er ismættet og ikke aftager, så kan årsagen til ulykken være helt anderledes, for eksempel i tilstanden af strukturenes materialer. I dag siger de, at årsagen kan være smeltningen af permafrosten, ødelæggelsen af betonbasen, kapaciteten, der brister fra seismiske vibrationer, der pumpede væsken i lageret osv. Men det er alle versioner. Du skal forstå årsagerne, og dette kan virkelig gøres.

Hvordan er situationen med permafrost i Rusland? Hvor meget smelter og falder det i de seneste årtier?

- Der sker klimatiske ændringer, som vi alle føler, og endda ændringer i gennemsnitlige årlige lufttemperaturer er en af indikatorerne, men ikke den eneste, der siger, at for Norilsk, Taimyr -regionen i løbet af de sidste 40 år er temperaturen steget med halvanden grad. Generelt er der regioner i Rusland, hvor den gennemsnitlige årlige temperatur steg med tre grader i denne periode. Dette påvirker selvfølgelig også jordforholdene. På den anden side er der Le Chatelier-Brown-princippet, og det naturlige miljø reagerer på ydre påvirkninger. Det vil sige, at hvis temperaturen stiger, er der ændringer i overfladebetingelserne for varmeoverførsel. Denne reaktion er ikke den samme overalt; den afhænger af landskabsforholdene. For eksempel i det centrale Yakutia var der intens nedsynkning i åbne områder uden skov, hvor udviklingen af klipper fra iskomplekset var tæt på overfladen. I skovområder er disse fænomener ubetydelige eller ikke observeret. Det vil sige, at reaktionen på klimaændringer er helt anderledes, selvom der utvivlsomt er det. Et eller andet sted er det svagt, men et sted i 40 år er det slet ikke synligt. Snedække og regimet for dets ophobning har stor indflydelse på tilstanden af frosne jordarter.

Hvor meget har permafrostområdet reduceret i Rusland i løbet af de sidste årtier?

- Jeg har svært ved at sige et præcist skøn, for i forskellige regioner falder permafrosten tilbage på forskellige måder. Vi kender ikke vores sydlige permafrostgrænser klart. Generelt optager permafrost 65% af Ruslands område. Jeg tror, at det i de sydlige regioner i permafrostzonen er forsvundet med 2-3% af territoriet, ikke mere. I store områder er det øverste lag af optøning af sommer steget, men under de frosne lag ligger det ikke forsvundet.

Er der nogen områder i Rusland, hvor der ikke er optøning af permafrost, og der ikke mærkes klimaændringer der?

- I det centrale Yakutia, i nogle landskabszoner, i visse skovsamfund, stiger lufttemperaturen, plantesamfund ændres, og reaktionen af en stigning i dybden af sæsonoptøning eller en stigning i temperaturen på klipper observeres ikke.

Hvorfor?

- En gang hvert tredje til fjerde år er der vintre, når sne, som er en god varmeisolator, falder meget senere. Lave lufttemperaturer, fraværet eller lav tykkelse af snedækket bidrager til afkøling af jordbunden i denne periode.

Der er særlige områder i Verkhoyansk-regionen i Yakutia, hvor der i løbet af de sidste otte år i det øverste fem meter lag af jorden endda har været et fald i temperaturen med to tiendedele af en grad. Desuden blev dette fænomen bemærket ikke på et tidspunkt, men på ti forskellige dele af reliefen. Dette registreres af vores automatiske stationer, som bestemmer temperaturen fire gange om dagen og akkumulerer 1600 målinger om året. Dette giver dig mulighed for at vurdere temperaturforholdene i forskellige årstider.

Hvor mange sådanne observationsstationer har du?

- Der er omkring 60 sådanne observationsstationer eller steder i det østlige Sibirien, hvor målinger konstant udføres, men de har ikke en ensartet arealfordeling og dækker ikke alle landskabsforhold. I dag udvikles der et program til at skabe et overvågningssystem i Arktis, og jeg håber, at Ministeriet for Udvikling af Fjernøsten vil støtte det. Hvis du placerer 70 punkter jævnt i alle landskabszoner, får du et godt observationsnetværk.

Hvornår forventer du at modtage programmet?

- Programmet skal forelægges regeringen i december 2020. Desuden vil spørgsmålet blive besluttet, hvem der skal udføre det, bore, overvåge. Det er planlagt, at dette bliver et statsejet netværk. Spørgsmålet er, i hvis jurisdiktion? Undergrundsbrugere, økologer, geologer, meteorologer? Jeg tror, at det vil tage ti år at oprette et observationssystem i hele permafrostzonen.

Det, vi har, er videnskabelige stationer, der er oprettet for at løse et eller andet problem, ofte for lovende mineralforekomster. Imidlertid er ikke alle undergrundsbrugere klar eller tillader oprettelse af sådanne observationsplatforme på deres territorier. Vi deltager i videnskabelige tilskud, og hvis vi vinder, bruger vi midler til at købe udstyr og oprette observationssteder. På budgettet for videnskab i dag er der ingen finansiering til oprettelse af normale stationer.

Er der steder, hvor tykkelsen af permafrostlaget er faldet og ikke længere tillader opbevaring af byggestabler?

- Selvfølgelig er der sådanne eksempler, for eksempel i Transbaikalia, i Chita. Der var funderet projekter på frossen grund. På nuværende tidspunkt er denne permafrost i nogle områder forringet. Men for at være ærlig og ærlig, udøves den større indvirkning på bygninger og konstruktioners stabilitet ikke af permafrosten, men af driftsbetingelserne. Konstruktionen af ingeniørstrukturer skaber et specifikt naturligt og teknisk system. Hvis for eksempel i Yakutsk den gennemsnitlige årlige jordtemperatur nu er omkring 2, 5–3 grader, så under korrekt fungerende ventilerede underjordiske huse på bunker, er jordtemperaturen minus 3, 5–4 grader. Det vil sige, at en velfungerende ventileret undergrund selv er et teknisk kølesystem.

Hvad angår Norilsk, er der forskellige forhold. Ventilerede undergrunde fungerer ineffektivt på grund af betydelig sneansamling, som ikke tillader kold luft at cirkulere under bygningen om vinteren.

Kræver stigningen i den gennemsnitlige årlige temperatur og optøning af permafrost ændringer i bygningsregler og -bestemmelser?

- Den nuværende ændring i klimaforholdene for en række regioner, herunder Jakutsk, har ikke katastrofale konsekvenser, hvis disse ingeniørsystemer normalt drives og forsynes med kontrol af undergrunds tilstand. Bygninger og strukturer er designet til en bestemt levetid. For eksempel er et stenbolighus i 50–70 år. Hvis der er et system med normal kontrol over en teknisk struktur, kan der i tilfælde af ændring af kontrolparametrene træffes forebyggende beskyttelsesforanstaltninger, som gør det muligt at opretholde driftsbetingelser i en bestemt periode. Men desværre er der ofte ingen sådan kontrol. For eksempel rapporterer medierne, at et hus i Jakutsk kollapsede på grund af optøning af permafrost. Faktisk er årsagen til denne ødelæggelse en anden - fejlbehandling, som er forbundet med forkert betjening af den ventilerede undergrund (om sommeren er der en ophobning af vand, om vinteren - dannelse af is) og som følge heraf ødelæggelse af støttestrukturer. Ofte er fundamenterne for nogle huse i en fordybning mellem fundamenterne til andre strukturer rejst omkring dem, der dannes en dræningshul, som også er dårligt ventileret om sommeren, og under disse forhold dannes en taliksone. Den øgede luftfugtighed under disse strukturer påvirker strukturer, bunker, bjælker, som falder sammen, ophører med at bære de planlagte belastninger - kollaps forekommer. Permafrost er et "konservativt miljø" og giver os mulighed for at have tid til at tænke, hvis vi styrer, hvad der sker, og ikke venter på, at bygningen falder sammen. Det er ikke nødvendigt at lave tragedier fra smeltning af permafrost, du skal holde øje med strukturerne.

Hvordan vurderer du forringelsen af infrastrukturen i det fjerne nord?

- Sandsynligvis vil det blive bedre udført af tjenester, der overvåger slid. Jeg kender forskellige numre, som professionelle mennesker ringer til. De mener, at forringelsen af bygninger og strukturer har nået omkring 60%. Nogen tror, at sliddet er højere. Det er bedre at evaluere en bestemt by eller landsby. Afskrivninger afhænger af driftsregler og bygnings forældelse. Hver bygning er trods alt designet til en bestemt periode. Nogle bygninger kan eksistere i halvanden gang, der er afsat til deres drift. Dette skyldes de korrekte driftsbetingelser.

Er der opstået nye materialer og teknologier i konstruktionen, der ikke er bange for permafrost -optøning?

- Der er nye materialer og udvikling af nye pæledesign. Begyndte at bruge bølgepæle, der har et stort fryseområde med jorden i samme dybde som glatte bunker, forskellige varmeisolerende materialer er meget udbredt. Det er helt indlysende, at en og samme struktur ikke kan bruges i hele det fjerne nord, fordi klima- og jordforhold er forskellige. Dette tages i betragtning i designbeslutningerne for hvert område. I dag opføres bygninger i flere etager. Hvis i Yakutsk for 40 år siden blev ti meters pæle betragtet som dybe, nu ligger bunkerne begravet 15-16 m, hvilket afhænger af belastningen. Ved at skabe en sikkerhedsmargin, ved at øge frysearealet for de hængende bunker, undgår vi faren for, at bygninger ødelægges. Et af de alvorlige problemer med byggeriet i nord er naturligvis beton, som begynder at smuldre af betydelige temperatursvingninger. I pæle og andre armerede betonkonstruktioner udsættes jernarmering, som begynder at ruste, hvilket igen fører til deres ødelæggelse. I dag dukker nye betonkvaliteter op og udvikles. I vejbyggeri begynder blødgørere og tilsætningsstoffer at blive brugt til at modstå barske forhold med høje temperaturområder.

Hvor permafrost er permafrost? Er der nogen skøn over hendes alder?

- For en person er hendes alder sammenlignelig med evigheden. Der er områder, hvor permafrost ikke er optøet i næsten 2 millioner år. Dette er Kolyma -lavlandet i den nordlige del af Yakutia. Dens tykkelse er der 500–600 m. I perioder med opvarmning optøede den over og under, men i den midterste del overlevede den i mere end 1,9 millioner år.

Hvor farlig er smeltningen af permafrost for kysten af Det Arktiske Ocean, hvor kysten, der smuldrer, trækker sig tilbage? Hvor meget jord taber vores land?

- Medarbejdere på vores institut overvåger permafrost i hyldezonen i Ishavet og kystprocesser. Kystens tilbagetogshastigheder varierer fra en til to til 30 m om året og afhænger af kyststrukturen. Den gennemsnitlige tilbagetrækningshastighed ved bredden af Laptev og det østsibiriske hav er 0,8 m om året, og arealet af tabt jord i den moderne periode er 10,7 kvadratmeter. km om året.

På de gamle kongekort kan du se øer, der ikke længere findes …

- Helt rigtigt. Der er sådanne øer. Selv i mit liv er flere øer forsvundet - det er øerne Semenovsky, Vasilievsky, Figurnin.

Anbefalede: