65% территории страны — вечная мерзлота. На ней у нас строят города с жилыми домами, дороги и, что самое важное — газопроводы. А сейчас она тает, и пока не очень понятно, к чему это приведет для нашей страны: к беде или к расходам. «МБХ Медиа» попыталось разобраться в этом.
Обрушенные здания, поврежденные коммуникации, просевшие дороги и сломанные газопроводы. Вокруг — безжизненная, испещренная кратерами северная тундра. Это не сценарий апокалиптического фильма, это реальность, которая может грозить России, если из-за глобального изменения климата начнет массово таять вечная мерзлота.
В октябре 2016 года британская газета The Guardian выпустила материал о жителе Норильска, чей дом покрылся трещинами, а пол в квартире наклонился: угол здания тонул в тающей под фундаментом мерзлоте и деформировался, угрожая обрушением строения. Инженеры и геологи тогда говорили, что на таяние мерзлоты могут влиять техногенные факторы — Норильск, например, один из самых грязных городов России. Однако экологи утверждают: изменение климата ускоряет таяние вечной мерзлоты, ухудшая последствия для инфраструктуры. Из-за таяния грунта в Норильске деформировано уже около 60% зданий, они признаны аварийными, многие могут разрушиться. В зоне вечной мерзлоты находятся Норильск, Якутск, Салехард и Магадан, и всем им грозят подобные разрушения.
Четверть всего Северного полушария занимает земля с многолетним мерзлым грунтом. В России 65% территории находится в зоне вечной мерзлоты, ни одна страна в мире не имеет такого количества мерзлой земли. Еще наша страна — единственная, где в этих условиях существует очень развитая инфраструктура. Кроме крупных городов с населением больше 100 тысяч человек, это районы нефте- и газодобычи — на северные регионы приходится, например, около 80% добычи газа. На вечной мерзлоте стоят северные порты, регионы обслуживают железные дороги, трассы, линии коммуникации и даже одна атомная станция — Билибинская, в Чукотском автономном округе.
Вся это построено благодаря технологиям, разработанным в России. Таяние вечной мерзлоты грозит не только нарушениями инфраструктуры, но и серьезным экономическим ущербом: правительство подсчитало, что если не предотвратить процесс, ликвидация последствий будет стоить до 2,3 миллиардов долларов ежегодно.
Что такое вечная мерзлота и как на ней строят
Многолетняя мерзлота — это любой грунт, температура которого не поднимается выше 0°C как минимум два года подряд. Мерзлота состоит из двух слоев: у нее есть верхний, активный слой, который сезонно тает и замерзает обратно, и нижний, собственно, «вечно» мерзлый грунт; при этом везде соотношение активного слоя и мерзлоты разное.
Это комбинация почвы, песка и скальных пород, скрепленных вместе льдом. В зависимости от состава, мерзлый грунт обладает разными свойствами, исходя из которых инженеры подбирают способ строительства. Например, на скалистый грунт таяние мерзлоты влияет меньше, поэтому при эксплуатации фундамента допускается его оттаивание. А вот грунт, в котором преобладают почва и песок, при таянии будет деформироваться сильно.
Олег Анисимов, российский климатолог, занимающийся вопросами последствий изменения климата для вечной мерзлоты, объяснил «МБХ медиа», что фундаменты на мерзлоте, как правило, стоят на сваях, вбитых в мерзлый грунт. Каждая свая выдерживает определенную нагрузку, которая зависит от температуры мерзлоты, в которой они стоят: «Чем выше температура, тем меньшую нагрузку они могут нести, — объясняет Анисимов. — Для расчета нагрузки используют данные наблюдений за температурой мерзлоты за несколько десятков лет в прошлом и считают ее среднюю величину».
Отдельные годы могут быть слишком теплыми, «прогревая» мерзлоту больше обычного: поэтому их компенсируют, рассчитывая сваям запас прочности и добавляя большее количество несущих сооружений. По словам Анисимова, запас прочности обычно небольшой — 20-40%, в редких случаях 60%. Изменение климата может быстро свести к нулю этот запас:
«Никто раньше не думал о том, что климат меняется. Рассчитывают среднюю температуру, считая, что она не меняется, — говорит климатолог. — А при изменении климата через какое-то время возникает ситуация, когда запас прочности становится нулевым просто потому, что стало теплее».
Разрушения
По данным Гринписа, на сибирских газо- и нефтепроводах ежегодно случается около 35 тысяч аварий; примерно 21% из них — из-за механических повреждений и деформации труб. Эти аварии могут происходить именно потому, что грунт под трубопроводами размывается из-за таяния мерзлоты. Аналитики Bloomberg даже предположили, что тающая мерзлота угрожает нефтедобыче в России, и именно поэтому наша страна решила подписать Парижские соглашения о климате.
Кроме трубопроводов, многолетняя мерзлота тает и под другими объектами: жилыми и административными зданиями, железными дорогами и автотрассами. Дороги особенно уязвимы, считает Олег Анисимов: они часто пересекают зоны устойчивой и «слабой», иначе говоря, теплой мерзлоты. В каждой из них нужно строить по-своему, иначе могут возникнуть просадки или же вспучивания дорожного полотна из-за оттаивания и промерзания грунта.
Однако инженеры все еще утверждают, что чаще всего речь идет о неправильной эксплуатации: например, протечках коммуникаций, приводящих к потеплению грунта. Доцент кафедры Промышленного и гражданского строительства Института мерзлотоведения в Якутске Артем Набережный, рассказал «МБХ медиа»: в Якутске еще не было случаев, когда можно было точно сказать, что обрушения происходили в связи с изменением климата.
«Это вопрос сложный — насколько сильно влияет в данный момент изменение климата, — объясняет Набережный. — У нас сейчас подавляющее большинство объектов капитального строительства возводится на сваях. Когда здание приподнимается над землей, там получается такой проветриваемый и затененный участок, поэтому наоборот, температура под зданиями снижается при нормальной эксплуатации. У нас в республике большинство зданий получают повреждения из-за антропогенных факторов».
Тем не менее, обрушения зданий и коммуникаций происходят в северных регионах регулярно, признает Набережный. Некоторые жители даже подумывают о переселении из «аварийных» районов. Эксперт добавляет: если температура продолжит повышаться, то последствия для инфраструктуры будут серьезные. «Чем ниже температуры породы, тем она прочнее. Соответственно, если будет повышаться температура, грунт будет терять прочность, здания будут рушиться», — говорит Набережный.
Вечная мерзлота и климат
О влиянии изменения климата на вечную мерзлоту ученые говорят давно: сам Анисимов еще в 2001 году оценивал риски, которые таяние мерзлого грунта несет для инфраструктуры. В СМИ об угрозах отступления многолетней мерзлоты тоже рассказывают. В 2017 году в Сибири открылись «ворота в ад»: медиа стало известно о кратере Багатайка в Якутии — гигантской котловине, образовавшейся в ходе таяния вечной мерзлоты и стремительно увеличивающейся.
Этот кратер не единственный в Сибири, и судя по всему не последний: климатологи считают, что причины образования котловин — изменение климата. При этом сами кратеры тоже влияют на климат: нижние слои льда содержат большое количество органических веществ, хранившихся в нем по несколько тысяч лет, и вместе с их таянием наружу выходит метан и углерод, парниковые газы, повышающие темпы потепления. В конце сентября Межправительственная группа экспертов по изменению климата (МГЭИК) опубликовала доклад, в котором отметила, что сотни мегатонн парниковых газов попадут из тающей мерзлоты в атмосферу к 2100 году.
А кроме ускорения изменения климата, таяние вечной мерзлоты, считают ученые, грозит возвращением древних болезней, «законсервированных» во льду. Вспышка сибирской язвы уже была в Ямало-Ненецком округе в 2016 году: от нее погибло большое количество скота, многие люди были госпитализированы, некоторые скончались, из-за эпидемии регион больше меньше месяца находился на карантине.
Еще одним доказательством массового таяния вечной мерзлоты можно считать рост незаконной торговли останками мамонтов в северных регионах России: в Якутии деградация вечной мерзлоты обнажает дорогостоящие останки древних животных, и зафиксированный рост торговли с Китаем показывает, что ценные древности находятся все чаще.
Несмотря на это, не все экологи и климатические активисты берутся прогнозировать, как быстро будет таять мерзлота и какие последствия это будет иметь. Алексей Кокорин, руководитель программы WWF «Климат и энергетика», рассказал «МБХ медиа», что пока сложно рассчитать, с какого времени таяние мерзлого грунта станет серьезной национальной проблемой. По его словам, по «рейтингу» климатических проблем деградация вечной мерзлоты для России находится примерно на четвертом месте — после увеличения числа стихийных бедствий, ущерба для экономики из-за катастроф и изменений в сельском хозяйстве и роста пожароопасности. Олег Анисимов с ним не согласен. Климатолог говорит, что о таянии мерзлоты давно известно, вопрос в том, какие меры в связи с этим предпринимают власти:
«Как специалистам донести информацию до управленцев? У нас нередко люди, руководящие северными регионами, некомпетентны в таких вопросах. Наука свое слово сказала. Как сделать, чтобы руководители различных уровней его услышали? Сейчас слово за ними».
Что можно сделать и что не делается?
Артем Набережный рассказал «МБХ медиа», что самый эффективный способ предотвратить разрушение любого объекта на мерзлом грунте — это понижение температуры: «Для этого используют специальные приспособления, охлаждающие устройства. В теплое время года они препятствуют появлению теплого воздуха, а в зимнее время, наоборот, охлажденная жидкость из них попадает вниз. От этого массив вокруг этого устройства охлаждается».
Речь идет о термосифонах — разработках, придуманных в России для термостабилизации вечной мерзлоты. Термосифон — это такая труба, один конец которой погружен в мерзлый грунт, и на верхнем конце которого располагается специальный радиатор, усиливающий теплообмен почвы с воздухом.
Олег Анисимов говорит, что в России деньги на поддержание работоспособности газопроводов, проходящих по мерзлым грунтам, тратятся очень неэффективно, хотя технические решения способны заметно сократить число аварий:
«В России сейчас нацеленность не на предотвращение аварий на трубопроводах, а на ликвидацию их последствий, ремонт и поддержание работоспособности. Ежегодно на это тратятся сотни миллионов рублей. Постоянно все чинить может только очень богатый, дешевле в итоге вложить деньги в более качественное строительство, — рассказывает Анисимов. — Вот, например, на Аляске трубопровод длиной почти 1300 километров построили в 1977 году, и там не было ни одной аварии. Тоже на мерзлоте, и она тоже тает. В ноябре 2002 года неподалеку случилось сильное землетрясение, почти 8 баллов, но трубопровод и его выдержал. Почему нет аварий? Потому что при строительстве газопровода с самого начала был создан большой запас прочности, использовали термосифоны. За счет этого в районе трубопровода грунт более прочный. К слову сказать, термосифоны изобрели у нас в России, и они часто используются, но не везде, где нужно было бы, потому что дорожает строительство. А американцы денег не пожалели и по всему трубопроводу их поставили. Зато потом ни копейки на ликвидацию аварий не потратили».
На вопрос, почему термосифоны используются в России так редко, климатолог отвечает: «Термосифон денег стоит. А их у нас сколько ни выделяй — всегда не хватает. Ничего не изменится, пока чиновники могут выбирать, купить ли на казенные деньги себе новую служебню машину, или пару сотен термосифонов для стройки. Такова уж человеческая натура и наши российские традиции, что на первом месте всегда оказывается новая машина».
Анисимов рассказывает, что в период президентства Дмитрия Медведева было принято постановление, требующее от всех министерств подготовить к декабрю 2018 года план мероприятий по адаптации к климатическим изменениям. Однако, по его словам, большинство чиновников с задачей не справились и в лучшем случае переписали выжимки из статей ученых, не предложив конкретных действий.
Пока нефтегазовые компании ежегодно тратят миллиарды на поддержание трубопроводов, а власти регионов экономят на термосифонах, дома жителей северных территорий не только деформируются, но и разрушаются: в октябре в Салехарде посреди ночи со свай сошел жилой дом — уже второй за последний три месяца.
Редактировал Семен Кваша
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.