Держи ноги в тепле, а землю — в холоде: зачем ученые наблюдают за вечной мерзлотой
Более 65% территории России покрывает многолетняя мерзлота. С научной точки зрения это слой грунта, температура которого держится ниже нуля в течение минимум трех лет. За ее состоянием следят с конца XIX века, но именно сейчас, в эпоху бурного энергетического развития, эта задача стала как никогда важной. О чем же может поведать вечная мерзлота тем, кто за ней наблюдает?
Сбор данных
Наблюдение за температурой и движением мерзлых грунтов в наши дни осуществляют станции Росгидромета. Нужные данные получают с помощью термодатчиков, которые помещают на глубину до 3,2 метра — туда, где находится верхняя граница вечной мерзлоты.
Таких станций в России довольно много, и расположены они во многих уголках нашей страны. С прошлого года их объединили в государственную сеть так называемого фонового мониторинга: теперь ученые собирают данные о вечной мерзлоте регулярно, накапливая информацию в течение длительного времени, выявляя глобальные тенденции изменения состояния климата и природы.
— На сегодня удалось организовать 78 пунктов фонового мониторинга из 140 запланированных. Географический масштаб впечатляющий: самый северный пункт находится на Земле Франца-Иосифа, самый южный — вблизи границы с Монголией, — объяснил заместитель директора по экспедиционной работе Арктического и антарктического НИИ Юрий Угрюмов, выступая на конференции «Нефтегазовая инфраструктура на многолетнемерзлых грунтах».
Глубина новых скважин для фонового мониторинга достигает 25 метров. В каждую погрузят целую гирлянду термодатчиков. Данные с них отправятся в центр мониторинга, развернутый в Арктическом и антарктическом НИИ, и будут доступны всем желающим. Завершить создание системы фонового мониторинга планируют в 2026 году.
По мнению заведующего кафедрой геокриологии Московского государственного университета Анатолия Брушкова, в фоновый мониторинг можно было бы включить наблюдения за толщиной снежного и растительного покрова, влажностью грунтов и глубиной их оттаивания, расширив таким образом набор параметров для отслеживания состояния вечной мерзлоты.
Арктическая смекалка
Есть еще один способ наблюдать за вечной мерзлотой — геотехнический мониторинг. Он больше распространен в России и представляет собой массив наблюдений, собранных для обеспечения безопасности перед началом строительства промышленных объектов и во время их использования. Мониторинг проводят с помощью геотехнических скважин, которых, по оценкам специалистов, по всей стране построено около 14 тысяч.
Часть таких скважин построена энергетическими компаниями рядом с месторождениями нефти и газа. Нефтяники часто работают на вечной мерзлоте, так как на этих территориях залегает до 70% запасов нефти и до 93% запасов природного газа России. Геотехнический мониторинг позволяет следить за устойчивостью северного грунта, на котором стоят постройки, трубопроводы и буровые вышки.
Мы проводим геотехнический мониторинг с помощью передовых цифровых решений. Используем автоматизированные системы, которые либо записывают данные о состоянии мерзлоты, либо сразу передают их онлайн нашим специалистам. Это позволяет накапливать информацию и оперативного реагировать на потенциальные вызовы.
Анна Курчатова
Эксперт по геотехническому мониторингу «Газпром нефти»
Собранные данные повышают безопасность и помогают специалистам выбирать лучшие технологические решения, обустраивая промыслы. Например, постройки на таких месторождениях сегодня возводят на термосваях: так тепло от строений не подогревает мерзлый грунт, что сохраняет слой вечной мерзлоты, обеспечивает устойчивость и долговечность строений. Если же этого недостаточно, используют термостабилизаторы — устройства-«холодильники», которые отводят лишнее тепло и поддерживают низкую температуру грунта.
Сейчас каждая компания, работающая в условиях вечной мерзлоты, проводит отдельный геотехнический мониторинг. На конференции ученые-геокриологи и эксперты топливно-энергетических компаний предложили объединить усилия. Это поможет усовершенствовать законодательство по сохранению вечной мерзлоты и строительству на ее территории, создать отраслевые стандарты и быстрее внедрять новые технологии, сберегающие мерзлые грунты.
