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.
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».
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.
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».
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