Сохранить мерзлоту

Вот уже четверть века Арктика тает. Игнорирование последствий климатических изменений может привести к фатальным ошибкам ценой в сотни миллиардов, а то и триллионы рублей. Для минимизации рисков в Тюмени запущен проект по исследованию динамики природно-климатических условий и техносферы Арктики и Субарктики. Одно из генеральных направлений - фундаментальные исследования геологических процессов.

Усилия объединят государственный нефтегазовый университет, региональный научный центр Сибирского отделения РАН, Институт криосферы Земли, а также ряд авторитетных западных ученых - бывших соотечественников. Это профессора университетов США, Мексики Владимир Романовский, Николай Шикломанов, Сергей Седов, директор по науке норвежского Центра по дистанционному зондированию окружающей среды Игорь Эзау.

- Арктика во многом формирует глобальный климат и, в свою очередь, крайне зависит от него. Нет государства, равного России по величине арктического побережья и опыту изучения заполярных широт, - говорит Владимир Романовский.

Он, теперь житель Аляски, сравнивает самый холодный штат с Ямалом, где давно отслеживают состояние природного "морозильника". Материки разные, а процессы схожие. На Аляске за 40 лет наблюдений температура вечномерзлых грунтов повысилась в среднем на три градуса. Примеров опасной деградации участков вечной мерзлоты в нашем Приполярье также предостаточно. Сейчас наблюдается некоторое похолодание, но никто с уверенностью не скажет, что это тенденция. Профессор не советует сбрасывать со счетов прогноз повышения температуры к концу века на шесть градусов. Тогда границы ледяной подошвы отодвинутся далеко на Север, проблем будет не счесть.

В Арктике грунты крепки, надежны, пока скованы холодом. На них крепятся инженерные конструкции, трубопроводы, строения. Стоит грунту серьезно подтаять, как сваи начинают "ходить", дома перекашивает до обрушения, трубы рвет, дороги вспучивает, рельсы гнет в дугу. При мощной и продолжительной атаке тепла термостабилизаторы вряд ли выручат. А при его проникновении на глубину 2-3 метра у массивных конструкций и сооружений практически не остается шансов уцелеть. Надо будет использовать принципиально новые инженерные решения, смирившись с огромными тратами, либо уходить с подтапливаемых пространств.

- 29 процентов технических отказов, сбоев оборудования на сооружениях нефтегазового комплекса связаны с мерзлотой. Часто проектировщики не учитывают многообразие состояния грунтовых толщ, предлагают упрощенные, усредненные решения. А ведь даже в границах малого участка, измеряемого несколькими километрами, неоднократно и существенно меняются геологические, температурные, ландшафтные характеристики, структура мерзлоты разная, - подчеркивает и.о. директора Института криологии Земли Дмитрий Дроздов.

На его взгляд, отдельные инженерные коммуникации, относительно недавно построенные за Полярным кругом, уже сегодня вызывают тревогу. К примеру, уложенный зимой в глубокую траншею участок трубопровода засыпали грунтом в надежде, что, застыв, он превратится в незыблемый монолит. Однако летом вокруг насыпи скапливается талая вода, просачиваясь, превращает ее в рыхлую массу.

И ученые, и практики постоянно обращаются к карте распространения и характеристик вечной мерзлоты, к которой возникает все больше вопросов. Во-первых, говорит Дроздов, составлена карта десятилетия назад и уже устарела. Во-вторых, масштаб - один сантиметр к 25 километрам - не дает необходимой проектировщикам, строителям, промысловикам детализации. Сантиметровый квадратик на карте, как правило, окрашен в один цвет, подразумевающий определенное состояние мерзлоты. Тогда как в реальности на 25-километровой площади несколько мерзлотных зон, порой значительно отличающихся друг от друга.

В свою очередь замдиректора инженерно-технического центра надымской "дочки" Газпрома Алексей Осокин обращает внимание на устаревшие справочники для проектирования объектов в Арктике. Они не отражают устойчивый тренд потепления на Крайнем Севере, но им неукоснительно следуют. По словам Осокина, прецедент создан при обустройстве Бованенковского месторождения, когда заказчик потребовал от проектировщиков повысить резерв прочности основания фундаментов с учетом ожидаемого прироста среднегодовых температур. Назрела корректировка федеральной нормативной базы.

Он также не преминул заметить, что предприятие не заняло позицию стороннего наблюдателя относительно известной всему миру огромной воронки, образовавшейся на полуострове Ямал в 30 километрах от месторождения. Взяты на анализ образцы вод, почвы, воздуха. Специалисты готовы изучать аномалию совместно с учеными, и это не праздный интерес. Мерзлотоведы прогнозируют новые внезапные "выстрелы" газа с выбросом на поверхность гигантской массы ледяного грунта, как это произошло в ямальской тундре. Нетрудно представить последствия мощного выброса, если в его эпицентре окажутся добывающее оборудование или газотранспортные коммуникации.

Сотрудник Института криосферы Земли Марина Лейбман рассказала российским и зарубежным коллегам о промежуточных итогах исследования воронки. Судя по всему, кратер диаметром 30 метров и глубиной свыше 50, ныне почти наполовину заполненный талой и дождевой водой, образовался осенью 2013-го. Прежде с такими "дырами" ученые не встречались. Под сильнейшим давлением естественным образом скопившейся в верхних горизонтах (30-100 метров) метановой смеси ледяной панцирь объемом порядка 50 тысяч кубометров выбило, словно пробку из бутылки шампанского. Этому предшествовал десятилетний натиск тепла, пик которого пришелся на 2012 год.

По признанию академика Владимира Мельникова, раньше никто не сомневался в нерушимости слоев пластового льда. Но климатические штормы заставили вспомнить пословицу: где тонко, там и рвется. Мало понять причины природного явления, надо подыскать методы и инструменты для выявления потенциальных порывов и предотвращения внезапных выхлопов, в первую очередь на осваиваемых или уже эксплуатируемых площадках.

Между тем отечественные компании приступают к добыче углеводородов непосредственно на шельфах. А ведь в море подобные выбросы еще более опасны.