​В октябре участники международной экспедиции на научном судне "Академик Мстислав Келдыш" зафиксировали в Восточно-Сибирском море рекордный выброс метана. Ученые отмечают, что это не единичное явление, а часть масштабного процесса дегазации недр Арктики, связанного с истончением слоя вечной мерзлоты в условиях потепления. РИА Новости вместе с экспертами разбирается, к каким последствиям для планеты приведет неконтролируемая эмиссия метана и какие риски при этом возникают.

Зачем нам нужна мерзлота

До 65 процентов территории России покрыты многолетней мерзлотой, а более 80 процентов всей подводной мерзлоты мира находятся на российском шельфе. От ее стабильности напрямую зависят перспективы экономической деятельности в Арктике. Ведь на вечной мерзлоте, всегда считавшейся надежным фундаментом, стоят многоэтажные здания заполярных городов, шельфовые буровые платформы и портовые сооружения, по ней проложены нефте- и газопроводы, автомобильные и железные дороги. Таяние многолетней мерзлоты приведет к тому, что вся эта инфраструктура будет нарушена.

Среднегодовые температуры растут в большинстве регионов планеты, особенно быстро — в Арктике. Если температура по земному шару за последние полтора столетия выросла в среднем на 0,8 градуса Цельсия, то в Арктике — на пять градусов. Многолетняя мерзлота быстро тает, и ее верхняя граница опускается все ниже. Особенно активно это происходит на шельфе, где мерзлота круглый год находится в контакте с теплой водой, а не с холодным атмосферным воздухом.

Под мерзлотой находится слой осадочных пород. По данным сейсмических исследований, которые проводят в регионе ученые из Российской академии наук и компании-недропользователи, такие как "Роснефть" и "Газпром", этот слой сильно насыщен газами, прежде всего метаном. По ослабленным зонам разломов газ пробивается к поверхности и выходит на дне моря в виде сипов — газовых фонтанов различной мощности.

Метан в газонасыщенный осадочный слой поступает из залегающих ниже залежей газогидратов или из других, еще более глубинных источников. Среди ученых существует мнение, что под арктическим шельфом скрыты гигантские залежи газогидратов. При повышении температуры и уменьшении давления они разлагаются на газ и воду. Высвобождение газа сопровождается значительным повышением давления, что может приводить не только к выдавливанию метана вверх по разломам и трещинам, но и к взрывным событиям.

Под прицелом климатического ружья

Метан — сильнейший парниковый газ, примерно в 30 раз более эффективный, чем СО2. Сегодня концентрация метана в атмосфере составляет около двух частей на миллион. При таких значениях вклад метана в глобальный парниковый эффект оценивается Межправительственной группой экспертов по изменению климата (IPCC) при ООН на уровне 30 процентов от вклада СО2.

Если всего два процента метана, скрытого в залежах арктических газогидратов, попадут в атмосферу, концентрация его в воздухе увеличится в два-три раза и его роль в парниковом эффекте сравняется с углекислым газом, против выбросов которого сейчас призывает бороться все мировое сообщество. Кроме того, выбросы метана приводят к возникновению так называемой петли положительной обратной связи: по мере того как планета нагревается, высвобождается больше метана, который еще больше усиливает глобальное потепление.

Основной риск заключается в том, что при дальнейшем прогреве Арктики и освобождении арктических морей от поверхностного льда может произойти резкое разрушение слоя мерзлоты и в атмосферу единовременно будет выброшена огромная масса метана, что отразится на климате не только арктического региона, но и планеты в целом. Описываемый сценарий в научной литературе называют "метангидратным ружьем" или "метановой катастрофой".

Слишком дорогой газ

В 2013 году экономисты из Великобритании и Нидерландов оценили возможный глобальный ущерб от "метановой катастрофы" в 60 триллионов долларов, что сопоставимо с размером мирового ВВП за год. Речь идет о потерях в сельском хозяйстве, связанных с засухой, а также о ликвидации последствий штормов, пожаров и подъема уровня моря. При самом экстремальном сценарии, предусматривающем, что пять-десять процентов метана из газогидратов, залегающих под дном морей Восточной Арктики высвободится в атмосферу в течение ближайших десяти лет, температура на планете увеличится на три градуса. А это уже климатическая катастрофа.

Свои расчеты европейские экономисты основывали на данных по эмиссии метана на шельфе восточно-сибирских морей, опубликованных в 2010 году российскими учеными во главе с членом-корреспондентом РАН Игорем Семилетовым, руководителем Международной лаборатории исследований углерода арктических морей при Томском политехническом университете.

Игорь Семилетов уже 15 лет возглавляет с российской стороны международную научную группу по изучению процессов деградации многолетней мерзлоты на шельфе морей Восточной Арктики. В работе группы участвуют ученые из Швеции, Италии, США, Нидерландов, Великобритании, а в последнее время — и из Китая. При поддержке правительства и Российского научного фонда на базе Томского политеха сейчас реализуется научный проект "Сибирский арктический шельф как источник парниковых газов планетарной значимости: количественная оценка потоков и выявление возможных экологических и климатических последствий".

Газовые фонтаны

За 15 лет проведены 37 экспедиций, в ходе которых исследователи зафиксировали и нанесли на карту тысячи бьющих со дна моря метановых фонтанов. И каждый раз, посещая те же места, они видят, что объемы метановой дегазации нарастают. Все больше появляется мегасипов — зон фонтанирования, имеющих больше одного километра в диаметре. Первую такую область массированной пузырьковой разгрузки ученые обнаружили в 2011 году. Сейчас их на карте уже семь, а ведь маршруты научного судна покрывают лишь очень малую часть площади шельфа, где происходят аналогичные процессы. Что касается сипов размером в первые сотни метров, то их выявлено уже около тысячи.

В октябре этого года в Восточно-Сибирском море зафиксировали рекордный по мощности выброс. Ученые наблюдали, как на площади в десятки квадратных метров за сутки выбрасывается до тысячи кубометров метана.

"За свои 45 арктических экспедиций я впервые видел сип такой мощности. Выбросы были настолько сильными, что вода буквально кипела от пузырьков метана. Даже на высоте 20 метров над поверхностью воды концентрация метана в атмосфере составляла 16 частей на миллион. Это примерно в десять раз выше, чем среднепланетарный показатель", — рассказывает РИА Новости Игорь Семилетов.

Исследователи доказали, что масштабы выбросов метана зависят от толщины слоя подводной мерзлоты и степени ее деградации. Данные, полученные в результате комплексных биохимических, геофизических и геологических исследований, проведенных в 2011-2016 годах, позволили сделать вывод о том, что в некоторых районах восточно-сибирского арктического шельфа кровля подводной мерзлоты уже достигла глубины устойчивости гидратов и дальнейшее ее разрушение может вызвать массовые выбросы газа. В частности, при повторном бурении на месте четырех скважин 1982-1983 годов авторы установили, что за последние 30 лет верхняя граница мерзлоты опустилась более чем на пять метров.

Общие объемы выбросов метана на шельфе российских арктических морей ученые оценивают в 20 миллионов тонн в год. Согласно же докладам IPCC, весь Мировой океан выделяет ежегодно... около пяти миллионов тонн.

"Получается, что наш шельф, который занимает меньше одного процента площади Мирового океана, выбрасывает метана в четыре раза больше, чем весь океан. Эксперты IPCC до сих пор пишут в своих докладах, что к концу текущего столетия уровень подводной мерзлоты опустится на три метра, а в реальности она уже опустилась на 50-100 метров. Они основывают свои выводы на кабинетных расчетах и моделях, а мы реально работаем в экспедициях, — объясняет Игорь Семилетов. — Еще в 2010 году мы опубликовали статью, в которой были обобщены результаты тысяч измерений, которые показали, что подводная мерзлота нестабильна. Воды восточно-сибирского шельфа перенасыщены метаном на один-два порядка относительно тех концентраций, которые были бы, если бы мерзлота оставалась стабильной".

Воздушная подушка

По мнению академика Леопольда Лобковского, одного из ведущих участников исследований на шельфе Арктики, руководителя геологического направления Института океанологии имени П. П. Ширшова РАН, не меньшую опасность, чем выбросы, представляет сам газонасыщенный слой осадочных пород, независимо от того, поступает в него газ из залежей газогидратов или из глубинных источников.

"В нем уже есть газ, и это основная опасность. Надо изучать свойства осадочного слоя в зонах строительства и бурения, — говорит академик Лобковский. — Выбросы метана представляют собой колоссальные риски при бурении, во время разведки и добычи углеводородов в Арктике. Как правило, они связаны с зонами активных разломов. И само бурение, и строительство платформ в таких зонах весьма небезопасно. Всегда есть риск взрыва метана. Есть и другие риски. Например, в зонах массовых выбросов метана образуются области разрежения плотности воды. Если в такую область попадет подводная лодка, она может потерять плавучесть и упасть на дно".

Ученый уверен, что эмиссия метана на дне арктических морей — процесс давний, не связанный с ростом температур, наблюдаемым в последние десятилетия.

"Во многих областях арктического шельфа дно покрыто покмарками — миникратерами, образовавшимися на месте выбросов метана. Это говорит о том, что выбросы происходят давно, как минимум, уже несколько тысяч лет", — отмечает Лобковский.

Пузыри и взрывы

В отличие от истощенной и во многих местах продырявленной, как решето, подводной мерзлоты, сквозь которую "сифонит" метан, наземная мерзлота пока достаточно прочна и стабильна. Но это не значит, что глубинная дегазация метана в наземной зоне Арктики не представляет опасности. Скорее, наоборот. Потому что здесь этот процесс сопровождается взрывами, на месте которых образуются огромные воронки-кратеры.

Член-корреспондент РАН, заместитель директора по науке Института проблем нефти и газа РАН Василий Богоявленский изучает "ямальские кратеры" с самого их открытия в 2014 году. Образование этих структур, по мнению ученого, связано с вулканическими процессами, происходящими по типу грязевых или криовулканических извержений, когда газ, прорывающийся под давлением с глубин, выносит на поверхность весь захваченный по дороге материал.

"В приповерхностных отложениях возникают аномально высокие пластовые давления, которые многократно превышают не только гидростатические, но и литостатические. За счет этого происходят мощные выбросы — пневматические выхлопы, нередко усиленные самовоспламенением и взрывом газа. В этих случаях образуются гигантские кратеры глубиной свыше 50 метров, а куски выброшенной взрывом мерзлой породы и ледогрунта летят на многие сотни метров. Размеры некоторых глыб измеряются десятками кубометров", — объясняет механизм явления ученый.

Богоявленский и его коллеги, которые недавно провели детальный анализ распределения зон газогидратов и опасных газонасыщенных объектов в акваториях Северного Ледовитого, Атлантического и Тихого океанов, считают, что при криовулканических извержениях выбрасывается в атмосферу несравнимо больше метана, чем при пузырьковой эмиссии на шельфе.

"В российской Арктике мы обнаружили более десяти таких объектов. Кроме того, из космоса на Ямале выявлены более семи тысяч многолетних бугров пучения, часть которых представляет потенциальную опасность, и более 400 озер, дно которых усеяно крупными кратерами выбросов газа", — говорит Богоявленский.

Для многих из объектов, за которыми исследователи наблюдают уже не один год, характерны эпизодически повторяющиеся взрывные события, что подтверждает вулканический характер процесса кратерообразования.

Реальность угрозы

Ученые сходятся в том, что деградация многолетней мерзлоты и эмиссия метана в Арктике — объективные процессы, последствия которых могут быть весьма серьезными. Чтобы реально оценить масштабы угроз, нужно продолжать исследования, выявлять новые и мониторить известные объекты. Особенно те, что расположены вблизи крупных нефтегазовых комплексов, населенных пунктов, портов и объектов инфраструктуры.
Тема изучения процессов, связанных с климатическими изменениями в Арктике, выходит далеко за рамки национальных интересов одной страны. Это глобальная проблема, требующая объединения усилий мирового сообщества ученых. И у России есть отличный шанс возглавить это сотрудничество.

Владислав Стрекопытов

Премия Правительства РФ в области науки и техники за 2019 год присуждена пяти сотрудникам ФИЦ «Институт катализа СО РАН» в составе коллектива из десяти лауреатов за разработку новых импортозамещающих технологий производства катализаторов риформинга и их промышленное освоение на нефтеперерабатывающих заводах РФ. Соответствующее Распоряжение вышло 29 ноября 2019 года. В число Лауреатов Премии из числа сотрудников Института катализа СО РАН вошли: руководитель работ Александр Сергеевич Белый, заведующий лабораторией Центра новых химических технологий ИК СО РАН (ЦНХТ ИК СО РАН, ранее ИППУ СО РАН); академик РАН Валерий Иванович Бухтияров, директор ФИЦ ИК СО РАН; Валерий Кузьмич Дуплякин, главный научный сотрудник ЦНХТ ИК СО РАН; Александр Валентинович Лавренов, директор ЦНХТ ИК СО РАН; Михаил Дмитриевич Смоликов, старший научный сотрудник ЦНХТ ИК СО РАН.

В число лауреатов Премии вошли также В.В. Англюстер, главный инженер и В.П. Томин, генеральный директор АО «Ангарский завод катализаторов и органического синтеза», А.Н. Караванов, начальник Отдела производства катализаторов Департамента нефтегазохимии и А.А. Романов, вице-президент по нефтепереработке ПАО «НК «РОСНЕФТЬ», а также В.М. Капустин, заведующий кафедрой технологии переработки нефти РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина.

Премия Правительства присуждена коллективу авторов, основу которого составили сотрудники ФИЦ ИК СО РАН, за развитие и внедрение технологий каталитического риформинга, который уже на протяжении 60 лет остается одним из основных процессов получения высокооктановых моторных топлив, ароматических углеводородах и водорода.

В стратегически важных вопросах рационального использования невозобновляемых источников энергии ключевую роль играют качество и свойства катализаторов, используемых в процессах переработки нефтяного сырья, и, в первую очередь, их селективность и стабильность. Поэтому ведущие компании мира уделяют большое внимание совершенствованию технологии процесса риформинга и разработке более эффективных катализаторов.

Ключевым активным компонентом катализаторов риформинга является высокодисперсная платина, распределенная на поверхности высокопористого оксида алюминия. Именно платиновый компонент обеспечивает высокую активность и селективность катализаторов, а также их стабильность в процессе эксплуатации.   Однако состояние платины в катализаторах риформинга зависит от условий их приготовления, требующих понимания влияния различных факторов на свойства получаемого катализатора.

В ходе масштабных работ по данной теме, начавшихся в 1978 году в Омском филиале Института катализа СО РАН, с использованием различных физико-химических методов исследования были получены данные о закономерностях образования и роли металлических частиц и заряженных атомов платины в катализе реакций превращения углеводородов, содержащихся в исходном нефтяном сырье. Ученые смогли установить общие принципы конструирования катализаторов риформинга, содержащих в своем составе соединения платины и модифицирующие элементы. Знание структуры активных центров легло в основу методов приготовления новых эффективных катализаторов риформинга.

Фундаментальные исследования продолжались до начала 90-х годов. Но уже с конца 80-х начались разработка и внедрение в производство технологии синтеза носителей и катализаторов риформинга на ЗАО «Промкатализ» в Рязани и на АО «Ангарский завод катализаторов и органического синтеза» ПАО «НК «Роснефть».

С тех пор по данной технологии произведено уже более 1100 тонн катализаторов риформинга разных марок. Внедрение отечественных катализаторов в промышленность проходило в условиях жесткой конкуренции со стороны признанных мировых лидеров-разработчиков катализаторов, которые в начале 90-х годов практически заполнили российский рынок. В результате разработки и внедрения новых отечественных катализаторов риформинга их доля в общей загрузке установок риформинга в России к 2019 году составила 48 %. Это внесло значительный вклад в реализацию планов Минэнерго РФ по импортозамещению базовых катализаторов нефтепереработки и тем самым способствовало значительному повышению энергетической безопасности России.

В ходе работ над созданием новых катализаторов риформинга получено 28 российских и международных авторских свидетельств, а также патентов на изобретение. Катализаторы были внедрены в производство на десяти российских НПЗ, в том числе, на нефтеперерабатывающих предприятиях ПАО «НК «Роснефть», ПАО «Газпром нефть», ПАО «НК «Сургутнефтегаз». В настоящее время на 13 промышленных установках России загружено около 650 тонн усовершенствованных марок катализаторов самой многочисленной серии ПР, что составляет 36 % от общей загрузки катализаторов риформинга на установках с неподвижным слоем катализатора, с использованием которых перерабатывается более 6,6 миллионов тонн прямогонных бензинов в год.

Многолетний опыт эксплуатации катализаторов позволяет говорить о том, что отечественные катализаторы риформинга успешно конкурируют с зарубежными аналогами известных производителей. Постепенно достигнуто увеличение октанового числа с 95 до 98-100 пунктов (ИОЧ) при повышении выхода высокооктановых компонентов бензинов с 82 до 90 %.

«Успех нашей команды в разработке катализаторов риформинга связан с тем, что при проведении этих работ был реализован комплексный подход, лежащий в основе всех разработок Института катализа: от фундаментальных исследований механизмов каталитических реакций до разработки новых типов катализаторов и технологий на их основе, – рассказывает лауреат Премии, директор Института катализа СО РАН, академик Валерий Иванович Бухтияров. – В данном случае глубокое изучение структуры активного центра нанесенных на оксид алюминия платиновых катализаторов для реакций превращения углеводородов позволило заложить основы приготовления катализаторов риформинга и постоянно, на протяжении последних тридцати лет, проводить улучшение их характеристик таким образом, чтобы они оставались востребованными на рынке, несмотря на постоянное появление новых поколений зарубежных катализаторов риформинга».

«Если говорить об экономическом эффекте внедрения наших катализаторов риформинга, – говорит лауреат Премии, директор ЦНХТ ИК СО РАН Александр Валентинович Лавренов, – то количество высокооктанового компонента автобензина, произведенного с использованием новых катализаторов риформинга серии ПР в период с 1992 года по настоящее время, по нашей оценке, составило около 20 миллионов тонн стоимостью около 1200 миллиардов рублей. Экономический эффект применения катализаторов на НПЗ России за счет увеличения выхода целевого продукта оценивается в пределах 29-43 миллиарда рублей».

«Исследования по совершенствованию катализаторов для получения высококачественных моторных топлив продолжаются, – комментирует руководитель работ Александр Сергеевич Белый. – В частности, совместно с ПАО «Газпром нефть» разработаны принципиально новые катализаторы, позволяющие обеспечить существенное снижение содержания экологически вредных ароматических углеводородов в высокооктановых топливах. В скором времени будет произведен выпуск первой опытно-промышленной партии нового катализатора и начнутся его промышленные испытания на Московском НПЗ. В будущем году коллективу ЦНХТ ИК СО РАН предстоит большая работа совместно с ПАО «НК «Роснефть» по реализации проекта с освоением серийного производства новых катализаторов риформинга в Ангарске».

Анна Ершова

Эта книжка со странным названием «Ледяные лишаи» впервые была издана в Токио в 1930 году мизерным тиражом - 500 экземпляров. Ее автор – капитан дальнего плавания Евгений Гернет (1882 – 1943), в то время работавший в Японии в качестве представителя СССР по фрахту судов.  Книга имела интригующий подзаголовок: «Новая ледниковая теория, общедоступно изложенная». Нельзя сказать, что на эту работу никто в СССР не обратил внимания. Она даже упомянута в одной из повестей Константина Паустовского. С ней был знаком Максим Горький. Просто в те годы содержание книги казалось столь необычным, что высказанную автором теорию до поры до времени не стали представлять широкой общественности от имени академической науки.

Книга увидела второе издание лишь спустя пятьдесят лет. Причем, на это раз она содержала приложение, написанное доктором географических наук О. П. Чижовым.  В приложении говорилось о научном и практическом значении данной теории, а также отмечался приоритет отечественной науки в принципиальном вопросе – происхождении ледниковых эпох. Отчего вдруг идеи капитана Гернета получили такое неожиданное научное признание? Ответ прост: тема происхождения ледниковых эпох с середины 1950-х годов стала серьезно обсуждаться на Западе. Так, схожие идеи были высказаны американскими геологами. В начале 1970-х в нашей научной периодике стали появляться переводные статьи западных гляциологов, которые пытались составить «летопись климата» по изотопному составу льда, взятого в толще ледяного щита Северной Гренландии. Посредством экстраполяций построенных графиков они даже предсказывали тенденции климатических изменений на многие годы вперед, пророча наступление очередной ледниковой эпохи.

В общем, за рубежом основательно взялись за ледниковую теорию, совершенно не упоминая при этом имени советского «первопроходца», попытавшегося дать развернутый ответ на причины масштабных оледенений и изменений климата. Об этом приоритете пришлось напомнить. В конце 1970-х в научной периодике появляются статьи о Гернете и его теории. Затем, наконец-то, выходит новое издание его книги, на которую когда-то научное сообщество не обратило должного внимания.

Для нас очень интересен исходный посыл указанной теории, ибо он ломает все устоявшиеся стереотипы. По Гернету, распространение ледников отнюдь не являются результатом климатических изменений на планете (вызванных какими-то внешними причинами). Наоборот, они сами, в ходе своего развития, оказывают влияние на наш климат. Образно говоря, наличие ледников для нашей планеты – это своего рода болезнь. Так считал Гернет. Нормальное состояние Земли, по его мнению, отличается равномерным теплым климатом на всей ее поверхности, без всяких ледников. Поэтому очаги оледенения он сравнивает с лишаями, намекая тем самым на ненормальное, болезненное состояние.

Гернет напоминает читателю, в чем заключается физическая сущность материкового оледенения. Для образования материкового льда необходимо, чтобы выпадающий на землю за зиму снег не успевал полностью растаивать за лето. Отсюда вытекают две возможности: либо в ледниковую эпоху слишком много выпадало снега, либо он слишком плохо таял в течение лета. На этом, собственно, базировалась основная масса гипотез, предлагавших объяснение причин оледенений. Одни ученые ссылались на перемещение полюсов, другие – на прохождение нашей планетой каких-то особо холодных областей «мирового пространства». Кто-то связывал оледенение с циклическим колебанием солнечной активности, кто-то – с изменением наклона эклиптики и т.д.  Но, как утверждает Гернет, ни одну из представленных гипотез нельзя считать удовлетворительной.

Как же объясняет причины оледенений сам автор книги? Как мы уже сказали, он считает оледенение ненормальным состоянием для Земли. Ледник расползается по поверхности планеты подобно лишаю, и по мере своего расползания он начинает оказывать влияние на климат планеты. Однако в силу чего, в таком случае, возникает этот самый ледяной лишай? Гернет утверждает, что медленные колебательные движения земной коры в ЛЮБОЙ ШИРОТЕ и при ЛЮБЫХ ВОЗМОЖНЫХ НА ЗЕМЛЕ КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ  могут создать «ледородную возвышенность». Именно отсюда ледяной лишай в виде ледяного материкового покрова и бесчисленных айсбергов начинает расползаться во все стороны по суше и по воде «со все возрастающей силой». Что способствует зарождению ледника? По Гернету, на некотором расстоянии от поверхности Земли существуют «снегоизбыточный слой» атмосферы, окружающий весь земной шар. В таком слое в зимний период снега может выпасть больше, чем его успеет растаять за лето благодаря солнечному теплу. Там, где земная поверхность достигает снегоизбыточного слоя и входит в него, возникают вечные снега и ледники. Упомянутые поднятия и опускания суши приводят к тому, что куполообразные возвышенности касаются снегоизбыточного слоя, в результате чего там образуется ледяной лишай. Образовавшийся ледник охлаждает местный климат, понижает снегонулевую поверхность, способствуя тем самым своему распространению.

Конкретно в Северном полушарии такой ледяной лишай возник в Гренландии, в Южном полушарии – на территории Антарктиды. Возможно, что возникли они не одновременно, и один из этих ледников постепенно повлиял на образование другого. При этом, как указывает Гернет, Антарктический ледяной лишай локализован стационарно, то есть доходит до своего предела и на том останавливается. Гренландский же ледяной лишай находится в пульсирующем состоянии. То есть этот ледник наступает и отступает с определенной периодичностью, которую и фиксируют геологи. Что самое интересное: Гернет утверждает, что мы живем сейчас в межледниковую эпоху, причем, в самом конце ее.

Еще более интересны практические выводы автора книги. По его мнению, гренландский ледник нависает над нами как дамоклов меч – в том смысле, что теоретически он может расползтись по огромной части суши ледяным покровом и заполонить океаны бесчисленными айсбергами. Чтобы предотвратить наступление очередной ледяной эпохи, необходимо просто-напросто уничтожить этот Гренландский ледяной лишай, пока он еще находится в настоящей фазе. Гернет полагает, что людям такая задача по силам. Если человечество успеет это сделать вовремя, то оно вернет Северное полушарие Земли к мягкому миоценовому климату. Если же оно этого не сделает, то нас поджидают впереди серьезные бедствия, связанные с наступлением материкового льда на Европу и Северную Америку.

Гернет даже подготовил проект уничтожения гренландского ледника. Для этого, считает он, совсем необязательно куда-то перевозить айсберги. Всю основную работу сделает Солнце – достаточно только ему «помочь». Поскольку ледник разрастается благодаря выпадению снега, есть смысл весь выпавший в Гренландии снег сгребать и выносить в море. В этом случае солнце начало бы плавить старые слои льда, не растрачивая энергию на  плавление вновь выпавшего снега. В конце концов, оно дошло бы своими лучами до грунта. После уничтожения гренландского ледника гораздо быстрее начал бы оттаивать полярный океан. Хотя, считает Гернет, ждать этого также не стоит, и после освобождения Гренландии ото льда, необходимо было бы заняться уничтожением полярных льдов.

Что получит человечество в итоге? Например, Сибирь и Канада станут главными житницами Земли. Пустыни Центральной Азии, а также Сахара, вернутся к своему изначальному цветущему состоянию. Потеплеет климат Европы и Японии. Сократятся мировые торговые пути. Другого выбора у человечества нет. Ибо в противном случае, как было сказано, нас ожидают ужасы очередного ледникового периода.

Поразительно, что со времени написания этих строк прошло не менее восьмидесяти лет. И вот сегодня человечество бьет тревогу. Только не из-за наступления ледников, а, наоборот, - по поводу таяния тех самых полярных и гренландских льдов, о чем как раз мечтал Гернет. Человечество внесло-таки свой вклад в решение этой задачи, правда, совершенно неожиданно для себя.

Николай Нестеров

Сибирским ученым присуждена премия Правительства Российской Федерации 2019 года в области науки и техники за разработку новых импортозамещающих технологий производства катализаторов риформинга и их промышленное освоение на нефтеперерабатывающих заводах Российской Федерации. 

Академику Багаеву Сергею Николаевичу присуждена премия Правительства Российской Федерации 2019 года в области науки и техники в составе научного коллектива за разработку высокоточного комплекса квантовых эталонов времени и частоты для перспективных навигационных, геодезических и цифровых технологий. 

Всего присуждено 14 премий, лауреатами стал 131 соискатель. Две премии даны за работы в области информационных технологий. Размер премии за каждую работу составляет 2 миллиона рублей.

В области IT премии присуждены:

автоматизированного комплекса управления движением поездов с интеллектуальной системой интервального регулирования на основе бессветофорной технологии с подвижными блок-участками на Московском центральном кольце:

Розенбергу Игорю Наумовичу, генеральному директору акционерного общества «Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт информатизации, автоматизации и связи на железнодорожном транспорте», руководителю работы, Розенбергу Ефиму Наумовичу, первому заместителю генерального директора, профессорам, Матюхину Владимиру Георгиевичу, первому заместителю генерального директора, Уманскому Владимиру Ильичу, заместителю генерального директора, докторам технических наук, Воронину Владимиру Альбертовичу, начальнику отделения, Гургенидзе Инне Романовне, заместителю руководителя центра, Попову Павлу Александровичу, кандидату технических наук, руководителю центра, Самбурскому Илье Михайловичу, руководителю центра, Шабунину Александру Борисовичу, Шухиной Елене Евгеньевне, руководителям комплексов, — работникам того же акционерного общества.

За разработку высокоточного комплекса квантовых эталонов времени и частоты для перспективных навигационных, геодезических и цифровых технологий:

Донченко Сергею Ивановичу, профессору, генеральному директору федерального государственного унитарного предприятия «Всероссийский научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измерений», руководителю работы, Блинову Игорю 9 Юрьевичу, заместителю генерального директора — начальнику центра, Денисенко Олегу Валентиновичу, заместителю генерального директора — начальнику отделения, Домнину Юрию Сергеевичу, доценту, главному научному сотруднику, Щипунову Андрею Николаевичу, первому заместителю генерального директора, докторам технических наук, Слюсареву Сергею Николаевичу, начальнику центра, Пальчикову Виталию Геннадьевичу, доктору физико-математических наук, доценту, главному научному сотруднику, Барышеву Вячеславу Николаевичу, старшему научному сотруднику, — работникам того же предприятия; Багаеву Сергею Николаевичу, доктору физико-математических наук, академику Российской академии наук, научному руководителю федерального государственного бюджетного учреждения науки Институт лазерной физики Сибирского отделения Российской академии наук; Беляеву Александру Алексеевичу, кандидату технических наук, генеральному директору закрытого акционерного общества «Время-Ч».

Значение своевременной диагностики онкологических заболеваний пищеварительных органов трудно переоценить. Об этом говорят и цифры медицинской статистики: в мире рак желудка занимает пятое место по частоте, а в нашей стране – так и вовсе второе.  Эта форма рака отличается высокой агрессивностью, быстрым ростом опухоли и, как следствие, крайне высоким процентом летальных исходов. При этом, выживаемость у пациентов в случае ранней диагностики заболевания в четыре раза выше, чем в случаях, когда рак был обнаружен на поздних стадиях процесса. Схожая картина наблюдается и в отношении колоректального рака (который встречается немногим реже).

Много внимания этой теме уделили на прошедшем в Новосибирске XIII Сибирском научном гастроэнтерологическом форуме, организаторами которого являются НИИ терапии и профилактической медицины (филиал ФИЦ ИЦиГ СО РАН) и Новосибирский государственный медицинский университет. В его работе приняли участие как ученые, так и большое число практикующих врачей. В числе почетных гостей Форума и докладчиков - президент Научного общества гастроэнтерологов России (НОГР) Леонид Лазебник и главный терапевт Сибирского федерального округа профессор Мария Ливзан.

Новосибирские ученые представили на форуме ряд докладов, посвященных наследственным формам онкологических заболеваний (связанных с мутациями некоторых генов), а также разрабатываемым в НИИТПМ методам диагностики предраковых состояний и ранних стадий раков пищеварительной системы.

Так, темой выступления заведующей лабораторией гастроэнтерологии НИИТПМ (ФИЦ ИЦиГ СО РАН), д.м.н., профессора Светланы Курилович стала одна из наиболее трудных для ранней диагностики форма рака желудка - диффузный рак, который может быть спорадическим или наследственным, и отличается длительным периодом бессимптомного течения. С примерами из клинической практики она рассказала о современной стратегии   оценки риска, профилактики, ранней диагностики и лечения этого заболевания, подчеркнув роль врача первичного звена в реализации этой стратегии.

Тему рака желудка продолжила своим выступлением старший научный сотрудник лаборатории гастроэнтерологии, д.м.н. Анна Белковец. Она представила алгоритм оценки риска развития рака желудка с использованием неинвазивных методов диагностики, разработанный специалистами НИИТПМ.

– Иммуноферментный анализ (ИФА) нескольких показателей венозной крови пациента позволяет нам оценить функциональное состояние слизистой оболочки желудка и выявить предраковые состояния, наряду с выявлением хеликобактерной инфекции, которая также является фактором риска рака желудка. Кроме того, алгоритм включает полиморфизм некоторых генов, оценку родословной и образа жизни. Предупрежден – значит вооружен: такая совокупная оценка позволяет оценить степень риска и разработать индивидуальную тактику профилактики рака желудка - рассказала Анна Владимировна.    

Для максимального вовлечения населения в профилактику рака желудка в НИИТПМ (в порядке импортозамещения) разработана достаточно дешевая технология неинвазивной диагностики с использованием отечественных тест систем («Вектор-Бест»), что позволяет претендовать на включение её в программу диспансеризации населения. 

Схожие исследования ведутся в НИИТПМ и относительно других раков системы пищеварения, прежде всего, рака толстой и прямой кишки, рост которых наблюдается во всем мире и нашем регионе. Одна из главных задач – найти методы неинвазивной диагностики для выявления риска этого заболевания и его ранних стадий. О последних результатах работы в этом направлении рассказала ведущий научный сотрудник лаборатории гастроэнтерологии, д.м.н. Маргарита Кручинина.

В частности, впервые для ранней диагностики колоректального рака было использовано изучение характеристик эритроцитов пациентов методом диэлектрофореза. Это оптический метод, результаты применения которого могут быстро и достаточно точно оценить степень риска развития заболевания. В результате, назначение сложной и дорогой процедуры колоноскопии (на сегодня – главный способ диагностики этой формы рака) станет более адресным и обоснованным. Пока получены первые результаты, но Маргарита Витальевна с коллегами надеются уже в ближайшие годы создать такую же диагностическую систему, как и для предраковых состояний желудка.

Есть обнадеживающие результаты и по другим направлениям, в частности, в области диагностики диффузной патологии печени и др. Обо всем этом также говорилось в выступлениях участников форума, который вполне заслуженно носил название «Новые рубежи гастроэнтерологии». Подводя итоги первого дня его работы, президент НОГР, профессор Леонид Лазебник отметил:

– Преодолеем эти рубежи, возникнут новые. Ухудшение мировой экологической ситуации и рост продолжительности жизни неминуемо будут вести к росту заболеваний органов пищеварения, прежде всего – онкологических и нам нужно сокращать связанную с ними смертность. Ранняя диагностика – это, на сегодня, главная стратегия решения этой задачи и выступления на форуме показывают, что это вполне решаемая задача.

Пресс-служба ФИЦ ИЦиГ СО РАН

В конце ноября в Новосибирске завершились испытания прототипа первого в России полупроводникового аэродромного источника электропитания переменного тока для самолетов.

В сравнении с зарубежными аналогами главным преимуществом отечественной разработки станет высокая надежность в эксплуатации на северных аэродромах со сложными климатическими условиями, а также низкая стоимость. Создание таких устройств относится к приоритетным задачам нацпроекта «Комплексный план модернизации и расширения магистральной инфраструктуры».
Аэродромный источник питания представляет собой шкаф с силовой электроникой под управлением интеллектуальной микропроцессорной системы. Его основная задача — обеспечить стабильное трехфазное электропитание самолетам и вертолетам во время их предполетного обслуживания на аэродромах, когда у машины нет возможности получать энергию от бортовых генераторов.

В сравнении с зарубежными аналогами рыночная стоимость отечественной разработки будет на 30% меньше, при этом качество и надежность, в отличие от некоторых иностранных изделий, будет существенно выше. За счет уникальных технических характеристик и климатической системы внутри преобразователя устройство сможет работать при температуре в –50?С. Поэтому по завершении наладки серийного производства планируются его поставки не только в северные регионы России, но и в Арктику.

Разработка выполнена сотрудниками инжинирингового предприятия «Интеллектуальные машины» — выпускниками НГТУ НЭТИ под научным руководством специалистов кафедры электроники и электротехники университета.

«Сегодня есть острая нехватка аэродромных преобразователей переменного тока отечественного производства. Тендерная разработка висит уже 10 лет, и никто не может ее закрыть. В России производятся источники питания с частотой 400 Гц для аэропортов, но они электромеханические и сегодня не особо популярны в использовании на аэродромах. Заказчики больше предпочитают полупроводниковые источники. Поэтому сейчас на российских аэродромах используют зарубежные преобразователи, а не отечественные. Но хорошие зарубежные аналоги порой не выдерживают наши морозы. Мы же постарались сделать преобразователь таким, чтобы работники российских аэродромов его включили и забыли», — рассказал управляющий инжиниринговой компании ООО «Интеллектуальные машины» Герасим Герасимов.

Инженерам получилось выйти на самый популярный класс мощности — 90 кВА. По словам научного руководителя проекта — старшего преподавателя кафедры электроники и электротехники НГТУ НЭТИ кандидата технических наук Романа Горбунова, такие изделия востребованы на рынке, но сложны в разработке. «При частоте 400 Гц и мощности в 90 кВА довольно проблематично обеспечить необходимое качество электроэнергии во всех режимах работы устройства. А ведь требования по качеству являются основными и устанавливаются государственным стандартом на такие системы. Поэтому для решения этой задачи предприятие и обратилось за научной поддержкой НГТУ НЭТИ», — рассказал молодой ученый.

В системе управления умного шкафа предусмотрены 15 видов активных защит от негативного воздействия внешней среды и внутренних неполадок. Например, при перегреве или длительной перегрузке устройство блокируется, а на дисплее высвечивается причина отключения.

«Сейчас тема освоения Арктики озвучена президентом как одна из важных. Подо льдом находится около 80 млрд баррелей нефти, триллион тонн угля и триллион кубов газа, самые большие в мире залежи золота, серебра, алмазов и редких металлов. Один из двух способов попасть на Новую Землю — это самолеты и вертолеты. И для нормальной работы аэродромов необходимы такого рода преобразователи, которые бы могли обеспечить питание летательным аппаратам и помогать в вопросе исследования Арктики», – прокомментировал Роман Горбунов.

Прототип уже прошел основные этапы испытаний и проверок на имитаторах нагрузки. Сейчас новосибирские инженеры работают над подготовкой серийного производства.

Институт вычислительных технологий СО РАН стал площадкой для проведения XVII Всероссийской конференции «Распределенные информационно-вычислительные ресурсы: цифровые двойники и большие данные» (DICR-2019).

«Эти два термина сейчас находятся на гребне волны и определяют, куда будут двигаться информационные и вычислительные технологии, — сказал, открывая научный форум, первый заместитель директора ИВТ СО РАН кандидат физико-математических наук Андрей Васильевич Юрченко. — Хотя они уже приобрели достаточно ясные инженерно-прикладные очертания, тем не менее в них остается много нераскрытого с точки зрения фундаментальной науки, и поэтому мы сочли важным подчеркнуть их в повестке конференции».

Ученый назвал цифровые данные ключевым драйвером современной науки: «Детекторы, сенсоры научных приборов и их сети, компьютерные модели и разнообразные действия массы устройств генерируют огромные объемы данных, которые используются или могут быть использованы в научных исследованиях, — констатировал Андрей Юрченко. — Качественное использование и переиспользование таких информационных массивов необходимо для повышения “отдачи” научного оборудования, современных исследований, основанных на данных, практически во всех областях знания».

Согласно национальному проекту «Цифровая экономика» в России должна быть создана национальная инфраструктура пространственных данных, в США и Европе подобные инфраструктуры работают в интересах ученых и индустрии уже десятки лет. Национальный проект «Наука» предполагает создание единой цифровой научной платформы, в которой должны быть предусмотрены агрегация, хранение и предоставление доступа к коллекциям научных данных для всех российских ученых. Но пока это только планы. А. Юрченко отметил отставание в применении big data в исследовательском секторе: «Пока что в стране не сформулирована и не закреплена на государственном уровне политика в отношении организации научных данных, кроме отображения результатов их использования в форме публикаций, отчетов, патентов. Соответственно, отечественные научные IT-сервисы, ориентированные на поддержку исследований, основанных на данных, находятся в зачаточном состоянии, хотя определенные продвижения по их созданию есть для отдельных областей науки: ядерной физики, генетики и биомедицины, дистанционного зондирования Земли».

В открывавшем конференцию научном докладе Андрей Юрченко рассказал о базовой классификации цифровых двойников, отметив, что чаще всего это понятие ассоциируется с технологическими и производственными системами. Цифровые двойники «прототипы» — это сложные информационные объекты, отражающие реальные свойства и характеристики системы и используемые в задачах разработки, проектирования технических систем высокой сложности, таких как автомобиль или самолет. Цифровые двойники «экземпляры» существуют параллельно со своими прообразами в реальности в течение всего жизненного цикла: от создания, эксплуатации до утилизации, позволяя оптимизировать его. Простейшие примеры цифровых двойников этих типов — всё более полное цифровое alter ego современного самолета или автомобиля, оснащаемых множеством датчиков, мощными компьютерами и сложным программным обеспечением; двойники-«экземпляры» становятся востребованными в индустрии добычи полезных ископаемых, где становятся реальностью цифровые шахты, скважины и целые месторождения.

«Наиболее интересными для создания систем мониторинга нового поколения в экологии» А. Юрченко назвал двойники-«агрегаторы» — цифровые распределенные системы, формируемые во взаимодействии с множеством объектов, каждый из которых может быть снабжен своим двойником-экземпляром. Эти «агрегаторы», собирая обширную информацию, моделируя сценарии развития событий могут включаться в системы принятия комплексных управленческих решений в крупных компаниях, в государственной политике, военном деле и так далее.

Тематика конференции DICR-2019 охватывает широкий круг проблем использования цифровых двойников и big data как в научных исследованиях, так и в решении практических, прикладных задач. Доклады посвящены применению информационных технологий в горнодобывающей и космической промышленности, машиностроении, нефтегазовом комплексе и экологическом мониторинге, библиотечном деле и обеспечении информационной безопасности, медицине и биологии, образовании, логистике, государственном управлении и других сферах. Также в ходе конференции состоится круглый стол «Перспективные совместные (междисциплинарные) проекты в области цифровых двойников, анализа и организации больших данных».

В DICR-2019 принимают участие около 50 исследователей из Москвы, Новосибирска, Томска, Красноярска, Владивостока, а также из университетов и научных учреждений Казахстана.

Нет большей трагедии для любой страны, чем гражданская война. Как показывает международный исторический опыт, на преодоление ее последствий требуются десятилетия. Раскол общества сложен не только для понимания, но и для изучения, что наглядно продемонстрировала недавно прошедшая в Новосибирском Академгородке Всероссийская научная конференция с международным участием «Гражданская война на востоке России».

Среди историков имеются существенные расхождения в понимании ряда ключевых проблем гражданской войны и даже ее хронологических рамок. Так, организаторы конференции – Институт истории СО РАН и Новосибирский государственный университет – ставят в качестве временных границ ноябрь 1917-го – декабрь 1922 годов. В вышедшем в Лондоне в 1997-м «Критическом словаре русской революции» гражданская война в России датируется 1914-1922 годами, а известный английский социолог Теодор Шанин, исследователь истории российского крестьянства, относит начало войны к 1902 (!) году. Эти данные прозвучали в докладе заведующего отделом Санкт-Петербургского института истории РАН доктора исторических наук Николая Смирнова.

По мнению профессора, история того времени продолжает изучаться через призму «партийности», что мешает выработке обобщающей объективной концепции. Например, бурные споры вызывает роль иностранной интервенции. Недавно вышла монография «Гражданская война в России: взгляд через 100 лет. Основные проблемы гражданской войны в вопросах и ответах». Были опрошены 25 историков – 14 российских и 11 зарубежных – и многие из них посчитали роль иностранной интервенции в российских событиях тех лет второстепенной. Между тем другие российские историки, в том числе некоторые участники конференции, высказывают мнение, что превращению локальных военных конфликтов в настоящую гражданскую войну способствовало именно иностранное вмешательство, в частности, мятеж Чехословацкого корпуса французской армии.

Как вы догадываетесь, Новосибирск не случайно стал местом проведения всероссийской конференции. Именно здесь, в Новониколаевске (ныне – Новосибирске), в ночь с 25-го на 26 мая 1918 года объединенными усилиями антибольшевистского подполья и чехословацких легионеров была свергнута советская власть, что положило начало широкомасштабной гражданской войне в России. Летом 1918-го и весной 1919-го Восточный фронт дважды представлял главную опасность для Советской республики. В конце 1919 года в ходе Новониколаевской операции Красная Армия нанесла войскам адмирала А.Колчака решающее поражение, предопределившее его окончательный разгром и освобождение Сибири от белогвардейцев.

Взаимоотношениям верховного правителя адмирала А.Колчака и Совета министров российского правительства был посвящен доклад главного научного сотрудника Института истории СО РАН, доктора исторических наук Владимира Шишкина (на снимке). И печально знаменитый адмирал, и председатель Совета министров российского правительства Петр Вологодский были, по сути, непрофессионалами. Вологодский за год своего пребывания во главе Совета министров не смог сформировать работоспособную команду, а Колчак оказался неспособным ни предложить населению России привлекательную программу преобразований, ни эффективно руководить правительством. Адмирал проводил так называемую «политику непредрешенчества», обещая урегулировать все вопросы после победы над большевиками, что свидетельствовало о непонимании им особенностей гражданской войны. В итоге политическую программу ему разработали… большевики. Они в своей пропаганде утверждали, что Колчак ведет борьбу за реставрацию монархии, восстановление помещичьего землевладения, лишая адмирала опоры в широких кругах общества.

– Почему именно восток страны стал одним из главных плацдармов сопротивления советской власти? – ставит вопрос председатель программного комитета конференции профессор В.Шишкин. – Причина в том, что 90 % населения Сибири – сельские жители. Пролетариев – социальной опоры большевиков – на востоке страны насчитывалось немного. Причем сибиряки были более независимы, самостоятельны, инициативны и энергичны, чем крестьяне европейской части. Здесь народ привык рассчитывать не на патронаж со стороны государства, а в основном на себя и при необходимости решительно отстаивал свои интересы. Летом 1918 года сибиряки свергли советскую власть. Но через несколько месяцев, поняв, что антибольшевистский режим ничуть не лучше, начали восставать против него.

Во второй половине 1919-го правительству Колчака пришлось столкнуться с массовым партизанским движением. В 1920 году поставки продовольствия из Сибири спасали Россию от голода. Тогда же несколько десятков тысяч сибиряков в рядах Красной Армии дрались с поляками под Варшавой и против врангелевцев под Каховкой, брали Перекоп и форсировали Сиваш. А весной 1921 года именно в Сибири началось самое крупное за все время коммунистического правления крестьянское восстание – Западно-Сибирское. Восставшие на три недели перерезали Транссиб, перекрыв тем самым доступ продовольствия в европейскую часть России. И только посланным из центра «голодным дивизиям» (как их называли) удалось восстановить железнодорожное сообщение. Документы этого периода, ставшие доступными после перестройки, я опубликовал в двухтомнике «Сибирская Вандея». Кроме того, в научный оборот удалось ввести полный корпус документов, характеризующих деятельность всех временных правительств на востоке России.

На состоявшуюся при поддержке РФФИ конференцию прибыли не только российские, но и зарубежные историки. Доклады сделали ученые Белоруссии, Польши, Узбекистана и даже Японии.

– В Японии достаточно сильная школа историков российской революции и гражданской войны, – отмечает профессор Томохико Уяма из Центра славянско-евразийских исследований Университета Хоккайдо. – Обычно акцент в исследованиях событий в Сибири и на Дальнем Востоке ставят на японской интервенции. Я же подхожу к вопросу с другой стороны – как специалист по истории Центральной Азии, изучаю ситуацию в Казахстане и других азиатских регионах, отношения между различными национальными движениями, большевиками, белогвардейцами. С удовольствием принял приглашение участвовать в конференции.

К несомненным заслугам организаторов следует отнести своевременную публикацию сборника материалов конференции. 500-страничная книга, в которой представлены статьи, освещающие широкий спектр проблем истории гражданской войны, – от масштабных боевых действий до судеб отдельных людей – дает возможность более непредвзято оценить события этого трагического периода.

Ольга КОЛЕСОВА

Чуть более десяти лет назад в журнале «Эксперт-Сибирь» вышла любопытная статья, в которой рассказывалось о проблемах северо-восточных территорий страны, вызванных аномальным оттаиванием мерзлых грунтов. Автомобильные дороги, трубопроводы, свайные конструкции из-за непредвиденного таяния вечной мерзлоты подвергались серьезным деформациям. Где-то проседали дорожные насыпи, где-то лопались трубы. Возникали проблемы с устойчивостью зданий. Мало того, периодически «проседали» участки берега Вилюйского водохранилища, и приходилось тратить деньги на их укрепление.

В то время я был знаком с этой проблемой со слов наших строителей, периодически выезжавших на работу в такие города, как Мирный и Якутск. По их рассказам, в летнее время там даже приходилось специально охлаждать грунт под жилыми домами в районе расположения свай, чтобы на всякий случай «подстраховаться» от возможных деформаций. Не скажу, что картина выглядела апокалиптической, тем не менее, специалистов настораживала сама динамика процесса. Ведь было понятно, что если все это начнет развиваться в прогрессии, то жителей якутских городов придется банально эвакуировать (или же вкладывать огромные деньги на эксплуатационные расходы).

Но вот что меня изумило больше всего. Я связался с редакцией упомянутого журнала, предложив им продолжить эту тему новым материалом, где будут использованы конкретные данные от знакомых мне строителей. Ответ меня озадачил. Как оказалось, после выхода указанного материала столичные кураторы настойчиво рекомендовали сибирской редакции ничего больше не публиковать на тему таяния вечной мерзлоты. Короче, тема была закрыта.

Однако проблема никуда не исчезла. На севере страны из-за глобального потепления продолжают оттаивать мерзлые грунты, обещая (судя по всему) новые проблемы. Вот совсем свежая информация. Так, в пресс-релизе Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК) от 25 сентября этого года прогнозируется начало широкомасштабного таяния вечной мерзлоты.

«Даже если глобальное потепление будет сдержано на уровне значительно ниже 2 °C, то к 2100 году растает примерно 25 % приповерхностной (3-4-метровой глубины) многолетней мерзлоты. Если выбросы парниковых газов будут по-прежнему сильно увеличиваться, существует вероятность того, что примерно 70 % всей приповерхностной многолетней мерзлоты могут быть потеряны», - говорится в документе.

Быстрее всего этот процесс развивается сейчас вблизи таких городов, как Воркута, Чита, Салехард, Петропавловск-Камчатский, Улан-Удэ. Грунты под этими городами находятся под реальной угрозой деградации. По мнению специалистов, к концу XXI века граница мерзлоты распространится дальше на север, в зоне таяния будут уже Игарка, Якутск, Магадан.

Кроме того, недавно ученые Томского политехнического университета провели исследования в Восточной Арктике на борту судна «Академик Мстислав Келдыш», зафиксировав в ходе экспедиции рекордный выброс метана в Восточно-Сибирском море. Иначе говоря, таяния мерзлоты происходит не только на суше, но и под водой. Причем, за последние 30 лет скорость таяния подводной мерзлоты в морях Восточной Арктики удвоилась в сравнении с предыдущими столетиями. Теперь она достигает 18 сантиметров в год.

Ученые не скрывают, что глобальное потепление серьезно угрожает азиатской территории России – от Урала до Дальнего Востока. И как мы понимаем, проблема возникает именно в силу того, что часть российских городов построена на вечной мерзлоте (хотя «вечность» здесь весьма условная характеристика – как выясняется теперь). Фактически, все жилые дома, производственные здания и объекты инженерной инфраструктуры покоятся там на ледяном основании, и в случае оттаивания мерзлоты этим объектам грозит разрушение. Так, в Якутске, где большинство зданий стоит на двенадцатиметровых сваях, уже сейчас можно наблюдать трещины в ограждающих конструкциях.

Два года назад серьезные опасения на этот счет были высказаны в докладе Климатического центра Росгидромета «О климатических рисках на территории Российской федерации». В тексте прямо отмечается, что выборочные исследования выявили многочисленные примеры повреждения зданий и сооружений, расположенных на мерзлых грунтах. «Данные указывают на то, что в настоящее время число сооружений в криолитозоне, основания которых испытывают деструктивное воздействие, значительно увеличилось. Так, в Норильске количество зданий, получивших повреждения в последние 10 лет, оказалось выше, чем за предшествующие 50 лет», - говорится в докладе. 

Весьма показательны в этом плане данные исследований динамики изменений несущей способности мерзлых грунтов для разных регионов страны. Так, несущая способность мерзлых грунтов в районе Салехарда к периоду 200 - 2010 годов составила 68 – 70% по отношению к периоду 1960-70-х годов (когда этот показатель соответствовал 100 процентам). В Якутске за то же время она снизилась до уровня 54-80%; в Норильске – до 85-94%; в Анадыре – до 52-84 процентов.

Также были оценены риски для объектов инженерной инфраструктуры. «В области наибольших рисков, - утверждается в докладе, -  попадают Чукотка, бассейны верхнего течения Индигирки и Колымы, юго-восточная часть Якутии, значительная часть Западно-Сибирской равнины, побережье Карского моря, Новая Земля, а также часть криолитозоны с островным распространением ММГ на севере Европейской части России». Дело в том, что в этих районах имеется развитая инфраструктура, в частности - газо- и нефтедобывающие комплексы, система трубопроводов Надым–Пур–Таз (на северо-западе Сибири), Билибинская атомная станция и связанные с ней линии электропередач. На побережье Карского моря деградация мерзлых грунтов может привести к значительному усилению береговой эрозии, в результате чего в настоящее время берег ежегодно отступает на 2–4 метра. Особую опасность, отмечают авторы доклада, представляет ослабление мерзлоты на Новой Земле в зонах расположения хранилищ радиоактивных отходов.

«Вызов глобального потепления и связанных с ним опасных процессов объектам экономики и населению очень серьезен. Бороться с угрозами меняющейся природы чрезвычайно сложно. Недооценить и переоценить возникающие угрозы в одинаковой степени нежелательно», - таков общий вывод.

Впрочем, глобальное потепление несет и другие риски, не связанные с таянием мерзлых грунтов. Даже на тех территориях, где нет многолетней мерзлоты, объекты строительства также подвергаются неблагоприятным воздействиям. К примеру, ожидаемый рост летних температурных экстремумов, который влечет перегрев зданий, «значительно увеличивает риск системных аварий, возникающих при одновременном резком увеличении энергопотребления, снижении генерации энергии и больших потерях на линиях электропередач».

Климатические изменения сказываются и на долговечности ограждающих конструкций зданий. Как отмечается в докладе: «Наблюдаемое усиление разрушающего действия температурно-влажностных деформаций связано с особенностями происходящих климатических изменений (рост количества жидких и смешанных осадков в зимний сезон, увеличение числа циклов замораживания и оттаивания, повышенное увлажнение стен зданий с последующим охлаждением), которые не были учтены при выборе материалов ограждающих конструкций надлежащей стойкости». Например, в Якутске цокольная часть старых кирпичных зданий (построенных в 1960-х годах) полностью разрушена из-за конденсации влаги в стенах. Показательно, что сильнее всего негативное влияние роста числа циклов замораживания и оттаивания выражено на территории Европейской части России (из-за чередования оттепелей и морозов в течение отопительного сезона). В сочетании с увеличением количества жидких осадков в холодное время года «это приводит к ускоренному старению зданий и сооружений», а значит, в перспективе ведет к увеличению эксплуатационных издержек.  Проблема дополнительно усугубляется тем, что в 1990-е годы были ужесточены требования к уровню энергоэффективности зданий. «Выполнение соответствующих требований привело к использованию многослойных конструкций и широкому применению теплоизоляционных материалов, долговечность которых – при условии их эксплуатации в разнообразных климатических условиях России – не была должным образом изучена. В результате десятки зданий оказались аварийными после 7–9 лет эксплуатации вследствие разрушения фасадных систем. Особенно острая ситуация сложилась при строительстве капитальных объектов в северной строительно-климатической зоне», - отмечается в докладе.

Приходится констатировать, что поправки на климатические изменения в значительной части российских городов до сих пор не принимаются во внимание нашими строителями. И недолговечность многослойных ограждающих конструкций - это еще полбеды. Куда серьезнее представляется другая практика – строительство огромных высотных домов на речных террасах.

Увеличение воды в реках в условиях уменьшения промерзания грунтов способствует повышению уровня грунтовых вод и подтоплению равнинных территорий. Дополнительные риски, связанные с деформацией фундаментов, здесь очевидны. Однако в Новосибирске в таких местах возводятся уже целые высотные микрорайоны. При этом мнение геологов, заявляющих о потенциальной опасности, в расчет не принимается. А значит, ситуация опять развивается по до боли знакомому сценарию: «Пока гром не грянет».

Николай Нестеров

Можем ли мы увидеть черную кошку в темной комнате? Да, можем. Но только в том случае, если воспользуемся современной тепловизионной техникой. Об области применения этих важных для науки устройств подробно рассказал на своей лекции ведущий сотрудник Института физики полупроводников им. А. В. Аржанова Борис Вайнер. Лекция была приурочена к Седьмой межрегиональной конференции «Современные подходы к организации юннатской деятельности», состоявшейся в стенах Института цитологии и генетики СО РАН в ноябре этого года. 

Принцип работы тепловизора понять не сложно. Подобными «устройством», кстати, давно уже пользуются некоторые животные. Так, комар хорошо чувствует тепло, исходящее от человека. Гремучая змея с помощью терморецепторов «видит» в темноте крадущуюся мышь. Каждое нагретое тело, объясняет Борис Вайнер, испускает невидимые нашему глазу инфракрасные лучи. Их-то и воспринимает прибор, выдавая свою особую картинку окружающих предметов. На черно-белом изображении самые теплые участки выглядя самыми светлыми. Самые холодные, наоборот, выглядят темными. С помощью компьютера можно получить и цветное изображение. Тогда всё теплое будет окрашиваться в «теплые» красноватые тона, а холодное - приближаться к «холодному» синему цвету.

Когда мы направляем тепловизор на кошку, сидящую в темной комнате, она отчетливо просматривается светлым силуэтом на фоне темных стен. Когда же она убегает с насиженного места, на термограмме какое-то время отображаются светлые пятна – это, как мы понимаем, участки, нагретые животным.

Надо сказать, что современный тепловизор – прибор очень чувствительный, который может фиксировать разницу температур даже в долях градуса (до трех сотых). Если вы ночью наблюдаете с его помощью за каким-то крупным животным (например, за слоном), вы в состоянии даже разглядеть оставленные этим существом свежие экскременты. Точнее, вы их увидите отчетливо, поскольку они имеет более высокую температуру, чем поверхность тела животного, а потому будут выделяться хорошо заметными светлыми пятнами на относительно темном фоне. Таким примеры, замечает Борис Вайнер, наглядно демонстрируют возможности тепловизора.

Особенно примечательна фиксация так называемого теплового следа. Выше мы уже сказали о тепловых следах, оставляемых кошкой. Но точно такой же тепловой след остается и от человеческой руки, когда мы просто прикасаемся к одежде. На теплограмме появляется четкий светлый силуэт, который постепенно – в течение полуминуты - исчезает  по мере охлаждения поверхности. И наоборот, если человек коснется телом более холодного предмета, то на участке соприкосновения с этим предметом также останется заметный след (то есть этот участок будет выглядеть более темным). По словам Бориса Вайнера, никакой другой прибор, кроме тепловизора, не в состоянии зафиксировать подобные тепловые эффекты.

Изначально тепловизионная техника предназначалась для военных, чтобы из космоса фиксировать пуски ракет. Аналогичным образом тепловизионной техникой могут воспользоваться и экологи. Например, она позволяет зафиксировать сброс вредных отходов в водоемы. Поскольку температура отходов выше температуры воды, на теплограмме водоема появляется светло-розовый шлейф на холодном темно-синем фоне водной поверхности.

В наше время с этой техникой очень хорошо знакомы строители. В принципе, диагностика зданий на предмет утечек тепла является сейчас основной сферой «гражданского» применения таких приборов. Точно так же выявляются потери тепла и у различных машин, например, обследуется обшивка самолетов гражданской авиации. То же можно сказать и о сфере энергетики, где с помощью тепловизора вы в состоянии оперативно выявить проблемные контакты, которые, как известно, постоянно нагреваются. Удобство работы с таким оборудованием в том, что оно позволяет всё это делать  дистанционно. Вам не нужно специально проверять каждый контакт с помощью инструментов. Достаточно лишь взглянуть на теплограмму, чтобы оценить общую картину. В принципе, точно так же можно диагностировать любую электронику.

Но это еще не всё. Как выясняется, тепловизоры можно успешно применять и для медицинской, и для ветеринарной  диагностики, а также для «обследования» растений.

Прежде, чем мы рассмотрим подобные примеры, необходимо подчеркнуть принципиально важный принцип работы тепловизоров. Как подчеркнул Борис Вайнер, их ни в коем случае нельзя путать с так называемыми приборами ночного видения, которые сегодня популярны у военных, а также у охотников. Прибор ночного видения работает подобно радиолокатору: он испускает лучи в инфракрасном диапазоне, а затем улавливает их отражение от предметов. То есть, он просто позволяет видеть  предметы в темноте - видеть их в инфракрасной подсветке (то есть предметы на самом деле освещены, но только невидимыми для наших глаз лучами). Однако такие приборы совсем не показывают нам распределения температур, то есть все те нюансы, которые связаны с излучением самих предметов. Такое по силам только тепловизору.

Дело в том, объясняет Борис Вайнер, что тепловизор ничего не излучает, а лишь «воспринимает» излучение от предметов. В этом плане его можно рассматривать как прекрасное, совершенно неопасное средство диагностики. В отличие, скажем, от рентгена, пронизывающего ваше тело вредными лучами, вы можете проходить тепловизионное обследование сколько угодно раз без всякого риска.

Спрашивается, чем может помочь тепловизор при диагностике? Как мы уже сказали, этот прибор хорошо показывает разницу температур, в том числе – на теле человека или животного. Специалисту такие данные могут сказать о многом, поскольку они отражают процессы, происходящие в организме. Борис Вайнер привел примеры из ветеринарии. Так, на одной термограмме показаны передние ноги лошади. Очень хорошо видно, что в районе левого копыта температура сильно повышена. Причина – воспаление. То есть в этом месте идет активный биологический процесс, из-за чего и происходит повышение температуры. Точно так же с помощью тепловизора можно отличить больную собаку от здоровой. Скажем, у здоровой собаки нос холодный, а глаза теплые. Соответственно, если мы обнаружим на термограмме иную картину, то она должна нас насторожить.

Несколько слов о медицинской диагностике. Известно, что при некоторых заболеваниях начинают холодеть кончики пальцев. Иногда вообще нарушается правильный ток крови, что незамедлительно сказывается на разнице температур отдельных участков тела. Вряд ли у вас найдется градусник, способный зафиксировать указанный процесс. Зато всё это хорошо отражается на теплограммах. Например, такая диагностике может показать, что одна ступня у пациента холоднее другой. Понятно, что речь идет об ухудшении кровоснабжения той ступни, которая оказалась холоднее.

Кстати, в ИФП СО РАН проводили интересный эксперимент, когда снимали теплограмму с человека, выполняющего физические нагрузки. После первых минут работы на велотренажере температура поверхности тела становится холоднее. Это, уточняет Борис Вайнер, напрямую связано с потоотделением. При перегрузках же происходило обратное (то есть наша «система охлаждения» уже не справляется с таким разогревом). Кроме того, с помощью тепловизора мы в состоянии рассмотреть и отдельные локальные участки, показывающие работу потовых желез. Выяснилось, что не все потовые железы работают одинаково. Есть, скажем так, активные участки, а есть и «пустые», где пот не выделяется. Специалисту данный факт также дает пищу для размышлений, помогая при установлении диагноза.

Интересно, что в ходе экспериментов с животными (например, с крысами) было установлено, что во время сна у них периодически меняется температура отдельных частей тела (лапок, хвоста и т.д.). Причем, без всякого внешнего воздействия. Возможно, во сне происходят какие-то нервные реакции. Тепловизор, таким образом, открывает чуть ли не целое направление исследований для биологов. Можно, например, исследовать «профиль дыхания» животного (на основе вдоха-выдоха), а затем на его основе осуществить анализ внутреннего состояния и даже создать математическую модель.

Исследования такого рода только начинаются. Когда-нибудь, будем надеяться, тепловизор укажет биологам не только новый путь, но и станет для биологии тем, чем телескоп стал для астрономии. И главное, что в распоряжении сибирских ученых на сегодняшний день есть самое передовое оборудование, созданное в наших же институтах. Действительно, союз физики и биологии способен привести к прорыву.

Олег Носков