«Невечная» мерзлота. Причины и последствия изменения климата Ямала

 

В своей статье автор подчеркивает хрупкость арктической тундры, изменение многолетней мерзлоты на территории Ямала. Автором предпринята попытка изучить и раскрыть основные причины и последствия таяния вечной мерзлоты на Ямале. Имея чувство личной ответственности за состояние своей малой родины, автор работы стремится глубоко разобраться в происходящих переменах, тем самым привлечь внимание школьников и взрослых к существующим проблемам.

Ключевые слова: многолетняя мерзлота, парниковый эффект, газогидраты, лесные пожары, кратеры, сибирская язва.

 

Введение

Вечная мерзлота невечная, целостность арктической тундры стала разрушаться и это уже факт. В последние пять лет мы, ямальцы, наблюдаем изменение многолетней мерзлоты воочию, и его последствия, к сожалению, очень плачевны. Внезапное появление один за другим кратеров, вспышка сибирской язвы в Ямальском районе, это первый крик о помощи нашей земли, и мы должны его услышать. Именно поэтому для своей исследовательской статьи я выбрал тему изменения многолетней мерзлоты. Эта проблема не только местного характера, она актуальна во всех странах, находящихся в северных широтах. «Все мы пассажиры одного корабля по имени Земля…» – писал известный французский писатель Антуан де Сент-Экзепюри. Чтобы избежать глобальной катастрофы и многих экологических проблем на Ямале, необходимо изучить и раскрыть основные причины таяния вечной мерзлоты, составить экологическую карту наиболее опасных местностей, привлечь внимание общественности к проблеме охраны ямальской земли. Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

        изучить, что такое вечная мерзлота и определить причины её изменения;

        наблюдать за изменением грунта, ежегодно измеряя глубину одного и того же колодца, выкопанного вручную.

        рассмотреть и изучить природу парникового эффекта, основного фактора таяния многолетней мерзлоты;

        изучить и установить, как залежи углеводородов влияют на изменение температуры земли;

Объект исследования: вечная мерзлота.

Предмет исследования: изменение вечной мерзлоты.

Методы исследования: теоретический и эмпирический. Проведён сбор информации, анализ литературных источников и интернет-ресурсов по теме исследования. Изучено и проанализировано влияние парниковых газов и залежей углеводородов на изменение многолетней мерзлоты. Проведено наблюдение и графический анализ полученных данных.

Гипотеза: Если определить основные факторы, влияющие на изменение и размягчение многолетнемёрзлых пород, изучить их природу, то можно будет остановить или хотя бы замедлить процесс таяние вечной мерзлоты на Ямале.

 

«Невечная» мерзлота. Причины и последствия изменения климата Ямала

«Ямал» – название ненецкое, образовано их двух слов я – «земля», мал – «конец», в 19 веке оно относилось только к мысу на северо-западе полуострова, позже название, распространилось на весь полуостров на севере Западной Сибири (Ямало-Ненецкий автономный округ). Территория Ямала относится к области сплошного распространения многолетнемёрзлых пород, мощность толщи которых практически не подчиняется закону зональности, т.е не наблюдается закономерного снижения её в направлении с севера на юг. [1]. А явление, когда поверхностный слой земной коры, имеющий круглогодичные минусовые температуры (ниже 0°С) и на сотни и даже тысячи лет, сохраняющий в грунтах льды, называется многолетней, или вечной мерзлотой.

Термин «вечная мерзлота», как геологическое явление был введён в научное употребление в 1927 году, основателем школы советских мерзлотоведов М. И. Сумгиным.

Он определял его, как мерзлоту почвы, грунта с неизменной из года в год отрицательной температурой [2]. Многолетнемёрзлые породы ямальской земли сформировались в ледниковую эпоху и развивались под влиянием большого числа природных факторов и климатических условий. Длительная зима, короткое прохладное лето, сильные ветры, незначительная мощность снежного покрова – все это способствует промерзанию почвы на большую глубину. Ещё полвека назад мерзлотные породы на Ямале были настолько прочны, что служили основой строительства ледяных пещер – природных холодильников в сёлах Новый порт и Самбург.

Аномально жаркое лето, тёплая зима последних лет, стали причиной изменения климата Ямала и ландшафта тундры, многолетняя мерзлота начала терять целостность.

Изменение и таяние почвы земли видны не вооруженным глазом. В течение пяти лет, в августе, автором исследования велось наблюдение за изменением грунта в колодце, выкопанном вручную для источника питьевой воды на стойбище «Медвежья гора» Пуровского района. Лесные ненцы выкопали колодец несколько лет назад и используют его каждое лето, чистят до появления ледяного покрова в июне и августе. Измерения, проведённые в одно и то же время, показали, что глубина колодца растёт с каждым годом и грунтовый слой земли постепенно становится мягкой и рыхлой. За пять лет грунт колодца опустился на 92 см, а значит, за год почва протаивает в среднем на 23 см (Рис. 1).

Рис. 1. Данные измерения глубины колодца по годам в см

Полученные в ходе наблюдения данные позволяют говорить о том, что земля очень чутко реагирует на изменение температуры и даже при незначительном её повышении, территория обледенения в почве уменьшается. Фактором изменения температуры земли в данной местности мог послужить парниковый эффект, так как в 30 - 40 км от стойбища «Медвежья гора», вблизи деревни Харампур в последние годы произошло несколько лесных пожаров. При горении лесов происходит огромный выброс парникового газа – СО₂. Один килограмм горящей древесины выделяет 7.5- 8.0 м³ этого газа. Резкий выброс СО₂ – своего рода химический толчок по климатической системе. Парниковый эффект – это повышение температуры поверхности земли по причине нагрева нижних слоев атмосферы скоплением парниковых газов. Это явление не новое, еще в 1827 году французский ученый Фурье обосновал, что атмосфера пропускает коротковолновое солнечное излучение, но задерживает отраженную Землей длинноволновую тепловую энергию (Рис. 2).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2. Распределение солнечной радиации на поверхности земли.

Основными источниками парникового эффекта на территории Ямало-Ненецкого округа являются лесные пожары. За пять лет на Ямале произошло 2022 лесотундровых пожара, огнём уничтожены 315019 гектаров площади (Табл. 1).

Таблица 1

Годы	Кол-во лесных пожаров	Площадь возгораний (га)
2012	662	63000
2013	637	177000
2014	126	2000
2015	61	1019
2016	536	72000
за 5 лет	2022	315019

 

На территориях, уничтоженных огнём, выгорело большое количество деревьев, а значит и количество выбросов парникового газа в атмосферу увеличилось. Причины возникновения лесных и тундровых пожаров на Ямале – это грозовая активность в условиях засушливой погоды и человеческий фактор. Основные причины пожаров, возникших по вине человека – разведение костров без соблюдения строгих мер безопасности, непотушенный костёр, непогашенный окурок, брошенная горящая спичка (Рис. 3).

Рис. 3. Основные причины пожаров, возникших по вине человека в %

Рост концентрации парниковых газов и средней температуры на планете – взаимозависимые процессы, ускоряющие друг друга. Если газовое одеяло Земли станет слишком хорошо сохранять тепло из-за роста концентрации в атмосфере парниковых газов, прежде всего СО₂, то это вызовет неизбежные серьезные катастрофы [3]. В 2014 году при 126 пожарах сгорело 2 тыс. га лесотундры, что стало рекордным показателем возгораний на Ямале. В этот же год на территории округа, в зоне вечной мерзлоты, были обнаружены сразу три необычных земных кратера. Только по счастливой случайности загадочные воронки не стали причиной ужасных трагедий. В  2016 году произошло самое большое количество лесных пожаров, и в это лето на Ямале случилась еще одна напасть – сибирская язва. В результате распространения инфекции погибло сотни оленей и пострадало около 350 человек, один ребёнок умер. Ученые считают, что основная причина вспышки сибирской язвы, споры которой живут в почве более 100 лет, активизация «старых» почвенных очагов вследствие аномально высокой температуры воздуха и оттаивания почвы на глубину, превышающую обычный показатель [4].

Вечная мерзлота – природный холодильник, в котором хранятся сотни различных бактерий и углеводородов. Большинство природных газов образуют гидраты или клатраты – кристаллические структуры, в которых газ находится в окружении молекул воды, удерживаемых вместе низкой температурой и высоким давлением. Имя клатраты было дано Пауэллом в 1948 и происходит от латинского «clathratus», что значит «сажать в клетку» [5]. Небольшое изменение температуры или давления может привести к превращению прочно сцементированных гидратосодержащих пород в разжиженную массу и к освобождению огромного количества газа. При уменьшении мощности мерзлоты, газогидраты распадаются, и на небольшой глубине образуется газовый резервуар, из которого газ прорывается на поверхность земли (Рис. 4).

Рис. 4. Схема выброса газогидратов на поверхность Земли

По мнению ученых, по такой схеме произошёл подземный взрыв смеси льда и газа, который стал причиной появления ямальской воронки вблизи Бованенсковского месторождения. Выброс породы спровоцировал болотный газ, основной компонент которого – метан CH₄. Природные газогидраты, содержащие метан, впервые обнаружили в СССР, в 1965 году молодой доцент Губкинского института Юрий Макагон заявил о возможности существования газогидратных залежей в природе. Выброс подземных газов на поверхность земли усиливает парниковый эффект и приводит к изменению многолетней мерзлоты.

Увы, наша Земля и наш Ямал не защищён от разных природных катаклизмов, и это факт. Если не минимизировать факторы, влияющие на изменение и размягчение мёрзлых пород, таяние вечной мерзлоты не остановить, и тогда вся территория лесотундры превратится в настоящее болото. С изменением климата ещё больше начнут происходить атаки подземных залежей, что грозит не только природе Ямала, но и людям, производственным объектам, населенным пунктам. Один из выходов избежать выбросов газогидратов, распознание метановых «мин». Надо знать вероятность выбросов, и, по возможности, предупредить их, первую очередь – на площадках, где готовятся к разработке месторождений углеводородов, в местах прокладки трубопроводов, дорог. Диагностировать потенциально опасные участки, по мнению исследователей, по силам, только к ним надо иметь допуск. По мнению тюменских ученых-мерзлотоведов, там, где инфраструктура уже отлажена (к примеру, на Бованенковском месторождении), внезапные метановые выбросы вряд ли возможны [7]. Во-первых, грунты перед монтажом инженерных сооружений тщательно изучали и «протыкали» бурами. Если где-то и были скопления метана, его выпустили, как воздух из шарика. Во-вторых, здесь ведётся постоянный мониторинг состояния почвы, грунтов, замеряется химический состав атмосферы, воды и снега.

Чтобы избежать неприятных сюрпризов в дальнейшем, уже сегодня, надо думать, и искать новые методы борьбы с внешними угрозами. Сейчас много говорится о новых методах исследований, инновационные проекты должны быть направлены и на предупреждение катастроф, связанных с изменением климата Земли. Один из вариантов – разработка и создание аппарата (робота), который может получать более точные данные о скоплениях газогидратов, изучать профиль подземных пород, делать замеры температуры, электропроводности.

Правительству и соответствующим учреждениям, и органам местной власти усилить наблюдения за состоянием вечной мерзлоты и регулярно замерять объем СО₂, который выделяется на растаявших участках тундры и других арктических ландшафтов. Для уменьшения парникового эффекта необходимо усилить контроль за лесными пожарами, усовершенствовать технику по тушению пожаров, увеличить финансирование мероприятий, направленных на тушение и профилактику лесных пожаров. Проводить мониторинг состояния природы Ямала, разрабатывать экологические программы, проекты, создавать волонтёрские движения по очистке леса и тундры. Увеличить штрафы и ужесточить наказания за поджог лесов. А жителям округа, всегда помнить главное правило – начинать с себя. Если не мы, то кто будет беречь и любить наш северный край – Ямал.

Все исследования и мероприятия, направленные на защиту экологии, должны финансироваться на государственном уровне. Только сегодня, взяв ответственность за будущее Земли и его обитателей, можно будет избежать катастроф и ужасных трагедий на Ямале и во всей планете. 2017 год в России указом Президента объявлен Годом экологии и Годом особо охраняемых природных территорий. В течении 2017 года будет организовано и проведено множество мероприятий, посвященных Году экологии, хочется, чтобы каждый из нас принял активное участие в них и внёс свой вклад в защиту окружающей среды. Земля наш общий дом, а природа – наше богатство, которое обязаны сберечь для последующих поколений. Писатель Михаил Пришвин говорил: «Охранять природу – значит охранять Родину».

 

Литература:

 

1. Добринский Л. Н., коллектив авторов «Природа Ямала» Екб.: УИФ «Наука», 1995.
2. Сумгин М. И. Вечная мерзлота почвы в пределах СССР. М.: Изд-во АН СССР, 1937.
3. Гальперин М. В. Экологические основы природопользования. 2-изд, исп. М.: ИД «ФОРУМ» -ИНТРА-М, 201.3
4. Селянинов Ю. О. и др. Сибирская язва на Ямале: причины возникновения и проблемы диагностики. П. Вольгинский.
5. Беляев А. М. Гидраты метана – новый энергетический ресурс и экологические проблемы. СПбГУ, http://abel-2.ru
6. Истомин В. А., Якушев В. С. Газовые гидраты в природных условиях. Монография, М.: 1992.
7. Академик объяснил появление «дыр» в Заполярье, http://vk.com/
8. Кратер на Ямале, http://www.infoniac.ru/
9. «то известно про кратер на Ямале, РИА «Новости», http://ria.ru/
10. Бермудский треугольник Ямала, новости науки, http://www.sciencefirsthand.ru/