Норильск и другие города, находящиеся в зоне многолетней мерзлоты, могут разрушиться из-за потепления климата. Ученые рассказали о возможных сценариях и способах предотвратить трагедию.
Многолетняя мерзлота (многолетняя криолитозона, вечная мерзлота) — часть криолитозоны, характеризующаяся отсутствием периодического протаивания. Общая площадь вечной мерзлоты на Земле — 35 миллионов километров. Вечная мерзлота занимает 65% территории России.
Группа российских и американских ученых опубликовали работу, в которой представили данные о том, что города, находящиеся в зоне вечной мерзлоты, в том числе Норильск, могут разрушиться к 2050 году.
Исследователи рассмотрели ситуацию в четырех городах: Анадыре, Салехарде, Якутске и Норильске. По оценке ученых, через 35 лет несущая способность пород, в которых содержится вечная мерзлота, может уменьшиться на 75-95%.
Таяние вечной мерзлоты потенциально может привести к деформации и обрушению как жилых, так и промышленных сооружений.
Здания в Анадыре и Салехарде могут потерять устойчивость к середине 2020-х годов. Якутск и Норильск окажутся под угрозой разрушения в 2040-е.
«Авторов данной статьи я знаю, это Николай Шикломанов и Дмитрий Стрелецкий. Они занимаются этим давно совместно с российскими мерзлотоведами и американскими климатологами. На основе климатических сценариев, и тех свойств, которыми обладают грунты при различных температурах вечной мерзлоты, они сделали прогноз, что мерзлота может подтаять, или нагреться с минус 5 градусов до минус 1 градуса, а это разная прочность. Минус 5 — скала, минус 1 — глина», — прокомментировал главный научный сотрудник Институт крисоферы земли СО РАН Дмитрий Дроздов.
По его словам, исследователи взяли российские строительные нормативы и оценили заложенную в них прочность грунтов.
«Здания на территории Норильска, Уренгоя строились по имевшимся в те времена нормативам, с коэффициентом запаса прочности от 1,2 до 1,4. Сейчас этот запас прочности выбран. Они еще стоят, но запас прочности составляет 1. Если условия еще будут ухудшаться, то здание начнет разваливаться. В Норильске чуть ли не 300 домов разобрали, потому что те оказались в зоне риска. Они не упали, власти решили, что лучше их разобрать, не создавать опасности жителям», — отметил Дроздов.
Он считает, что весь описанный сценарий реалистичен, если климат дальше будет изменяться в сторону потепления.
Рельсы свернулись в восьмерку
Доктор геолого-минералогических наук, профессор НГУ Иван Зольников в свою очередь сказал, что при глобальных изменениях климата, а также при региональных и местных антропогенных воздействиях на тундровые ландшафты меняется тепловлагообмен в подземных льдах и вмещающих приповерхностных грунтах в целом, активизируются различные природные процессы.
«Это может привести к серьезным площадным трансформациям ландшафтов, от чего могут пострадать не только города, но и, например, нефтегазодобывающая инфраструктура, в частности: газопроводы и сами скважины. Растепление подземной мерзлоты может быть не только постепенным, но и приводить к быстропротекающим негативным последствиям. Особенно это касается приповерхностных слоев ледогрунтов. В некоторых случаях лед может прогреваться долго, но перейдя критический порог быстро разрушиться», — пояснил Зольников.
По его словам, происходить это может по многим причинам. В частности, в тундровых ландшафтах, на тех участках, где транспортом нарушается растительный покров, который защищает подземные льды от нагревания, могут образоваться овраги. Поэтому на севере очень строго следят, чтобы транспорт перемещался только по специальным дорогам.
На растительность может повлиять загрязнение воздуха. В качестве примера можно привести выбросы диоксида серы предприятиями Норильска, которые приводят к деградации пригородной растительности. Еще одним примером может служить загрязнение северных территорий в результате нефтегазодобычи. Известны и другие антропогенные факторы, оказывающие негативное воздействие на тундровые и таежные территории в области распространения многолетнемерзлых пород.
«В середине XX века на севере Западной Сибири строили сталинскую железную дорогу от низовьев Енисея до низовьев Оби. Прокладывали ее как раз по таким территориям, где встречались участки с пластовыми льдами толщиной в десятки метров, которые залегали близко к дневной поверхности. Когда вырубали тайгу, чтобы построить дорогу, льды стали оттаивать. Начались термокарстовые процессы (проседание грунтов, спровоцированное таянием подземных льдов). Рельсы сворачивались в восьмерку. Дорогу прекратили строить только после смерти Сталина», — привел пример профессор.
Зольников добавил, что теоретически возможны разные варианты реакции ледогрунтов на внешние воздействия, особенно в северных городах, где техногенные процессы многообразны и зачастую трудно просчитываемы на перспективу. Кроме того, нет уверенности в предсказуемости климата планеты.
Например, некоторые ученые сегодня считают, что глобальное потепление скоро сменится не менее глобальным похолоданием, что приведет к несостоятельности тех прогнозов, которые основаны на представлениях о неуклонном повышении температуры в ХХI веке. Поэтому, при составлении конкретных прогнозных моделей необходимо углубленное и детальное изучение имеющегося фактического материала по конкретным территориям и следует соблюдать осторожность при прогнозах даже на такой срок, как ближайшие 50 лет.
Строить можно и на Луне
Как считает заведующий кафедрой проектирования зданий и экспертизы недвижимости Инженерно-строительного института СФУ Рашит Назиров, сам факт разрушения городов – сценарий нереальный. Это просто не будет допущено, если существование таких городов будет необходимым.
«Нужно вести мониторинг и вовремя предпринимать меры. Это и делается в настоящее время. Техническая безопасность обеспечивается путем применения уже имеющихся знаний и технологий, которые привязываются к конкретному объекту», — сказал ученый.
По его словам, объемы затрат на профилактические мероприятия должны определяться общественной целесообразностью.
«Старые здания в Норильске, построенные более 50-70 лет назад, морально и физически устарели, не удовлетворяют современным строительным и санитарным нормам и, скорее всего, их постепенно нужно выводить из эксплуатации или просто сносить. В проектных решениях новых зданий следует учитывать глобальные процессы изменения климата, и в том числе, динамику растепления грунта», — считает Назиров.
Он отметил, что термин «эвакуация» для данного вопроса неприменим, так как одно дело строить металлургический завод, другое – жилое здание.
«Построить здание можно везде и даже на Луне, но есть ли в этом потребность? Будет ли это целесообразным? Решение должно приниматься с учетом конкретных обстоятельств. Вряд ли кто-нибудь постоянно захочет жить там, где полгода ночь и десять месяцев зима. Это противоречит человеческой природе за исключением, может быть, северных народностей», — сказал собеседник.
По его мнению, большинство норильчан вряд ли отказались бы переехать сами и воспитывать своих детей в местах, где солнце, море и тепло, если бы им была предоставлена такая возможность (жилье, работа, достойная зарплата).
Как сообщила пресс-служба Норильского городского совета депутатов, массовая застройка Норильска осуществлялась в период с 1940-1950 годов и в период 1960-1990 годов. Период 1940-1950 годов ознаменован строительством монументальных жилых зданий «сталинской планировки» с лепными архитектурными элементами на фасадах. Более позднее строительство характеризуется возведением так называемых «хрущевок» и многоэтажных типовых домов.
Последний многоквартирных жилой дом сдан в эксплуатацию после завершения строительства в 2002 году. Первый малоэтажный дом из облегченных конструкций построен в 2012 году, еще один – в 2015. В 2014 году сданы в эксплуатацию здания трех новых детских дошкольных учреждений.
Практически все здания Норильска построены на вечномерзлых грунтах по первому принципу.
«Применение данного принципа предусматривает использование вечномерзлых грунтов в мерзлом состоянии, сохраняемом как в процессе строительства, так и всего периода эксплуатации сооружения. Вечная мерзлота имеет изменчивое состояние: летом почва оттаивает на определенную глубину, зимой промерзает. Естественные, а также антропогенные факторы могут оказывать значительное влияние на мерзлоту, а значит, и создавать угрозу несущей способности зданий и сооружений», — сообщила пресс-служба.
С июля 2014 года в Норильске под председательством главы города Олега Курилова действует Консультативный совет по сохранению устойчивости зданий.
«В нашем городе постоянно проводятся работы по сохранению устойчивости зданий и недопущению таяния вечномерзлых грунтов. Ежегодно мы занимаемся усилением свай, ростверков, плит цокольного перекрытия, восстановлением водоотводных лотков, устройством вентиляционных шахт и водонепроницаемых покрытий подполий. Кроме того, своевременный ремонт сантехнических коммуникаций – это тоже работа, направленная на недопущение растепления грунтов», — отметила в ответе пресс-лужба совета депутатов.
Как сообщили власти, глава Норильска неоднократно заявлял о необходимости привлечения федеральных властей к решению задач по сохранению вечной мерзлоты и ее комплексному изучению – это масштабный и дорогостоящий проект, что не позволяет реализовать его за счет средств местного бюджета. Необходимо создать единую систему мониторинга многолетнемерзлых грунтов, что позволит оценить состояние застроенных территорий российской Арктики с точки зрения безопасности.
