Невечная многолетняя мерзлота

Многолетнемерзлые породы, известные как многолетняя или вечная мерзлота, — часть верхнего слоя земной коры (криолитозоны), которая характеризуется отсутствием периодического протаивания. Температура земной коры там не поднимается выше 0°C в течение долгого времени — от нескольких лет до тысячелетий. Это явление глобального масштаба, его нет только в Австралии. Во всем мире многолетней мерзлоты не менее 25% всей суши, а в России — более 60%, именно в нашей стране находится самый крупный город в мире, который располагается в зоне многолетней мерзлоты — Якутск. Как глобальное потепление влияет на мерзлые грунты и каковы последствия для человека?

Русские землепроходцы XVII в., которые покоряли сибирские просторы, первыми  описали необычное состояние почвы. Они написали в послании царю, что даже в разгар летнего сезона почва не лишается льда. Долгое время о многолетней мерзлоте было известно крайне мало: лишь то, что она характеризуется безлесыми территориями. Представления о том,  до какого уровня доходит лед и какова температура на глубине, появились благодаря северным поселенцам. Они решили вырыть колодец, чтобы обеспечить себя водой. Одна из документально зафиксированных попыток найти воду принадлежит казаку Якову Светогорову. За четыре месяца работ в 1685—1686 гг. он вырыл колодец в Якутске глубиной 28 м, но воду так и не нашел. Упоминаний о других попытках найти воду нет до XIX в. Летом 1828 г. купец Федор Шергин, зная особенности почвы, решил тоже попытать удачу. К 1837 г. он вырыл шахту до глубины 116,4 м. Воду там так и не нашли, но эти работы стали неопровержимым доказательством существования вечной мерзлоты на большой глубине. Сегодня Шахта Шергина имеет статус памятника истории регионального значения. Как сообщают «РИА Новости», в 2009 г. спустя долгое время исследователи проникли на дно шахты. В день спуска температура на поверхности была –20°C, в то время как внизу –1,3 °C. Сегодня известно, что глубина вечной мерзлоты может превышать 500 м, а в горах — до 1,5 тыс. м.

Мерзлые породы могут быть кратковременными (когда почвы приобретают мерзлое состояние на несколько часов или суток), сезонными (на месяцы) и многолетнемерзлыми (на годы, сотни и тысячи лет). Но даже в таких условиях живут растения. К суровым условиям приспособились неприхотливые мхи, лишайники, невысокие травы, кустарники и кустарнички (такие, как голубика, морошка), карликовые деревья (такие, как карликовая береза и ива). Летом в тундре — пространстве с мерзлой почвой, — когда верхний слой почвы протаивает, корни растений поглощают необходимую влагу. А ими, в свою очередь, питаются северные олени, зайцы-беляки, лемминги, снежные бараны.

К жизни на мерзлых породах адаптировались и люди. Известно, что значительное количество ресурсного потенциала России сосредоточено в недрах северных территорий, поэтому там налажена их добыча. Чтобы обеспечить комфортную и безопасную жизнь на этих территориях, архитекторы и ученые прикладывают немалые усилия. Вопросами строительства на мерзлоте занимается целая научная отрасль — инженерная геокриология. Главный архитектор Якутска И.Д. Алексеева рассказала корреспонденту журнала Strelka Mag, что опыт Якутска несравним с другими северными городами, так как они меньше и, если сопоставлять с Канадой, там совсем другие грунты, поэтому большинство решений необходимо разрабатывать специально для города, используя лишь собственные знания и опыт. В Якутске дома стоят на глубоко вбитых сваях, чтобы тепло от построек не подтапливало лед, все коммуникации проходят над землей. Из-за особенностей почвы происходит больший процент износа зданий и других объектов.

Вечная мерзлота не вечна. В 2019 г. был опубликован Специальный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата на тему «Океан и криосфера в условиях изменяющегося климата». По результатам исследований, за последние десятилетия глобальное потепление привело к повсеместному сокращению криосферы (компонент земной системы на поверхности суши и океана и под ней, которые заморожены, включая снежный покров, ледники, ледниковые покровы, ледяные шельфы, айсберги, морской лед, озерный лед, речной лед, многолетнюю мерзлоту и сезонно-мерзлый грунт). За период между 1979 и 2018 гг. распространение арктического морского льда, весьма вероятно, уменьшалось во все месяцы года. С 1980 г. по настоящее время температура многолетней мерзлоты повысилась до рекордно высоких уровней, включая недавнее повышение на 0,29°C ± 0,12°C с 2007 по 2016 гг. в среднем по полярным и высокогорным регионам мира. Вероятно, из-за таяния северных районов многолетней мерзлоты появляются и дополнительные нетто-потоки метана и CO2.

Деградация вечной мерзлоты влияет на экосистемы: ареалы обитания животных и растений, их численность. Согласно докладу, за последнее столетие некоторые виды растений и животных увеличились в численности, изменили свои ареалы обитания и обосновались в новых районах по мере того, как отступали ледники и удлинялся бесснежный сезон. Спутниковые наблюдения показывают общее озеленение на территории всей тундры, часто свидетельствующее о повышении продуктивности растений, в некоторых местах, напротив, продуктивность снижается. Потепление океана в ХХ в. и в последующие годы способствовало общему снижению максимального потенциала улова: во многих регионах наблюдается сокращение запасов рыбы, моллюсков и ракообразных, вызванное прямым и косвенным воздействием глобального потепления. Увеличение температуры океана влияет и на кораллы: они обесцвечиваются. Помимо этого, возникают более частые вредоносные цветения водорослей, происходит повышение уровня моря, его закисление. Это негативно воздействуют на продовольственную безопасность (повышается риск заболеваний человека, которые передаются через пищу и воду), туризм, экономику.

В заключение в докладе сказано, что создание условий, способствующих выработке устойчивости к изменению климата, критическим образом зависит от масштабного сокращения выбросов в сочетании с последовательными и все более широкомасштабными действиями по адаптации. Среди инструментов могут быть международное сотрудничество, обмен информацией, данными, знаниями, финансами, координация между руководящими органами в различных масштабах и горизонтах планирования. Важную роль также играют образование, мониторинг, прогнозирование и решение проблем социальной уязвимости и справедливости, так как проблемы, связанные с потеплением арктических территорий, в большей мере касаются именно местных жителей, а их экономика не всегда способна эффективно решать возникающие задачи.

В 2020 г. было опубликовано исследование, в котором сказано, что, несмотря на некоторые негативные последствия изменения климата,глобальное потепление сделает огромные территории (около 15 млн км²) пригодными для выращивания как минимум четырех морозостойких сельско-хозяйственных культур: пшеницы, сои, кукурузы и картофеля. Примерно половина этого прироста придется на Россию и Канаду, жители которых смогут расширить свои угодья примерно на 4 млн км². Однако, как предупреждают исследователи, неправильное освоение этих земель может привести к высвобождению огромного количества парниковых газов, которые сейчас «запечатаны» в запасах органической материи внутри вечной мерзлоты, а также к резким сдвигам в характере течения северных рек и их общему ослаблению.

Авторы фото в галерее на тему изменений ландшафта в Арктике: Александр Обоимов, Виктор Никифоров / Siberian Times.

Материал подготовлен на основе информации из открытых источников.