Из всего рассмотренного следует, что в естественном ходе эволюции температурное поле криолитозоны полностью перестраивается главным образом в соответствии с крупными 35-40-тысячелетними колебаниями температуры воздуха, поэтому ожидать существенных изменений в криолитозоне Арктики в связи с более короткими колебаниями климата с амплитудой в 1-1,5˚C, реже 2˚C, многие из которых даже не проникнут на всю мощность мерзлой толщи, а в верхних горизонтах не выйдут из отрицательных значений, не следует.
Влияние антропогенного фактора на климат и поведение криолитозоны
Данная проблема заслуживает особого внимания, поскольку сейчас широко распространена (и стала фактически официальной) точка зрения, что на климат XX и XXI веков оказывает влияние хозяйственная деятельность человека, обусловливающая накопление в атмосфере углекислого газа и др. парниковых газов (CH4, пары H2O и др.) и тем самым вызывающая потепление климата (парниковый эффект). Среди ученых существует две основные точки зрения: первая вытекает из согласия с концепцией глобального потепления (создаются сложные климатические модели, учитывающие как положительные, так и отрицательные обратные связи увеличения парниковых газов в атмосфере), вторая – утверждает, что текущее потепление климата хорошо вписано в естественный колебательный цикл с периодом примерно в 30 лет. По мнению второй группы исследователей, современное потепление может быть объяснено естественной динамикой климата, связанной с общепланетарными геофизическими причинами.
По мере роста экспериментальных данных, используемых в глобальных климатических моделях, и верификации этих моделей, возможно резкое уменьшение степени неопределенности предсказаний. Это позволит убедительно доказать одну точку зрения, опровергнув вторую. Естественно, многофакторные трехмерные климатические модели, реализация которых может дать намного более точные прогнозы, требуют колоссального объема компьютерных расчетов. Одним из интересных вариантов решения этой проблемы является использование распределенных вычислений (grid-технологии) на основе персональных компьютеров, связанных с сервером посредством Интернет. Так, в американском проекте Climate Prediction Project (#"1.files/image021.jpg">
Рис. 10. Прогнозная геокриологическая карта России на 110-й год от начала возможного глобального потепления климата (по сценарию ИГКЭ):
1 - область протаявших ММП; 2 - область распространения ММП несливающегося типа с глубиной залегания кровли от 5 до 20 м (реликтовые ММП, залегающие на глубине 50 м и более, на карте не показаны) со среднегодовой температурой пород (t0) 0-3 ºС; 3 - область островного (50-90%) распространения ММП, t0 = 0,5-2ºC; 4-6 - область сплошного распространения ММП: 4 - t0 = (-1) - (-5) ºC, 5 - t0 = (-5) - (-6) ºC, 6 - t0 = (-5) - (-8) ºC; границы: 7 - современная южная граница распространения ММП, 8 - ММП несливающегося типа, 9 - островного распространения ММП, 10 - сплошного распространения ММП.
На основе существующих представлений о закономерностях формирования температурного режима многолетнемерзлых толщ с использованием любого из сценариев глобального потепления можно дать количественную оценку деградации криолитозоны и оценить возможные последствия этого процесса. Так, на рис. 11 в графическом виде продемонстрирован прогноз деградации криолитозоны севера Западной Сибири к 2100 году по сценарию ИГКЭ. Как видно из этой схемы, для полуострова Ямал речь идет не о полном вытаивании многолетнемерзлых толщ, а лишь о понижении температур мерзлых толщ у поверхности с -5º до -1ºC. Учитывая большое количество энергии, необходимой для фазового перехода, катастрофичного усиления геокриологических процессов в результате повсеместной деградации мерзлых толщ, ожидать не следует.
Территории с реликтовыми многолетнемерзлыми породами распространятся лишь на 5-7% площади полуострова. Это в основном юг и русло и пойменная долина р. Юрибей в Центральном Ямале.
Рис. 11. Прогнозная геокриологическая карта севера Западной Сибири на 110-й год от начала возможного глобального потепления климата (по сценарию ИГКЭ): 1 - территория протаявших ММП; 2 - территория распространения ММП несливающегося типа с глубиной залегания кровли (h) в торфах более 3,5 м, в суглинках 8-15 м, в песках 15-25 м и где среднегодовая температура пород (t0) повысится от 0 - (-3) до 0 - (-0,5) ºС; 3 - территории распространения ММП несливающегося типа с h в торфах 1,5-3,5 м, в суглинках 3,5-8 м, в песках 6-13 м и где t0 повысится от (-3) - (- 5) до (-1) - (-2) ºC; 4 - территории распространения ММП, t0 которых повысится от (- 5) - (-7) до (-1) - (-2) ºC с участками несливающихся ММП, где h в торфах до 1,5 м, в суглинках до 3,5 м, в песках до 6 м; 5 - территории сплошного распространения ММП, t0 которых повысится от (-7) - (-9) до (-2) - (-4) ºC; границы: 6 - современная южная граница распространения ММП, 7 - прогнозная южная граница распространения ММП, 8 - граница территорий с разными прогнозными геокриологическими условиями.
Рис. 12. Распределение температур пород по глубине (м/ст. Марре-Сале, Ямал):
1 – в естественных условиях (1990 г.); 2-4 – при глобальном потеплении климата: 2 – 2020 г., 3 – 2075 г., 4 – 2100 г.
В условиях неустановившегося температурного режима, когда из года в год происходит повышение температуры пород по глубине, не корректно говорить о среднегодовой температуре пород на глубине нулевых годовых амплитуд как о постоянной температуре в течение длительного отрезка времени. Тем более это не корректно, когда начинается многолетнее оттаивание пород с поверхности. Поэтому для оценки тенденции изменения температурного состояния пород в будущем принята фиксированная глубина, приблизительно равная глубине нулевых годовых амплитуд в современных условиях – 18 –20 м. Изменение температуры пород на этой глубине в будущем существенно зависит от их начальной температуры. При относительно высоких начальных отрицательных температурах пород большая часть поступающего в грунт тепла идет на фазовые переходы при опускании кровли мерзлых пород, и поэтому повышение температуры пород происходит относительно медленно. В интервале низких среднегодовых температур интенсивность повышения температуры мерзлых пород увеличивается (до температуры фазовых переходов).
Повышение среднегодовой температуры пород при глобальном потеплении климата вызывает не только деградацию мерзлых пород с поверхности, но и их оттаивание снизу. Темп оттаивания определяется составом пород, среднегодовой температурой, мощностью и величиной теплопотока из недр земли.
На рис. 12 представлена вероятная динамика деградации криолитозоны Центрального Ямала на основе данных ст. Марре-Салле. К 2075 году предполагается увеличение температуры первых 10 м многолетнемерзлых пород до 0ºС, а к 2100 году возможно многолетнее оттаивание слоя мощностью 3-5 метров от поверхности. Таким образом, до 2075 года катастрофического усиления термоэрозионных процессов на Ямале ожидать не следует. Естественно, на юге полуострова деградация криолитозоны будет происходить несколько интенсивнее, чем на севере, где многолетнего оттаивания скорее всего не произойдет из-за существенной энергии, необходимой для фазовых переходов.
Потепление климата и соответствующее увеличение глубины сезонного оттаивания приведет к увеличению пучения пород, особенно на равнинах с избыточным увлажнением поверхности, на 20-50%. На участках с прогнозируемой несливающейся мерзлотой и с новообразованными несквозными таликами получат широкое распространение сезонные и многолетние бугры пучения.
В береговой зоне Карского моря и Обской губы, где под влиянием термоабразии и термоденудации происходит разрушение и отступание береговых уступов, следует ожидать заметных последствий. Если в современных условиях средняя скорость отступания берегов, сложенных льдонасыщенными дисперсными отложениями, составляет 2-4 м в год, то при потеплении климата она может увеличиться до 10 и более метров. Следует отметить, что потепление климата может стать причиной развития широкого спектра геокриологических процессов на одной и той же территории, образующих парагенетические ряды, развивающиеся с большой скоростью и со значительным эффектом от их суммарного проявления. Последнее может быть опасно при хозяйственном освоении.
5.3 Принципы районирования криолитозоны Ямала
Разведка и разработка нефтегазовых месторождений требуют инженерно-геологического изучения площади самих месторождений и путей транспортировки газа с целью обеспечения устойчивости возводимых сооружений и максимального сохранения природных условий арктического бассейна и прилегающей территории побережья. Важнейшей задачей инженерно-геологического изучения различных районов криолитозоны является выявление в их пределах закономерностей формирования и пространственной изменчивости геокриологических условий и прогноз их изменения. Главным методом изучения этих закономерностей в субаэральных условиях является геокриологическое районирование и типизация территории, позволяющие расчленить ее на части, различающиеся условиями теплообмена горных пород с атмосферой и литосферой и, как следствие, комплексом геокриологических условий.
Типологическое районирование по характеру теплообмена в системе атмосфера- многолетнемерзлые породы - литосфера позволяет экстраполировать данные наземных наблюдений на большие территории, оценивать степень устойчивости геологической среды при проектировании различных природно-технических систем и осуществлять геоэкологическое картографирование в любом масштабе.
Геокриологическое (эколого-геологическое) районирование территории должно сводиться к расчленению ее на участки, различающиеся условиями тепло-массообмена горных пород с атмосферой и литосферой и, как следствие, комплексом геокриологических условий, а также реакцией геологической среды на техногенные воздействия. При этом территориально разобщенные участки, характеризующиеся близкими условиями тепло-массообмена, оказываются подобными и в эколого-геологическом отношении.
Методика типологического районирования криолитозоны (на ландшафтной основе) разработана во ВСЕГИНГЕО в процессе многолетних инженерно-геокриологических исследований в разных районах Западной Сибири. Поскольку взаимосвязь различных факторов природной обстановки, определяющих теплообмен горных пород с атмосферой и литосферой, находит отражение в повторяющихся в пространстве природно-территориальных (или аквальных) комплексах разного ранга, то существует причинно-следственная связь геокриологических условий с природными комплексами, а сами природно-территориальные комплексы могут служить комплексными индикаторами геокриологических условий.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20
