- 8 дней научных экспедиций,
- 4 выезда в тундру,
- 800 км на транспорте,
- 5 км пешком по глубокому снегу,
- 70 км - по Норильску и Дудинке,
- 4,5 км2 обследованных городских кварталов Норильска,
- минус 40°С, сильный южный ветер с порывами до 25 м/с, метель и штормовое предупреждение.
Так проходил третий сезон зимней полевой школы ЗГУ. Впервые исследовательская группа была настолько разнообразной. В её состав вошли студенты и учёные ЗГУ имени Н.М. Федоровского, МГУ имени М.В. Ломоносова, МГРИ имени Серго Орджоникидзе, Института физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН, Таймырского колледжа, специалист управления ЖКХ и даже школьники Норильска.
19 исследователей действовали по комплексной методике: снегомерная съемка на застроенных территориях и природных полигонах + климатические измерения. Изучение острова тепла в Норильске, исследование снежного покрова у дорог и вблизи озёр позволят оценить влияние снежных отложений на состояние многолетнемёрзлых грунтов.
«За эти дни вы практически сроднились с Норильском, работали практически круглосуточно, - обратился к исследовательской группе проректор по научной работе и международной деятельности ЗГУ. - Третья зимняя полевая школа - шестая по счету полевая школа Заполярного университета, которую мы проводим с 2023 года. Есть большие научные центры в Москве, Петербурге, но там нет мерзлоты. А в Норильске есть и наука, и мерзлота, причём, в самых разнообразных формах проявления. При поддержке Заполярного филиала «Норникеля», у студентов и ведущих ученых есть все возможности для того, чтобы изучать глобальные процессы деградации вечной мерзлоты, прогнозировать их и учиться ими управлять. От этого будет зависеть дальнейшая судьба Норильска, региона и в целом Арктики», - подчеркнул Аркадий Тарасевич.
Новые научные данные о мерзлоте
Участники зимней полевой школы провели исследования на семи мерзлотных полигонах из 11-ти, которые входят в систему фонового мониторинга Заполярного государственного университета. 31 скважина глубиной от 10 до 200 метров в режиме реального времени передаёт на сервер ЗГУ температурные показатели под землёй. Полевые школы ЗГУ позволяют получать фактические данные о состоянии мерзлоты: летом проводятся комплексные инженерно-геокриологические исследования, а зимой — оценка параметров снежного покрова. Эта информация - основа для точного научно-обоснованного математического моделирования и прогнозирования изменений мерзлоты до 2050 года.
«Наши расчеты показывают, что на разных мерзлотных полигонах в пределах изучаемого района динамика температурного режима грунтов будет различной с 2025 по 2050 годы. Например, на полигоне в районе Оганера температура грунта повышается на 1,5 градуса Цельсия, но мерзлота будет все равно иметь низкие отрицательные температуры. А на полигоне ближе к городу Дудинка повышение будет почти на 1 градус, но там уже начнется многолетнее оттаивание с образованием таликовой зоны в верхней части разреза и заглублением кровли мерзлоты на 6 метров. Это приведет к изменению рельефа поверхности, активизации мерзлотных процессов», - рассказал Павел Котов, кандидат геолого-минералогических наук, директор научно-исследовательского центра технологий строительства и мониторинга зданий и сооружений Арктики ЗГУ.
Сравнение двух городов – промышленного Норильска и портовой Дудинки – выявило устойчивый тренд на повышение среднегодовых температур. Это может привести к экстремальным последствиям в будущем, считают молодые учёные. Уже сейчас Норильск можно смело назвать «островом тепла», когда в черте города температура на несколько градусов выше, чем за его пределами.
«Мы исследуем то, как город влияет на погоду и климат в условиях Заполярья. Они создают острова тепла, могут влиять на атмосферные осадки и на наш термический комфорт, на население. И там много довольно разных последствий. Поскольку в городе теплее, это снижает затраты на отопление зданий. В этом плане есть плюсы. С другой стороны, усиливаются процессы деградации вечной мерзлоты, которая и так у нас из-за потепления климата тает, - пояснил кандидат географических наук Михаил Варенцов. - Мы занимаемся исследованиями городского микроклимата в Норильске, поскольку это один из самых интересных городов. Он находится в самом суровом климате, у него уникальная застройка, и по нему получаются очень интересные результаты. Вот мы сейчас проводим исследование в городе, а ближайшая официальная метеостанция расположена на Вальковском шоссе. Её данные используются для формирования прогноза погоды, для мониторинга климата, для каких-то инженерных расчетов. Но между городом и этой метеостанцией может быть разница температуры до 10 градусов, даже больше. То есть в городе может быть на 10 градусов теплее, чем на Вальковском шоссе. И это, естественно, нужно учитывать – даже одеваться нужно по-разному в минус 40 или минус 30», - заявил научный сотрудник Института физики атмосферы РАН.
На Крайнем Севере эффект «острова тепла» влияет на состояние многолетней мерзлоты, а значит, и на устойчивость городской инфраструктуры: зданий и сооружений, дорог, трубопроводов и других линейных объектов. Учитывая предстоящий капитальный ремонт трассы в аэропорт Алыкель - воздушные ворота Норильска и Таймыра – особое значение имеют научные данные о термокарстовых озерах и влиянии снежных отложений на температурный режим грунтов под дорожным покрытием.
Зачем управлять снегоотвалами?
Снежный покров формирует температурный режим мёрзлых пород. Чем мощнее сугробы, тем теплее под землёй. Снегоотвалы, которые из года в год находятся в одном и том же месте во дворах, уже через 3 года приводят к образованию таликовой зоны под асфальтом, через 10-15 лет его глубина может достигать 7,5 метров. Самую серьезную угрозу устойчивости здания несут сугробы, которые непосредственно прилегают к домам. Зная это, участники зимних полевых школ ЗГУ скрупулёзно, квартал за кварталом, измеряли мощность снежных отложений. В Норильске они зафиксировали сугробы высотой 6,5 м максимальным объёмом 1872 м3.
За три сезона зимних полевых школ исследователям удалось установить, что в квадрате улиц Орджоникидзе, Комсомольской, Дзержинского и Ленинского проспекта фактическое постоянное положение снегоотвалов составляет 54%, а в одном из дворов в центре города со старой «сталинской» застройкой – 100%. Чтобы такой подход к вывозу снега не привел к разрушению зданий, коммунальным службам арктических городов будут полезны практические рекомендации участников полевых школ ЗГУ.
«Учитывая особенности нашей застройки, мы не можем полностью исключить складирование снега во дворах, но хотелось бы как-то это регламентировать, чтобы управлять этим процессом. Ребята могли бы сделать научно-обоснованный, подтвержденный расчетами план, - предложил Богдан Самокоз, начальник управления сопровождения и развития процессов мониторинга и диагностики Департамента диагностики Заполярного филиала «Норникеля». - Допустим, в одном конкретном месте можно складировать снег не больше двух или трех лет. Затем несколько зимних сезонов на этом участке снег не складируется. Сколько таких циклов промораживания необходимо выдержать, чтобы мерзлота восстановилась, и территорию снова можно было использовать под снегоотвалы? Такой план позволит нам не допустить образования островов тепла и грамотно планировать участки для складирования снега».
Для информации:
ЗГУ имени Н.М. Федоровского с 2023 года проводит летние и зимние полевые школы по изучению вечной мерзлоты. Проект реализуется при поддержке Заполярного филиала «Норникеля» и Фонда целевого капитала «Наш Норильск».
Новый формат образовательных курсов в Арктике рассчитан на студентов вузов и молодых ученых, проявляющих интерес к глобальным изменениям климата и деградации мерзлоты. За 3 года в Норильске прошло уже 6 полевых школ (три летних и три зимних сезона). В проекте приняли участие 110 молодых исследователей - студенты ЗГУ имени Н.М. Федоровского, геологического и географического факультетов МГУ имени М.В. Ломоносова, Института физики атмосферы РАН, Китайской академии наук, СПбГУ, МГРИ, УрФУ.
В 2025 году в Международном климатическом конкурсе «Зелёная Евразия» проект «Полевые школы по изучению вечной мерзлоты в Норильском промышленном районе» стал победителем в номинации «Образование и кадры в сфере климата».
Фото: Арсений Арлюков, Мария Ещенко