8 самых теплых лет в истории наблюдений - так описан период с 2015 по 2022 годы в предварительном докладе Всемирной метеорологической организации. Однако, среднегодовая температура воздуха в Норильске в 2021 году была на 6оС ниже, чем в 2020. Очевидно, что для исследований важно иметь региональную привязку, которая позволит делать прогнозы более качественно.
Евгений Голубев, и.о. ректора ЗГУ имени Н.М. Федоровского:
«На первый взгляд, все уже устали от слов «глобальное потепление». Но уровень драматичности изменений по планете различен, обычно быстрее всего с климатом меняются растения и животные, а толща горных пород под нашими ногами - самый инертный компонент. Но не в нашем случае! Деградация мерзлоты мгновенно запускает глубокую трансформацию всего. И мы должны иметь технологии строительства в условиях не просто мерзлоты, а мерзлоты, меняющей свои свойства во времени. Множество полигонов изучают погоду, климат и криосферу. Наша уникальность в том, что мы ориентируемся на практические решения для завтрашнего дня».
Ученые ЗГУ имени Н.М. Федоровского при поддержке ПАО «ГМК «Норильский никель» сформировали новую программу мерзлотных исследований. Уже утвержден проект организации мерзлотного полигона, который будет состоять из двух частей. Первая появится на природном ландшафте для включения его в систему фонового мониторинга. Вторая часть мерзлотного полигона будет организована на техногенно-нарушенной территории, вблизи города, где геологические и геокриологические условия больше всего соответствуют типичным для Норильска. Именно там будут опробоваться новые технологии и методы строительства. На основе данных, полученных на мерзлотном полигоне, ученые смогут делать долгосрочные прогнозы деградации мерзлоты, проводить калибровки математических моделей теплового и механического взаимодействия инженерных сооружений и мерзлых грунтов.
Планы по строительству в Норильске мерзлотного полигона делегация ПАО «ГМК «Норильский никель» и Заполярного госуниверситета представила в Санкт-Петербурге, на XII Международном форуме «Арктика: настоящее и будущее».
«Мы рассказали не только о концепции мерзлотного полигона, но и о том, как университет будет проводить исследования в этом направлении, - отметил заведующий кафедрой строительства и теплогазоводоснабжения ЗГУ Михаил Елесин. – Основной вопрос, который интересовал аудиторию, касался источников финансирования. Мы обозначили, что в этой части нам помогает компания «Норникель».
По итогам работы конференции направлена резолюция, в которой обоснована необходимость создания таких полигонов в Арктической зоне РФ, причём, апробацию методов и технологий предложено провести на примере Норильского промышленного района.
Антон Прямицкий, заместитель главного инженера ЗФ ПАО «ГМК «Норильский никель»:
«По результатам 2020 года мы осознали, что климат меняется. Нам необходимо наблюдать за деградацией многолетнемерзлых грунтов и снижением несущей способности оснований, на которых стоят здания, а это порядка 1,5 тысяч объектов. Поэтому компания «Норильский никель» приняла меры по созданию специальной автоматической системы мониторинга. Также мы разрабатываем программные комплексы, которые нам помогут не только измерять и анализировать текущее состояние, но и прогнозировать их состояние на ближайшее время».
Павел Котов, заведующий мерзлотной лабораторией ЗГУ:
«Важной задачей является оценка природного и техногенного вклада в деградацию многолетнемерзых грунтов на территории Норильского промышленного района. Это невозможно сделать, изучая только городские условия в рамках геотехнического мониторинга, который проводит Заполярный филиал ПАО «ГМК «Норильский никель». В связи с этим мы предложили развернуть сеть мониторинга в природных ландшафтах для создания системы фонового мониторинга. Планируется пробурить скважины глубиной 15 метров в различных ландшафтных зонах и оборудовать их термометрическими косами. Сотрудники университета будут следить и анализировать, как меняется температура на этих участках с течением времени в зависимости от климатических данных. Для этого на полигоне будет установлена автоматическая метеостанция. Таким образом, у нас появится полный комплекс данных, которые мы сможем использовать для верификации математических моделей и делать прогнозы на 10-20 лет вперед. Для нас самая главная задача – не просто собрать данные, а создать модель, чтобы прогнозировать деградацию мерзлых грунтов на несколько лет вперед».
В первой половине следующего года ученым Заполярного госуниверситета совместно с кафедрой геокриологии МГУ предстоит провести большую работу по анализу геологических, геоморфологических, геокриологических условий территории Норильского промышленного района. Полевые работы в рамках создания полигона начнутся уже этим летом.
ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ
Мерзлотный полигон нужен для того, чтобы испытывать новые технологии строительства в Арктической зоне. Помимо мониторинга вечной мерзлоты, на нём будут изучать фундаменты и прогнозировать изменения свойств строительных материалов.
«Это очень важно, потому что сейчас мы точно не можем сказать, какой фундамент лучше, - поясняет заведующий мерзлотной лабораторией ЗГУ. - В основном используют тот, который дешевле, или который легко достать. В России нет полигонов для испытаний новых материалов и фундаментов в Арктической зоне. А в Норильске мы сможем предложить свои услуги другим компаниям - сначала провести опытно-промышленные испытания на полигоне, где все свойства мерзлых грунтов и геокриологические условия известны, и потом уже внедрять на объектах новые технологии строительства».
Помимо нового строительства, в Арктике необходимо следить за состоянием уже возведенных объектов. В ЗГУ имени Н.М. Федоровского готовятся делать прогнозы нарушения устойчивости зданий и инженерных сооружений в условиях вечномёрзлых грунтов с помощью различных математических методов.
Елена Дыптан, и.о. заведующего кафедрой информационных систем и технологий:
«Для составления прогнозов важно понимать причины разрушения зданий, но в Норильске недостаточно информации для полноты картины. У нас в городе всего 862 здания. Разрушаются, конечно, не все, но 20% жилищного фонда за последние 20 лет мы потеряли. Сейчас около 17% объектов находятся на грани полного выведения из строя, они сейчас под особым контролем. Я обратилась к аудитории – представителям арктических зон, чтобы они поделились с нами своей статистикой. Очень важно предусмотреть долговечность эксплуатации зданий еще на этапе строительства».
Учитывая предстоящую реновацию Норильска до 2035 года, а также планы по развитию Северного морского пути, практическое применение данных мерзлотного полигона будет масштабным. Результаты исследований ученых ЗГУ можно экстраполировать на все населённые пункты за Полярным кругом. Для самого университета полигон станет частью образовательного процесса.
Программы бакалавриата и магистратуры:
- создание новых образовательных программ с практическими работами на полигоне и написанием дипломных работ по полученным данным;
- обновление существующих образовательных программ с внедрением экскурсий и практических работ на полигоне.
Программы дополнительного образования и повышения квалификации.
Летние школы и мастер-классы для молодых ученых по направлениям:
- климатология,
- геокриология,
- математическое моделирование,
- строительство,
- геология,
- геотехника и т.д.
