Вечная мерзлота на территории Республики Саха (Якутия)
Дата публикации: 11.09.2017 2017-09-11
Статья просмотрена: 6652 раза
Библиографическое описание:
Кузьмин, Р. П. Вечная мерзлота на территории Республики Саха (Якутия) / Р. П. Кузьмин, С. Г. Копылова, И. В. Кузьмина. — Текст : непосредственный // Юный ученый. — 2017. — № 3.2 (12.2). — С. 26-28. — URL: https://moluch.ru/young/archive/12/935/ (дата обращения: 11.12.2021).
Вечная мерзлота — явление глобального масштаба, она занимает не менее 25 % площади всей суши земного шара. Единственный материк, где вечная мерзлота отсутствует — Австралия. Значительная часть вечной мерзлоты унаследована от последней ледниковой эпохи, и сейчас она медленно тает. Шестьдесят пять процентов территории России — районы вечной мерзлоты. Наиболее широко она распространена в Восточной Сибири и Забайкалье.
Тема «Вечная мерзлота на территории Республики Саха (Якутия)» меня заинтересовала тем, что многолетняя мерзлота является одной из особенностей природы северных стран. В формировании поверхности земли большое значение имеет подземный лед. Вечная мерзлота очень коварна. Стоит лишь немного изменить ее тепловое состояние, снять хотя бы тонкий слой торфа, как тут же появляются овраги. И процесс этот уже, к сожалению, необратим.
Основной способ строительства практически на всей территории области вечной мерзлоты – это свайные фундаменты. При строительстве на мёрзлых грунтах самым опасным процессом для сооружений является оттаивание вечномёрзлых грунтов в основании, что приводит к их деформации.
Целью моей работы является изучение вечной мерзлоты на территории Республики Саха (Якутия).
Передо мной поставлены следующиезадачи: изучить научную литературу о сущности многолетней мерзлоты; ознакомиться с работой подземной лаборатории Института мерзлотоведения; исследовать положительные и отрицательные стороны характеристики вечной мерзлоты; выявить причины оттаивания вечной мерзлоты и возможные последствия.
Объектом исследования является территория Республики Саха (Якутия) которая находится в зоне вечной мерзлоты.
Предметом исследования является вечная мерзлота.
Практическая значимость заключается в обобщении сведений о вечной мерзлоте, исследования по наблюдению таяния вечной мерзлоты в селе Юнкюр Олекминского района.
Новизна работы заключается в разработке следующих рекомендаций: увеличение финансирования на исследования вечной мерзлоты и строительство зданий и сооружений с учётом сезонно талого слоя, протаивания и выпучивания в условиях многолетней мерзлоты.
Климат Якутии. Территория Якутии расположена в трёх климатических поясах. Зима продолжительная (6 месяцев), малоснежная и очень холодная. Самая низкая температура была зафиксирована в поселке Оймякон близ города Верхоянска (Якутия). Рекорд температур там составил —71°С. Лето сравнительно жаркое и засушливое. Самая высокая температура зарегистрирована 15 июля 1942 г. – плюс 38,3 градуса.
Мерзлотные формы рельефа Якутии. Территория Якутии расположена в самой массивной части Евразийского континента. Территория имеет общий уклон с юга на север и все хребты вытянуты в этом же направлении. В процессе формирования поверхности земли большое значение имеет подземный лед. Вследствие изменения температуры поверхности грунтов в сторону потепления происходит таяние подземных льдов. После вытаивания подземных льдов, вследствие выравнивания поверхности водой, образуются большие котловины с ровным дном, которые называются аласами.
Ледники и наледи Якутии. Выделяют два типа оледенения – горное и покровное. Ледники горного типа располагаются в наиболее возвышенных местах хребтов Черского и Верхоянского. Самым крупным ледником Якутии является единственный дендритовый ледник Цареградского длиной 8,9км и площадью 12км 2 . Наблюдения показывают, что в настоящее время, в связи с потеплением климата, размеры современных ледников Якутии сокращаются.
Характеристика вечной мерзлоты. По вертикали многолетнемёрзлые породы (ММП) подразделяются на три слоя:
- Слой сезонного оттаивания и промерзания мощностью до 5 метров.
- Слой годовых колебаний температур мощностью до 30 метров.
- Многолетнемерзлая толща (вечная мерзлота).
Подземный лед имеет два вида. Первый вид залегает в грунтах в виде чистого льда. Жильный лед сначала образуется от замерзания проникшей в трещину горной породы воды. Ежегодно в эту же трещину проникают новые порции воды, расширяя трещину и увеличивая толщину жилы. Второй вид подземного льда встречается в норах горных пород. Он образуется за счет замерзания пропитанной влагой породы. Такой вид льда, цементируя частицы горных пород, наоборот делает их прочными. Возраст вечной мерзлоты в Якутии более 2 000 000 лет.
Исследования вечной мерзлоты. Шахта Шергина находится в центре города Якутска, на улице Ярославского. Всё началось с колодца. Перед тем как приехать в Якутск, Шергин прожил несколько лет в селе Качуг, что находится в верховьях Лены. В качугской степи через буровую скважину получили воду из-под вечномерзлотной толщи с глубины 60 метров. Качугский опыт Шергин решил применить на практике во дворе своего дома, уже в Якутске. Но, достигнув глубины в 15 метров, ему пришлось отказаться от своей идеи. Всему причиной была мёрзлая земля. Шергин признал, что воду он не получит. Работы были полностью прекращены. Учёные убедили Ф. Шергина продолжить рытьё колодца в научных целях. За 10 лет упорного труда шахта достигла своей нынешней глубины – 116,5 метра. На следующий год Фёдор Шергин опубликовал свои исследования в «Журнале Министерства народного хозяйства». Их результаты поразили учёных всего мира.
Подземная лаборатория. В 1941 г. на базе экспедиции Института мерзлотоведения была организована в Якутске научно-исследовательская мерзлотная станция. Якутск и его окрестности расположены в зоне многолетних мёрзлых грунтов. Толщина мерзлоты достигает 200-250 метров. Сегодня специалисты Института мерзлотоведения демонстрируют состояние вечной мерзлоты в специальном тоннеле. Сейчас стены и потолки в мерзлотном тоннеле стремительно разрушаются. Если 40 лет назад лаборатория была похожа на узкую нору шириной менее трех метров, то сегодня это уже довольно просторная галерея.
Два года назад ученым пришлось свернуть в подземелье все исследования, из-за таяния льда стенки тоннеля грозили вот-вот обрушиться. Лабораторию пришлось спешно укреплять. Ученые-мерзлотоведы считают, что в результате изменений температуры слой вечной мерзлоты начал интенсивно таять, но не сверху, а снизу.
Строительство в условиях вечной мерзлоты на примере города Якутска.
С 1935 г. в Якутске впервые стали возводить здания Фундаменты представляли собой отдельные железобетонные столбы, заложенные в грунт на глубину 4 – 5 м. Неполнота данных о свойствах грунтов привели проблемам надежности. Это приводило к деформации зданий. Более 500 зданий и сооружений находятся в деформированном состоянии.
Влияние вечной мерзлоты на жизнь человека и окружающую его среду. Из-за продолжающегося потепления «уход Земли изпод ног» может стать реальностью во многих районах распространения вечной мерзлоты. Это подтверждают многие факты, которые случились в XXI веке. Среди них необычные наводнения, в результате которых в мае 2001 года город Ленск был почти полностью уничтожен; затопление несколько крупных европейских городов; небывалые ранее аномалии температуры летом в Европе. Изменения климата усиливали природные опасности, связанные с таянием льда.
В районах вечной мерзлоты на территории РФ находятся более 80% запасов нефти, около 70% – природного газа, огромные залежи каменного угля и торфа. Для расположенных в этих районах сооружений (дорог, нефте и газопроводов, площадок нефтегазопромысловых объектов, зданий) наибольшую опасность представляет таяние вечной мерзлоты. При оттаивании мерзлых грунтов изменяются их физико-механические свойства (вес, влажность, температура), приводя к повреждению построенных на них сооружений, ухудшению трубопроводов и так далее.
Влияние вечной мерзлоты на жизнь человека и окружающую его среду.
Для строительства дорог, зданий опасность представляют как протаивание, так и выпучивание грунтов. Одним из удивительных свойств вечной мерзлоты является выпирание из-под земли на поверхность больших предметов (оснований некогда вырубленных столбов, камней). Такие предметы проходят даже сквозь асфальт и бетон. Этот процесс вреден и для дорог, и для строений.
Вечная мерзлота мешает глубокому проникновению корней растений. Даже корни больших лиственниц проникают на глубину всего 60 – 70 см. Поэтому в летнее время даже при ветрах незначительной силы деревья падают. Также мерзлота влияет на водность рек и озер, на жизнь животных и птиц, например, на устройства нор.
Вечная мерзлота создаёт множество проблем, но от неё есть и польза. Благодаря мерзлоте, цементирующей породы, удалось построить в Якутии уникальные карьеры. Борта этих карьеров держит лёд, а в тёплом климате они бы поплыли. Благодаря многолетней мерзлоте, северные народы издревле не встречали проблем с хранением мяса, рыбы, масла. В летнее время сельские жители и сейчас хранят лед для питьевой воды в подвалах, а ледяная вода, как известно, самая чистая. Таким образом, многолетняя мерзлота оказывает многообразное – и полезное, и вредное влияние на труд и жизнь человека.
Таким образом, всегда надо учитывать многолетнюю мерзлоту и делать всё для сохранения экологи.
- Некрасов И.А. Вечная мерзлота Якутии. Якутск: Книжное издательство, 1984. с.120.
- Пестерев В.И. История Якутии в лицах. Якутск: Бичик. 2001. С. 464.
- Мурзин Ю.А. Ледники Якутии.//Наука и техника. 2003№2(5). С.102-107.
Источник
Что происходит, когда тает вечная мерзлота
В России вечной мерзлоты хоть отбавляй – две трети всей страны, от Таймыра до Чукотки. Жить на замерзшей земле очень сложно: холодные зимы, на земле особо ничего не растет, а любая стройка выходит очень дорогой. И при всем при этом местные жители стараются всеми силами эту мерзлоту сохранить, а ученые-мерзлотоведы тщательно следят за любыми изменениями климата в таких регионах.
В природе нет ничего вечного?
Вообще говоря, называть мерзлоту вечной не совсем правильно с научной точки зрения. Сам термин «вечная мерзлота» появился только в 1920-х годах, но уже в 1950-х ученые решили, что в природе ничего вечного не бывает, и стали называть ее многолетней, объясняет гидролог из Института мерзлотоведения в Якутске Никита Тананаев. «Определили ее просто: это мерзлый грунт, который не оттаивает в течение двух и более лет». На самом деле, его верхний слой немного оттаивает летом – и тогда появляются очень интересные ландшафты.
Эти фотографии сделаны в окрестностях села Сырдах в Якутии. «Летняя» мерзлота выглядит как растаявшая шоколадка, которая стекает прямо в озеро.
Вечная мерзлота летом.
Такое явление для Якутии не редкость. Здесь бывает жара более 30 градусов, и вечная мерзлота успевает разморозиться на два-три метра. Зимой все равно замерзнет обратно.
Бывают и такие районы, где под землей находится чистый лед, рассказывает Тананаев. «Эти места выглядят сверху как сеточка. На протяжении тысяч лет, зимой почва замерзала и уменьшалась в объеме, трескалась, а летом заполнялась водой, постепенно прорастая в землю узкими ледяными жилами на десятки метров в глубину. Так образуются полигональные тундры». Размеры таких полигонов небольшие, метров до 40. Их довольно много и в Якутии, и на Таймыре, и на Чукотке.
Тундра в Красноярском крае.
Чистый лед – это не только полигоны. Ещё есть пластовые льды – это когда не жилы ледяные, а сплошная стена льда по берегам.
Ледовый комплекс полуострова Быковский, Якутия.
Еще эпичнее выглядят летние льды на поверхности земли: самая известная такая наледь Булуус находится в 100 км от Якутска. Только представьте: плюс 30, яркое солнце, а вы в самом настоящем царстве льда.
На Булуусе в жаркий день.
Чаще всего такое природное явление можно увидеть в горах, где подземные воды, поднимаясь на поверхность по трещинам, образуют зимой наледи на реках – и они практически не тают. Самая большая в мире, Большая Момская наледь, находится в Якутии.
Мерзлотоведы изучают Большую Момскую наледь, 1973.
Это ледовое поле протяженностью 26 км! Толщина льда может быть до 5-6 метров, а сверху по нему течет вода и прожигает небольшие русла. От воды лед становится ярко-голубого цвета. Летом он подтаивает, но следующей зимой образуется новый. И таких наледей в Якутии просто гигантское количество: каждую зиму в них замерзает более 50 кубических километров воды.
Заготовка воды в поселке Оймякон, 1971.
Из речных льдов, кстати, до сих пор делают запасы пресной воды, ведь копать колодцы в вечной мерзлоте, прямо скажем, затея сомнительная.
Заготовка льда в протоке реки Лены, 2018.
Правда, был один энтузиаст, который решил все же это сделать. В начале 19 века руководитель Русско-Американской Компании, купец Федор Шергин, решил найти воду под слоем мерзлого грунта. В итоге остановились на 116 метрах – воду так и не нашли, а шахта Шергина стала использоваться в научных целях. В 1930-х годах шахту пробурили до 140 метров и отдали Институту мерзлотоведения. Теперь в этой шахте с помощью специальных датчиков изучают изменения температуры на разных глубинах мерзлоты.
Сотрудники Института мерзлотоведения проводят измерения температуры, 1973.
Природный морозильник
Местные жители вообще давно научились приспосабливать холод для своих нужд. В Якутии, например, в частных домах специально роют погреба-лЕдники. Там отрицательная температура, и можно круглый год хранить продукты. Правда, чтобы выкопать такой погреб, нужно чуть больше времени, чем в южных широтах, потому что кроме лопаты, понадобится… огонь. То есть на участке разводят костер, чтобы грунт оттаял, затем копают дальше.
На Ямале, в поселке Новый Порт, находится самый большой в мире такой природный морозильник. В 1950-х годах под землей прорубили около 200 пещер, связанных между собой ходами, для хранения рыбы. Здесь постоянно естественным образом поддерживается температура в районе минус 12-15 градусов.
Морозильник в поселке Новый Порт.
Кстати, в каждой регионе у вечной мерзлоты свой запах. «Если вы зайдете в подземный тоннель Института мерзлотоведения в Якутске, то почувствуете очень сильный запах органики, которая была в почве и теперь начала оттаивать и разлагаться, – рассказывает Тананаев. – А вот в тоннеле Музея вечной мерзлоты в Игарке в Красноярском крае особого запаха нет, просто пахнет сырой землей, потому что там совсем другая почва».
Музей вечной мерзлоты в Игарке.
Что будет, если мерзлота растает?
Правда, ученые отмечают, что в последние годы во многих районах мира мерзлота оттаивает на большую глубину, чем раньше. «Пока мы теряем не очень много мерзлоты в год – 10 сантиметров за 20 лет примерно (да и то не везде, а только в некоторых районах Норильска или на юге Забайкалья), а в Якутии мерзлота уходит на сотни метров в глубину, даже до полутора километров», — говорит Тананаев. Но какими могут быть последствия?
«Возьмите вот пачку зеленого горошка, положите в морозильник – и она будет там лежать и выглядеть хорошо что через 10 лет, что через тысячу, – объясняет Тананаев. – Мерзлота – это такой же морозильник, в который вместо зеленого горошка положили кучу травы, листьев и торфа. Вся эта органика тает и разлагается микроорганизмами, которые в процессе жизнедеятельности выделяют метан, а под действием других процессов еще и CO2, это два основных парниковых газа».
«И чем больше мерзлоты тает, чем выше температура и еще больше мерзлоты тает. Замкнутый круг», – говорит гидролог. А в итоге среднегодовая температура понемногу увеличивается.
Электронное табло на улице Кирова в Якутске показывает минус 50 градусов.
Он помнит зиму в Якутске 10 лет назад, когда целую неделю стояли 60-градусные морозы. А в последние годы – только минус 35-45. Отчасти в этом виновата урбанизация: несмотря на то, что все постройки в северных городах стоят на сваях, тепловое излучение от многоквартирных домов все равно так или иначе нагревает воздух. Грунт тает также и от любых протечек горячей воды: из-за этого дома оседают, и можно видеть трещины на фасадах, прежде всего, по оконным проемам. В конечном итоге, дом теряет теплоизоляцию (а на севере это важно), а его фундамент — несущую способность. «В Норильске в свое время из-за таких протечек снесли почти целую улицу Лауреатов», — говорит Тананаев.
Источник