Ученые составят математическую модель поведения вечной мерзлоты
По словам замдиректора по науке Института криосферы Земли Сибирского отделения РАН Дмитрия Дроздова, повышение температуры вблизи северного Полярного круга грозит снижением прочности грунта, что скажется на несущей способности фундаментов зданий - вплоть до угрозы обрушения домов в ряде населенных пунктов. Подтаивание вечной мерзлоты таит опасность и для промышленных объектов, транспортной инфраструктуры.
Как противостоять вызовам природы, "РГ" рассказал Сергей Кругликов, заведующий кафедрой моделирования систем Высшей школы экономики и менеджмента УрФУ, руководитель научно-исследовательской лаборатории прикладных исследований.
Сергей Владимирович, вечная мерзлота занимает до 65 процентов площади страны. И пусть на ней живет менее двух процентов населения, но эти территории обеспечивают 60 процентов ВВП России. Получается, коварный климат создает немалые риски экономическому развитию? Способен ли человек остановить или хотя бы затормозить глобальное потепление?
Сергей Кругликов: Климатологи утверждают, что процесс таяния вечной мерзлоты уже запущен, остановить его невозможно. А значит, нам пора забыть о технологических решениях, которые применялись раньше, когда функционирование систем происходило в стабильной обстановке, можно было планировать строительство объектов на десятилетия вперед и не ждать, что они могут обрушиться.
В сегодняшних меняющихся на глазах условиях речь должна идти о принципиально ином технологическом укладе. Уже сейчас нужно работать на опережение, а для этого следует научиться сначала измерять и оценивать, то есть необходимо понять, что за процессы происходят, и только потом формировать управляющее воздействие.
Собрав данные об изменениях температуры и других параметров, мы можем смоделировать процесс вытаивания и уже исходя из этого решать, с какими именно технологическими особенностями должны строиться промышленные объекты, транспортная инфраструктура, жилые здания. Ученые Уральского отделения РАН, Института математики и механики выстраивают прогнозные модели с учетом целого ряда факторов, включая солнечную активность, климатические, сезонные изменения и так далее.
Да, но одни ученые твердят о глобальном потеплении, а другие утверждают, что наступает новый ледниковый период. Они в прогнозах опираются на разные данные?
Сергей Кругликов: Прогнозы будущего развития всегда вариативны. Математики рассчитывают не предельное значение, а средний ожидаемый результат. Если речь идет о строительстве технологических объектов, при расчетах мы должны учитывать экономическую целесообразность. Предположим, строится мост, и известно, что раз в 150 лет в этом месте бывает сильный ураган. Чтобы мост его выдержал, мы можем заложить в его конструкцию безумное количество бетона и металла, но это будет огромный мертвый капитал. Насколько экономически целесообразны такие вложения, ведь ураган может и не случиться? В реальной жизни имеет смысл ориентироваться не на максимально возможный результат, а на наиболее вероятный. В математике это называется математическим ожиданием. С экономической точки зрения такой подход практически всегда оказывается самым эффективным. Но вариативность обеспечивает свободу выбора. Наша задача - уловить тенденцию, научиться оперативно отслеживать ситуацию и исходя из этого применять технологические решения.
В Арктике в районах нефтедобычи на устойчивость технологических и прочих объектов кроме меняющегося климата оказывает влияние еще и техногенный фактор.
Сергей Кругликов: Причем часто эти процессы усиливают друг друга. Для добычи нефти мы бурим скважины в мерзлом грунте. В пласте нефть горячая, поднимая ее наверх, мы неизбежно нагреваем и грунт. Плюс сказывается фактор попутного нефтяного газа: горящие факелы видны даже из космоса, а ведь они на подушке вечной мерзлоты. Безусловно, все это усиливает климатические изменения. Прекратить добывать нефть и газ мы, конечно, не можем. Но можем организовать сбор данных, чтобы понять, как технологические системы будут функционировать в дальнейшем. И что можно предпринять, чтобы обеспечить их безопасность. Например, на каком расстоянии бурить скважины, чтобы они работали лет 20, не мешая друг другу.
А как быть с уже построенными объектами, например, с жилыми зданиями, которые стоят на вечной мерзлоте?
Сергей Кругликов: Есть технологии охлаждения грунта под этими зданиями.
Но они же, наверное, безумно дорогие?
Сергей Кругликов: Как раз нет. Это своего рода естественные холодильники, они действуют за счет бесплатного холода зимой. В устройства загоняется холодный газ, он опускается и охлаждает почву. Но все-таки в каждом конкретном случае нужно считать. Если дом уже "поехал", может быть, экономически целесообразнее переселить людей.
Резюмирую: главное - нужны замеры, постоянный мониторинг ситуации и моделирование процессов. Риски глобального потепления можно свести к минимуму, если мы станем мудрее и будем действовать на опережение.