RF perde ogni anno circa 11 mq. km di terreno a causa dello scioglimento del permafrost

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RF perde ogni anno circa 11 mq. km di terreno a causa dello scioglimento del permafrost
RF perde ogni anno circa 11 mq. km di terreno a causa dello scioglimento del permafrost
Anonim

Il permafrost copre il 65% del territorio della Russia, tutte le costruzioni nell'Artico, in Siberia e nell'Estremo Oriente sono state letteralmente basate su di esso. Tuttavia, negli ultimi anni, la sua affidabilità è stata messa in discussione a causa dei cambiamenti climatici. La spedizione Big Norilsk del ramo siberiano dell'Accademia delle scienze russa (SB RAS), lanciata di recente, prevede uno dei suoi compiti per testare la forza delle strutture e del terreno sottostante. Il direttore del P. I. Melnikov SB RAS Mikhail Zheleznyak.

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Quali compiti si pone l'istituto nella spedizione iniziata?

- Nella spedizione, il compito del Permafrost Institute è quello di caratterizzare e valutare lo stato delle rocce stagionali e del permafrost nel territorio degli impianti di ingegneria, nella zona di fuoriuscita di petrolio e nel territorio non soggetto a inquinamento. In base ai materiali che riceviamo durante la ricerca sul campo, vediamo come sono cambiate le condizioni del permafrost. In presenza di materiali di ingegneria e di indagini e studi geologici eseguiti, cercheremo di dare la nostra visione delle cause dell'incidente.

Come sarà il lavoro sul campo? Dove prenderai i campioni?

- Alla spedizione partecipano due ricercatori del nostro istituto. Condurremo operazioni di perforazione, osservazioni della temperatura nei pozzi, effettueremo osservazioni del percorso, preleveremo campioni durante la perforazione, caratterizzeremo i processi criogenici. È necessario stimare la profondità del disgelo stagionale e la temperatura delle rocce nelle aree di fondo e nella posizione della struttura di emergenza.

Quali informazioni ha l'Istituto sul permafrost a Norilsk oggi? Quando è stata l'ultima volta che tale ricerca è stata condotta lì?

- Il nostro istituto ha una stazione di permafrost a Igarka, non è così lontano. L'ultima volta che i nostri colleghi hanno lavorato a Norilsk è stato tre anni fa. Ho lavorato nella regione negli anni '80, facendo ricerche sul permafrost e sulle condizioni geotermiche. Negli anni '90 c'era un laboratorio dell'Istituto Permafrost a Norilsk, che si occupava della stabilità delle strutture ingegneristiche. Nel 2007 e nel 2013 sono venuto a Norilsk, abbiamo discusso dei problemi della sostenibilità degli edifici residenziali con le autorità cittadine. In generale, le condizioni del permafrost ci sono familiari.

Immediatamente dopo l'incidente, è stato suggerito che lo scioglimento del permafrost fosse la causa dell'incidente. Sei d'accordo con questa valutazione preliminare?

- Non posso dirlo finché non avremo i materiali. Dopotutto, gli incidenti sono già accaduti prima, quando non c'era un tale riscaldamento nell'Artico. Le ragioni possono variare. È necessario esaminare le condizioni del permafrost, la presenza di ghiaccio sotterraneo in esse. Perché se i terreni non sono saturi di ghiaccio e non cedono, allora la causa dell'incidente potrebbe essere completamente diversa, ad esempio nello stato dei materiali delle strutture. Oggi si dice che la causa potrebbe essere lo scioglimento del permafrost, la distruzione della base in cemento, la capacità di scoppio delle vibrazioni sismiche che hanno pompato il liquido nel deposito, e così via. Ma queste sono tutte versioni. Devi capire le ragioni, e questo può davvero essere fatto.

Qual è la situazione del permafrost in Russia? Quanto si sta sciogliendo e diminuendo negli ultimi decenni?

- Stanno avvenendo cambiamenti climatici, che tutti sentiamo, e anche i cambiamenti nelle temperature medie annuali dell'aria sono uno degli indicatori, ma non l'unico che dice che per la regione di Norilsk, Taimyr negli ultimi 40 anni, la temperatura è aumentata di un grado e mezzo. In generale, ci sono regioni della Russia in cui la temperatura media annuale è aumentata di tre gradi durante questo periodo. Naturalmente, questo influisce anche sulle condizioni del suolo. D'altra parte, c'è il principio di Le Chatelier-Brown e l'ambiente naturale risponde alle influenze esterne. Cioè, se la temperatura aumenta, ci sono cambiamenti nelle condizioni superficiali del trasferimento di calore. Questa reazione non è la stessa ovunque, dipende dalle condizioni del paesaggio. Ad esempio, nella Yakutia centrale, c'è stato un intenso cedimento in aree aperte, senza foresta, di sviluppo di rocce del complesso di ghiaccio, vicino alla superficie. Nelle aree forestali, questi fenomeni sono insignificanti o non osservati. Cioè, la risposta al cambiamento climatico è completamente diversa, anche se indubbiamente c'è. Da qualche parte è debole, ma da qualche parte in 40 anni non è affatto visibile. Il manto nevoso e il regime del suo accumulo hanno una grande influenza sullo stato dei terreni ghiacciati.

Di quanto si è ridotta l'area del permafrost in Russia negli ultimi decenni?

- Trovo difficile dire una stima esatta, perché in diverse regioni il permafrost si ritira in modi diversi. Non conosciamo chiaramente i confini del nostro permafrost meridionale. In generale, il permafrost occupa il 65% del territorio della Russia. Credo che nelle regioni meridionali della zona del permafrost sia scomparso dal 2-3% del territorio, non di più. In vaste aree, lo strato superiore del disgelo estivo è aumentato, ma al di sotto degli strati ghiacciati non è scomparso.

Ci sono zone in Russia dove non c'è disgelo del permafrost e il cambiamento climatico non si fa sentire lì?

- Nella Yakutia centrale, in alcune zone paesaggistiche, in alcune comunità forestali, la temperatura dell'aria aumenta, le comunità vegetali cambiano e non si osserva la reazione di un aumento della profondità del disgelo stagionale o un aumento della temperatura delle rocce.

Come mai?

- Una volta ogni tre o quattro anni ci sono inverni in cui la neve, che è un buon isolante termico, cade molto più tardi. Le basse temperature dell'aria, l'assenza o il basso spessore del manto nevoso contribuiscono al raffreddamento dei terreni durante questo periodo.

Ci sono aree speciali nella regione di Verkhoyansk in Yakutia, dove negli ultimi otto anni nello strato superiore di cinque metri della terra c'è stata persino una diminuzione della temperatura di due decimi di grado. Inoltre, questo fenomeno è stato notato non in un punto, ma in dieci diverse parti del rilievo. Questo viene registrato dalle nostre stazioni automatiche, che determinano la temperatura quattro volte al giorno e accumulano 1600 misurazioni all'anno. Ciò consente di valutare le condizioni di temperatura nelle diverse stagioni dell'anno.

Quante di queste stazioni di osservazione hai?

- Esistono circa 60 stazioni o siti di osservazione di questo tipo nella Siberia orientale, dove vengono costantemente effettuate misurazioni, ma non hanno una distribuzione areale uniforme e non coprono tutte le condizioni del paesaggio. Oggi si sta sviluppando un programma per creare un sistema di monitoraggio nell'Artico, e spero che il Ministero per lo Sviluppo dell'Estremo Oriente lo sosterrà. Se posizioni 70 punti in modo uniforme in tutte le zone del paesaggio, ottieni una buona rete di osservazione.

Quando prevedi di ricevere il programma?

- Il programma dovrebbe essere presentato al governo nel dicembre 2020. Inoltre, verrà decisa la domanda su chi lo eseguirà, trapanerà, monitorerà. Si prevede che questa sarà una rete di proprietà statale. La domanda è: sotto la giurisdizione di chi? Utenti del sottosuolo, ecologisti, geologi, meteorologi? Penso che ci vorranno dieci anni per creare un sistema di osservazione nell'intera zona del permafrost.

Quello che abbiamo sono stazioni scientifiche che vengono allestite per risolvere qualche problema, spesso per promettenti giacimenti minerari. Tuttavia, non tutti gli utenti del sottosuolo sono pronti o consentono la creazione di tali piattaforme di osservazione sui loro territori. Partecipiamo a sovvenzioni scientifiche e, se vinciamo, utilizziamo i fondi per acquistare attrezzature e creare siti di osservazione. Nel budget per la scienza oggi non ci sono finanziamenti per la creazione di stazioni normali.

Ci sono punti in cui lo spessore dello strato di permafrost è diminuito e non consente più il mantenimento dei pali di costruzione?

- Certo, ci sono esempi del genere, ad esempio in Transbaikalia, a Chita. C'erano fondazioni proiettate su terreno ghiacciato. Attualmente, in alcune zone, questo permafrost si è degradato. Ma ad essere onesti e franchi, l'impatto maggiore sulla stabilità di edifici e strutture non è esercitato dal permafrost, ma dalle condizioni operative. La costruzione di strutture ingegneristiche crea un sistema naturale e tecnico specifico. Se, ad esempio, a Yakutsk la temperatura media annuale del suolo è ora di circa 2, 5–3 gradi, quindi sotto case sotterranee ventilate correttamente funzionanti su pile, la temperatura del suolo è di meno 3, 5–4 gradi. Cioè, un sotterraneo ventilato correttamente funzionante è di per sé un sistema di raffreddamento ingegneristico.

Per quanto riguarda Norilsk, ci sono condizioni diverse. I sotterranei ventilati funzionano in modo inefficace a causa del notevole accumulo di neve, che in inverno impedisce all'aria fredda di circolare sotto l'edificio.

L'aumento della temperatura media annua e lo scongelamento del permafrost richiedono modifiche alle norme e ai regolamenti edilizi?

- L'attuale cambiamento delle condizioni climatiche per un certo numero di regioni, inclusa Yakutsk, non ha conseguenze catastrofiche se questi sistemi di ingegneria sono normalmente gestiti e dotati di controllo dello stato del sottofondo. Gli edifici e le strutture sono progettati per una certa durata. Ad esempio, una casa in pietra è per 50-70 anni. Se esiste un sistema di controllo normale su una struttura ingegneristica, in caso di modifica dei parametri di controllo, è possibile adottare misure di protezione preventive che consentiranno di mantenere le condizioni operative per un certo periodo. Ma, sfortunatamente, spesso non esiste tale controllo. Ad esempio, i media riportano che una casa a Yakutsk è crollata a causa dello scioglimento del permafrost. In effetti, la ragione di questa distruzione è diversa: la cattiva gestione, che è associata al funzionamento improprio del sottosuolo ventilato (in estate c'è un accumulo di acqua, in inverno - la formazione di ghiaccio) e, di conseguenza, il distruzione delle strutture portanti. Spesso le fondamenta di alcune case si trovano in una depressione tra le fondamenta di altre strutture innalzate intorno ad esse, si forma un avvallamento drenante, anch'esso poco ventilato in estate, e in queste condizioni si forma una zona talik. L'aumento dell'umidità sotto queste strutture colpisce le strutture, i pali, le travi, che collassano, cessano di sopportare i carichi pianificati - si verifica il collasso. Il permafrost è un "ambiente conservativo" e ci consente di avere tempo per pensare, se controlliamo ciò che sta accadendo, e non aspettiamo che l'edificio crolli. Non c'è bisogno di fare tragedie dallo scioglimento del permafrost, bisogna tenere d'occhio le strutture.

Come valuta il degrado delle infrastrutture nell'estremo nord?

- Probabilmente, sarà fatto meglio dai servizi che monitorano l'usura. Conosco diversi numeri che chiamano i professionisti. Ritengono che il degrado di edifici e strutture abbia raggiunto circa il 60%. Qualcuno pensa che l'usura sia maggiore. È meglio valutare una città o un villaggio specifici. L'ammortamento dipende dalle regole di funzionamento e dall'obsolescenza degli edifici. Dopotutto, ogni edificio è progettato per un certo periodo. Alcuni edifici possono esistere per un tempo e mezzo assegnato per il loro funzionamento. Ciò è dovuto alle condizioni operative corrette.

Sono comparsi nuovi materiali e tecnologie nelle costruzioni che non temono lo scongelamento del permafrost?

- Ci sono nuovi materiali e sviluppo di nuovi modelli di pile. Ha iniziato a utilizzare pile ondulate, che hanno un'ampia area di congelamento con il terreno alla stessa profondità delle pile lisce, sono ampiamente utilizzati vari materiali termoisolanti. È abbastanza ovvio che la stessa struttura non può essere utilizzata per tutto l'estremo nord, perché le condizioni climatiche e del suolo sono diverse. Di questo si tiene conto nelle decisioni progettuali per ciascun territorio. Oggi si costruiscono edifici a più piani. Se a Yakutsk 40 anni fa, le pile di dieci metri erano considerate profonde, ora le pile sono sepolte di 15-16 m, che dipende dal carico. Creando un margine di sicurezza, aumentando l'area di congelamento dei pali sospesi, evitiamo il pericolo che gli edifici vengano distrutti. Uno dei seri problemi di costruzione nel nord è, ovviamente, il cemento, che inizia a sgretolarsi a causa di notevoli sbalzi di temperatura. Nelle pile e in altre strutture in cemento armato è esposta l'armatura in ferro, che inizia a arrugginire, il che, a sua volta, porta alla loro distruzione. Oggi compaiono e vengono sviluppati nuovi gradi di calcestruzzo. Nella costruzione di strade, si iniziano a utilizzare plastificanti e additivi per resistere a condizioni difficili con escursioni termiche elevate.

Com'è il permafrost? Esistono stime sulla sua età?

- Per una persona, la sua età è paragonabile all'eternità. Ci sono aree in cui il permafrost non si scioglie da quasi 2 milioni di anni. Questa è la pianura di Kolyma nel nord della Yakutia. Il suo spessore è di 500-600 m Durante i periodi di riscaldamento, si è scongelato sopra e sotto, ma nella parte centrale è sopravvissuto per più di 1,9 milioni di anni.

Quanto è pericoloso lo scioglimento del permafrost per la costa dell'Oceano Artico, dove la costa, sgretolandosi, si sta ritirando? Quanta terra sta perdendo il nostro paese?

- I dipendenti del nostro istituto stanno monitorando il permafrost nella zona di piattaforma dell'Oceano Artico e i processi costieri. I tassi di ritiro costiero variano da uno a due a 30 m all'anno e dipendono dalla struttura costiera. Il tasso medio di ritirata delle rive del Laptev e dei mari della Siberia orientale è di 0,8 m all'anno e l'area di terra persa nel periodo moderno è di 10,7 metri quadrati. km all'anno.

Sulle vecchie mappe reali puoi vedere isole che non esistono più…

- Giusto. Ci sono tali isole. Anche nella mia vita, diverse isole sono scomparse: queste sono le isole di Semenovsky, Vasilievsky, Figurnin.

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