Что значит вечная мерзлота
Вечная мерзлота
«Вечная мерзлота» (многолетняя криолитозона, многолетняя мерзлота) — часть криолитозоны, характеризующаяся отсутствием периодического протаивания. Общей площадью 35 млн км². Распространение — север Аляски, Канады, Европы, Азии, острова Северного Ледовитого океана. Районы многолетней мерзлоты — верхняя часть земной коры, температура которой долгое время (от 2—3 лет до тысячелетий) не поднимается выше 0 °C. В зоне многолетней мерзлоты грунтовые воды находятся в виде льда, её глубина иногда превышает 1 000 метров.
Содержание
Распространённость и изучение
Многолетняя мерзлота (общепринятое название — вечная мерзлота, «многолетней» вечную мерзлоту впервые стала именовать петербургская географическая научная школа) — явление глобального масштаба, она занимает не менее 25% площади всей суши земного шара. Материк, где вечная мерзлота отсутствует полностью — это Австралия, в Африке возможно её наличие только в высокогорных районах. Значительная часть современной многолетней мерзлоты унаследована от последней ледниковой эпохи, и сейчас она медленно тает. Содержание льда в промерзлых породах варьируется от нескольких процентов до 90%. В многолетней мерзлоте могут образоваться залежи газовых гидратов, в частности — гидрата метана.
Одно из первых описаний многолетней мерзлоты было сделано русскими землепроходцами XVII века, покорявшими просторы Сибири. Впервые на необычное состояние почвы обратил внимание казак Я. Святогоров, а более подробно изучили первопроходцы из экспедиций, организованных Семёном Дежнёвым и Иваном Ребровым. В специальных посланиях русскому царю они засвидетельствовали наличие особых таёжных зон, где даже в самый разгар лета почва оттаивает максимум на два аршина. Ленские воеводы П. Головин и М. Глебов в 1640 г. сообщали: «Земля-де, государь, и среди лета вся не растаивает». В 1828 г. Федор Шергин начал проходку шахты в Якутске. За 9 лет была достигнута глубина 116.4 м. Шахта Шергина шла все время в мерзлых грунтах, не вскрыла ни одного водоносного горизонта. В 40-х годах 19-го века А. Ф. Миддендорф измерил температуру до глубины 116 м. [1] С этого времени вопрос о существовании «вечной мерзлоты» уже всерьез не поднимался.
Между этими категориями могут быть промежуточные формы и взаимные переходы. Например, сезонномерзлая порода может не протаять в течение лета и просуществовать несколько лет. Такие формы мерзлой породы называются «перелетками» [3]
Самый глубокий предел многолетней мерзлоты отмечается в верховьях реки Вилюй в Якутии. Рекордная глубина залегания многолетней мерзлоты — 1 370 метров — зафиксирована в феврале 1982 года.
Учёт многолетней мерзлоты необходим при проведении строительных, геологоразведочных и других работ на Севере.
Многолетняя мерзлота создаёт множество проблем, но от неё есть и польза. Известно, что в ней можно очень долго хранить продукты. При разработке северных месторождений мерзлота, с одной стороны, сильно мешает, так как промёрзшие породы обладают высокой прочностью, что затрудняет добычу. С другой стороны, именно благодаря мерзлоте, цементирующей породы, удалось вести разработку кимберлитовых трубок в Якутии в карьерах — например, карьер трубки Удачный — с почти отвесными стенками.
| Глубина промерзания при средних отрицательных температурах в течение: | |
|---|---|
| Время (в год.) | Глубина мерзлоты (м) |
| 1 | 4,44 |
| 350 | 79,9 |
| 3500 | 219,3 |
| 35000 | 461,4 |
| 100000 | 567,8 |
| 225000 | 626,5 |
| 775000 | 687,7 |
Почвы районов многолетней мерзлоты
В почвах, расположенных в зоне длительной сезонной или постоянной мерзлоты, протекает комплекс своеобразных процессов, связанных с влиянием низких температур. Над мёрзлым слоем, который является водоупором, вследствие коагуляции органических веществ может происходить накопление гумуса, так называемая надмерзлотная регенерация гумуса, надмерзлотное оглеение даже при небольшом годовом количестве осадков. Образование слоев льда (шлиров) в почве приводит к разрыву капилляров, вследствие чего прекращается подтягивание влаги из надмерзлотных горизонтов к корнеобитаемому слою. Наличием мёрзлого слоя вызван целый ряд механических изменений в почвенном профиле, таких, как криотурбация — перемешивание почвенной массы под влиянием разницы температур, солифлюкция — сползание насыщенной водой почвенной массы со склонов по мёрзлому слою. Эти явления особенно широко распространены в тундровой зоне. С криогенными деформациями связывают характерный для тундр бугристо-западинный рельеф (чередование бугров пучения и термокарстовых западин), а также образование пятнистых тундр.
Под действием мороза происходит криогенное оструктуривание почвы. Отрицательные температуры способствуют переходу продуктов почвообразования в более конденсированные формы, и это резко замедляет их подвижность. Мерзлотной коагуляцией коллоидов обусловлено ожелезнение таёжных почв. С влиянием криогенных явлений некоторые исследователи связывают обогащение кремнекислотой средней части профиля подзолистых почв, рассматривая белесую присыпку как результат мерзлотной дифференциации плазмы и скелета почвы.
65% территории России – это вечная мерзлота. Объясняю на пальцах, что это значит
Взгляните. Это – озеро Байкал. Его максимальная глубина – 1642 метра. Для масштаба я поставил на его берег Эйфелеву башню.
Глубоко? Очень. А теперь представьте, что прямо сейчас где-то в мире есть территории, пропитанные подземным льдом на 1370 метров вниз.
Да, именно 1370 метров – таков мировой рекорд глубины для вечной мерзлоты. И установлен этот рекорд в России (кто бы сомневался?).
Вечная мерзлота – это замерзшие грунтовые воды, которые от сильных морозов не оттаивают десятками, сотнями и даже тысячами лет.
Явление это не такое уж и редкое. 35 млн км2 нашей планеты (1/4 часть суши) занято именно вечной мерзлотой. Чтобы понимать масштаб этого глобального холодильника, просто посмотрите на картинку:
Вся вечная мерзлота мира занимает в 4 раза большую площадь, чем Австралия. Кстати, мы не зря взяли именно Австралию, ведь это единственный материк, на котором вечной мерзлоты нет совершенно. А на остальных материках она есть. Даже в Африке.
Что касается нашей страны, то ей немного не повезло. 1/3 всей мировой вечной мерзлоты расположена в России. Это порядка 10-12 млн км2 или 65% территории страны. То есть, пропорция примерно следующая:
Если вычесть из России всю вечную мерзлоту (где сложно или невозможно что-то выращивать, строить да и вообще жить) то у нас останется 5-6 миллионов квадратных километров. Мы станем 8 по площади страной, где-то между Индией и все той же Австралией.
А вот еще интересный факт. Однажды русские решили выкопать в мерзлоте глубокий колодец, чтобы добраться до чистой питьевой воды. Было это еще при Пушкина, в 1828 году. И что бы вы думали? 9 лет они копали эту вертикальную яму. И докопали до глубины 116 метров.
За все 9 лет и 116 метров глубины землекопы (ледокопы?) не встретили ни единой капельки жидкости. В итоге, колодец разорил этих людей и они свою идею оставили, даже не подозревая, что на самом деле глубина мерзлоты в том месте – 500 метров. То есть, им еще лет 40 пришлось бы ее пробивать.
Самое поразительное, что тот колодец жив до сих пор. Уже почти 200 лет он в неизменном виде покоится в Якутии.
А, знаете сколько нужно времени, чтобы во дворе вашего дома образовалась вечная мерзлота? Ученые все подсчитали.
За одну зиму грунт успевает промерзнуть примерно на 1 метр. Если бы зима не кончалась, а длилась. Ну, скажем, 1 год, то грунт промерз бы уже на 4 метра. Дальше – сложнее. Чтобы земля промерзла на 80 метров в глубину, нужно чтобы морозы стояли примерно 350 лет подряд.
А если вы хотите проморозить землю на 116 метров (глубина того якутского колодца) то вам потребуется около 1000 лет. Это уже целый ледниковый период, получается.
Как видно, чем глубже мерзлота, тем она старше. Например, требуется 100 000 лет непрерывных холодов, чтобы мерзлота опустилась на 550 метров вглубь. И аж 1 миллион лет – для 700-метровой глубины.
В России умудряются выращивать на вечной мерзлоте целые города! Например, самый большой в мире город, расположенный над вечной мерзлотой – Якутск. Его население – 300 000 человек. Это именно там копали тот 116-метровый колодец, и именно там сейчас собираются строить новый мега мост.
Впрочем, этот любопытный город заслуживает отдельного рассказа.
Вечная мерзлота оказалась невечной
Greenpeace России принял участие в написании доклада «Зелёный поворот», который посвящён изменению климата. Теперь в серии блогов мы расскажем подробнее о том, чем и кем вызван климатический кризис, каких последствий стоит ожидать и что нужно делать прямо сейчас. И начнём с таяния «вечной» мерзлоты.
Что такое вечная мерзлота
Вечная мерзлота (криосфера) – это любой тип почвы, который остаётся полностью замороженным от двух до сотен тысяч лет. Около 60% территории России находится в зоне вечной мерзлоты. Толщина мёрзлого слоя может составлять от нескольких сотен сантиметров до 1300 метров.
Регионы многолетней мерзлоты не всегда покрыты снегом. Верхний активный слой почвы оттаивает в тёплые летние месяцы и снова замерзает осенью. В более холодных регионах земля редко оттаивает даже летом. Там активный слой почвы очень тонкий – 10-15 сантиметров. В более тёплых областях активный слой может достигать нескольких метров.
Таяние вечной мерзлоты
Вечная мерзлота состоит из почвы, камней и песка, которые удерживаются льдом. Рядом с поверхностью почвы есть много органического углерода – материала, оставшегося от погибших растений, которые не разложились и не сгнили из-за холода.
Почему вечная мерзлота начала таять
Всё ещё остаются люди, которые скептически относятся к антропогенной причине климатического кризиса и считают, что причина потепления не в деятельности человека, а в «природных факторах». Однако по данным Института космических исследований NASA, за последние 125 лет изменения орбиты Земли и активность солнца не оказали существенного влияния на температуру нашей планеты, а извержения вулканов даже несколько охлаждали её.
Земля начала нагреваться из-за масштабных выбросов в атмосферу парниковых газов, в первую очередь, углекислого газа и метана. Причём наибольший вклад в наблюдаемое потепление внёс именно углекислый газ – СО2 – который выбрасывается в первую очередь из-за сжигания ископаемого топлива. С начала индустриальной революции человечество произвело так много углекислого газа, что в 2019 году его содержание в атмосфере было выше, чем за последние 23 миллиона лет.
Почему таяние мерзлоты опасно
В атмосферу может попасть огромное количество парниковых газов, что вызовет ещё большее нагревание Земли.
Таяние многолетнемёрзлых грунтов
Согласно результатам исследований, даже если антропогенные выбросы парниковых газов сократить до нуля прямо сейчас, температура будет расти ещё сотни лет из-за инерционности климата Земли. Это саморазвивающийся и саморазгоняющийся процесс, запущенный деятельностью человека. Чем больше в атмосферу выбрасывается парниковых газов, тем быстрее нагревается планета, быстрее тает мерзлота и высвобождают ещё больше парниковых газов. К тому же стоит учитывать, что при гниении органики вырабатывается тепло, которого достаточно для оттаивания более низких слоёв мерзлоты.
Потепление может уничтожить инфраструктуру в районах вечной мерзлоты.
Когда мерзлота оттаивает, почва становится мягкой, грунт проседает. Начинают разрушаться экосистемы, формируются овраги, каньоны, появляются мелководные озёра. Земля начинает буквально проваливаться под ногами, разрушаются дома и дороги, построенные на мерзлоте.
Термокарстовые (провальные) озёра появляются из-за оттаивания мёрзлых грунтов
Несколько аномально тёплых зимних сезонов ставят под угрозу разрушение как минимум 25% инфраструктуры северных городов России – автомобильные и железные дороги, мосты, тоннели, портовые коммуникации. Деформируются нефтедобывающие скважины, сотни тысяч километров нефте- и газопроводных труб, которые проектировались в прошлом веке для регионов вечной мерзлоты без учёта климатической опасности.
Исследователи ожидают, что мерзлота растает на больших территориях уже в ближайшие 30 лет.
Территория суши уменьшается из-за таяния вечной мерзлоты.
Таяние вечной мерзлоты повышает уровень мирового океана. Ежегодно Россия теряет около 11 кв.км. суши – территорию, равную примерно 476 Красным площадям. Если не остановить таяние мерзлоты, оно приведёт к затоплению всех прибрежных городов.
Изменение климата – риск дополнительных заболеваний и смертности.
Постепенное потепление климата приводит к деградации мерзлоты и разрушению могильников, где захоранивали заражённый болезнями скот десятки и сотни лет лет назад. По одной из версий, именно из-за этого в 2016 году на территории Ямало-Ненецкого автономного округа произошла вспышка сибирской язвы.
Таяние мерзлоты может возродить и активировать вирусы, замороженные в ней на протяжении сотен и тысяч лет. Что тогда произойдёт? Если вирусы попадут в водоёмы, подвергнутся воздействию кислорода и света, они погибнут. Однако если они найдут подходящего «хозяина», это может стать началом новой пандемии.
Как вы можете помочь преодолеть климатический кризис
С каждым годом мерзлота тает всё быстрее и быстрее. Если ничего не предпринимать, то этот процесс невозможно будет ни остановить, ни повернуть вспять. Мерзлота будет таять, а планета – нагреваться до тех пор, пока человеческая цивилизация в её нынешнем виде не сможет на ней существовать.
Как можно замедлить потепление, помочь сохранить вечную мерзлоту и прервать замкнутый круг процессов, ведущих к постоянному нагреванию планеты? В своей ежедневной жизни вы можете уменьшать ваш углеродный след: в этом вам помогут наш калькулятор и чеклист.
Вы можете послушать наш подкаст, который Greenpeace записал с фотографом и режиссёром-документалистом Александром Фёдоровым. В подкасте речь идёт о фильме, которые посвящен климатическому кризису и его влиянию на малочисленные коренные народы России.
Очень важно, чтобы меры принимались и на уровне государства. Мы разработали «Зелёный курс», который поможет России достичь углеродной нейтральности уже к 2050 году и замедлить таяние вечной мерзлоты.
Подпишите петицию, чтобы Правительство тоже обратило внимание на проблемы климатического кризиса.
* При подготовке материала использована статья Н.С. Зимова «Не вечная мерзлота» из доклада «Зелёный поворот».
Что такое вечная мерзлота и вечная ли она на самом деле
Жители Центральной России мечтают, чтобы на Новый год выпал снег, кенгуру в Австралии, наоборот, резвятся в сугробах, а Европа время от времени превращается в Венецию. И виной тому глобальное потепление.
Вечная мерзлота: от Арктики и Антарктики — до Африки
Ученые считают, что образовалась вечная мерзлота 1–2 млн лет назад. Произошло это в тех районах, где климат был сухим и морозным, а толщина наземного ледникового покрова незначительной. То есть практически на всех материках. Вечная мерзлота занимает четверть суши земного шара и встречается даже в Африке! Правда, только в высокогорных районах. Единственное место, где она отсутствует, — Австралия.
В России зона вечной мерзлоты занимает 60–65% территории, в основном это Сибирь и Забайкалье: от Кольского полуострова на восток почти по Северному полярному кругу до Урала, далее на восток и на юг, за исключением юга Камчатки, острова Сахалин, Приморья и еще некоторых районов.
Посмотрите эти карты вечной мерзлоты.
Что такое вечная мерзлота? Это верхняя часть земной коры, температура которой более двух лет (и до нескольких тысячелетий) не поднимается выше 0 °C. Глубина вечной мерзлоты может превышать 500 м, а в горах — до 1500 м. Впрочем, растения приспособились к таким суровым условиям. Летом верхний слой почвы в тундре оттаивает и корни поглощают влагу. Вот только длится тепло недолго, и выживают лишь самые неприхотливые: лишайники, мхи, некоторые травы, низкорослые кустарники и карликовые деревья.
Кстати, именно на это удивительное свойство почвы и обратили внимание русские казаки, когда в XVII веке исследовали Сибирь. В сообщениях русскому царю они упоминали наличие особых таежных зон, где даже в самый разгар лета почва оттаивает максимум на два аршина. Это и была вечная мерзлота.
Вечная мерзлота занимает четверть суши земного шара и встречается даже в Африке!
Привыкли к низким температурам и люди. В зоне вечной мерзлоты, например, особые требования к строительству. Чтобы дома не нагревали грунт и фундамент не оседал, их ставят на железобетонные сваи, оставляя между землей и зданием пространство для вентиляции.
Многоэтажные жилые дома в Норильске. Свайное основание зданий разработано специально для строительства на вечномерзлом грунте
Но глобальное потепление вносит коррективы в работу строителей, и тем приходится учитывать возможные колебания температур. Верхний слой грунта подтаивал летом и раньше, но зимой он замерзал опять. Теперь оттаять успевает больше, а замерзнуть — меньше.
Специалисты из 26 стран, входящие в глобальную научную сеть наблюдений за состоянием мерзлоты, с 2007 по 2017 год замеряли температуру мерзлоты в Арктике, Антарктике и горных районах на глубине более 10 м. И выяснили, что за время исследований из 123 скважин потеплело в 71, а в пяти из них температура превысила 0 °C, то есть мерзлота начала таять. Лишь в 40 точках температура осталась неизменной, а в 12 — понизилась. Потеплело и в России: в Заполярье — на 0,4 °C, в Сибири — почти на 1 °C. Результаты ученые опубликовали в журнале Nature Communications.
Молодило (суккулент семейства толстянковых) в условиях вечной мерзлоты весной
Кстати, термин «вечная мерзлота» появился не сразу. Звучали и такие: многолетнемерзлые горные породы и многолетняя криолитозона — но они не прижились. Иногда вечную мерзлоту называют многолетней мерзлотой, подразумевая, что это одно и то же. Однако времена меняются, и, похоже, скоро эти понятия не будут тождественны.
Вечная мерзлота тает: чем это грозит
Вечную мерзлоту все чаще избегают называть вечной, употребляя термин «многолетняя мерзлота». Все из-за глобального потепления. Основная его причина — антропогенные выбросы. В марте 2019 года ученые ООН представили доклад, где будущее Земли представлено в черных красках. Таяние вечной мерзлоты перекраивает ландшафт.
Так, на острове Банкс, крупнейшем и самом западном из островов Канадского Арктического архипелага, с 1984 по 2013 год оползни стали происходить в 60 раз чаще. Эколог Гуэлфского университета в Канаде Мерритт Турецки в течение 15 лет проводит исследования в еловом лесу неподалеку от Фэрбанкса (Аляска). Она обнаружила, что в затопленной почве деревья теряют устойчивость. Следовательно, глобальное потепление валит леса.
Посмотрите фотопроект, посвященный тому, как меняется мир.
Таит глобальное потепление и другие опасности. В 2014 году в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences вышла статья, где сказано, что ученые обнаружили в вечной мерзлоте на Колыме вирус Pithovirus sibericum. Несмотря на то что грунт в этом месте был промерзшим более 30 000 лет, вирус был жизнеспособным! К счастью, паразитировал он только на амебах, не представляя опасности для человека.
В 2019 году на кладбище города Лонгйир архипелага Шпицберген начали подниматься гробы
Но были и другие находки. В 2016 году на Ямале вспыхнула сибирская язва. Ученые связали это с тем, что из-за аномальной жары подтаял скотомогильник и зараза выбралась наружу. В 2019 году на кладбище города Лонгйир архипелага Шпицберген начали подниматься гробы, а ведь там есть могилы жителей, умерших от испанского гриппа в 1918 году.
Грунт, перемешанный со слоями реликтового льда, Исландия
Кандидат географических наук, сотрудник Института географии РАН Николай Осокин, участвовавший в научных экспедициях в Арктику и Антарктиду, считает: если из-за таяния вечной мерзлоты какой-нибудь вирус все же вырвется на свободу, на экосистему это не повлияет. Очаговое заболевание возможно, но не более того. Тем не менее перспектива возобновления эпидемий, изменивших в свое время мир, не радует. (Ранее «Моя Планета» также рассказывала о людях, ставших точкой отсчета эпидемий.)
Очередную угрозу обнаружили ученые Геологической службы США. В 2018 году они замерили концентрацию ртути в вечной мерзлоте на Аляске. Результат их ужаснул! Оказалось, такие почвы хранят почти в два раза больше ртути, чем все остальные почвы, океан и атмосфера в совокупности. Следовательно, их оттаивание способно привести к катастрофе.
Тают не только берега: сокращаются площади ледников на островах Северного Ледовитого океана, из-за чего увеличивается количество айсбергов, постоянно меняется картина береговой линии и рельефа дна. А это доставляет неудобства морским судам.
Решение проблемы
Тем не менее попытки решить проблему предпринимаются. В 1996 году эколог Сергей Зимов основал в Якутии Исследовательский центр вечной мерзлоты — Плейстоценовый парк. Ученый пытается воссоздать экосистему, существовавшую здесь тысячелетия назад. Эколог уверен, что на температуру почвы влияет снежный покров. Чем он больше, тем сильнее теплоизоляция, и грунт не просто не замерзает, а даже слегка подтаивает. На пастбищах температура почвы ниже, потому что травоядные животные, специально привезенные в парк, разгребают снег в поисках пищи. В результате снег теряет теплоизоляционные свойства. Поэтому, если проводить эксперимент на большей площади, потепление не просто остановится, но и сам климат дополнительно охладится.
В 2015 году 195 стран заключили Парижское соглашение, согласно которому договорились ограничить потепление 2 °C за счет снижения выбросов в атмосферу углекислого газа. Но в 2019 году эксперты ООН пришли к выводу, что, даже если прекратить выбросы уже сейчас (а это практически невозможно), катастрофы не избежать.
Ранее «Моя Планета» публиковала фрагмент программы «Угрозы современного мира» на телеканале «Наука» о глобальном потеплении и о том, как его остановить.
Читайте также:
«Земля: следующие 5 млрд лет» — сначала Туманный Альбион превратится в снежный. Потом расширится Сахара, взорвется вулкан, исчезнет Средиземное море и останется выжженная земля. Мы решились на неблагодарное дело — предсказать будущее.
«Мерзлые души» — мумии древних людей и мамонтов, сокровища, огромные кратеры, записка в бутылке и настоящая золотая рыбка. Что можно найти во льдах?
