RF verliert jährlich etwa 11 qm. km Land durch schmelzenden Permafrost

Inhaltsverzeichnis:

RF verliert jährlich etwa 11 qm. km Land durch schmelzenden Permafrost
RF verliert jährlich etwa 11 qm. km Land durch schmelzenden Permafrost
Anonim

Permafrost bedeckt 65% des Territoriums Russlands, alle Bauarbeiten in der Arktis, Sibirien und im Fernen Osten basierten buchstäblich darauf. In den letzten Jahren ist ihre Zuverlässigkeit jedoch aufgrund des Klimawandels in Frage gestellt worden. Die kürzlich gestartete Große Norilsk-Expedition des sibirischen Zweigs der Russischen Akademie der Wissenschaften (SB RAS) hat es sich zur Aufgabe gemacht, die Festigkeit von Strukturen und dem darunter liegenden Land zu testen. Der Direktor des P. I. Melnikov SB RAS Michail Zheleznyak.

Image
Image

Welche Aufgaben stellt sich das Institut in der begonnenen Expedition?

- Aufgabe des Permafrost-Instituts in der Expedition ist die Charakterisierung und Bewertung des Zustands von Saison- und Permafrostgesteinen auf dem Gebiet der technischen Anlagen, in der Ölunfallzone und im nicht verschmutzungsanfälligen Gebiet. Lassen Sie uns anhand der Materialien, die wir während der Feldforschung erhalten, sehen, wie sich die Permafrostbedingungen verändert haben. In Anwesenheit von technischen und geologischen Untersuchungen und Studien werden wir versuchen, unsere Vision der Unfallursachen zu vermitteln.

Wie wird die Feldarbeit aussehen? Wo werden Sie Proben nehmen?

- An der Expedition nehmen zwei Forscher unseres Instituts teil. Wir führen Bohrarbeiten durch, Temperaturbeobachtungen in Bohrlöchern, führen Streckenbeobachtungen durch, nehmen Proben während des Bohrens, charakterisieren kryogene Prozesse. Es ist notwendig, die Tiefe des saisonalen Auftauens und die Temperatur der Gesteine in den Hintergrundbereichen und an der Stelle des Notbauwerks abzuschätzen.

Welche Informationen hat das Institut heute über den Permafrost in Norilsk? Wann wurde dort das letzte Mal eine solche Forschung durchgeführt?

- Unser Institut hat eine Permafroststation in Igarka, es ist nicht so weit entfernt. Das letzte Mal, dass unsere Kollegen in Norilsk gearbeitet haben, war vor drei Jahren. Ich arbeitete in den 1980er Jahren in der Region und erforschte Permafrost und geothermische Bedingungen. In den 1990er Jahren gab es ein Labor des Permafrost-Instituts in Norilsk, das sich mit der Standsicherheit von Ingenieurbauwerken beschäftigte. 2007 und 2013 bin ich nach Norilsk gekommen, wir haben mit der Stadtverwaltung die Probleme der Nachhaltigkeit von Wohngebäuden diskutiert. Generell sind uns Permafrostbedingungen bekannt.

Unmittelbar nach dem Unfall gab es Hinweise, dass das Schmelzen des Permafrostbodens für den Unfall verantwortlich war. Stimmen Sie dieser vorläufigen Einschätzung zu?

- Das kann ich nicht sagen, bis wir die Materialien haben. Immerhin gab es schon einmal Unfälle, als es in der Arktis keine solche Erwärmung gab. Die Gründe können unterschiedlich sein. Es ist notwendig, die Permafrost-Bodenbedingungen zu betrachten, das Vorhandensein von unterirdischem Eis in ihnen. Denn wenn die Böden nicht eisgesättigt sind und nicht absinken, dann könnte die Unfallursache ganz anders sein, zum Beispiel im Materialzustand der Bauwerke. Heute heißt es, die Ursache könnte das Schmelzen des Permafrostbodens, die Zerstörung des Betonsockels, die Berstfähigkeit durch seismische Schwingungen, die die Flüssigkeit in den Speicher gepumpt haben, und so weiter sein. Aber das sind alles Versionen. Sie müssen die Gründe verstehen, und das kann wirklich getan werden.

Wie ist die Situation mit Permafrost in Russland? Wie stark schmilzt und nimmt es in den letzten Jahrzehnten ab?

- Es finden klimatische Veränderungen statt, die wir alle spüren, und sogar Veränderungen der durchschnittlichen jährlichen Lufttemperaturen sind einer der Indikatoren, aber nicht der einzige, der darauf hindeutet, dass die Temperatur in der Region Norilsk, Taimyr, in den letzten 40 Jahren gestiegen ist um eineinhalb Grad. Im Allgemeinen gibt es Regionen in Russland, in denen die durchschnittliche Jahrestemperatur in dieser Zeit um drei Grad gestiegen ist. Dies wirkt sich natürlich auch auf die Bodenbeschaffenheit aus. Auf der anderen Seite gibt es das Le Chatelier-Brown-Prinzip, und die natürliche Umgebung reagiert auf äußere Einflüsse. Das heißt, wenn die Temperatur ansteigt, ändern sich die Oberflächenbedingungen der Wärmeübertragung. Diese Reaktion ist nicht überall gleich, sie hängt von den Landschaftsverhältnissen ab. In Zentraljakutien beispielsweise kam es in offenen, waldfreien Gebieten der Gesteinsentwicklung des Eiskomplexes nahe der Oberfläche zu intensiven Absenkungen. In Waldgebieten sind diese Phänomene unbedeutend oder werden nicht beobachtet. Das heißt, die Reaktion auf den Klimawandel ist völlig anders, obwohl es sie zweifellos gibt. Irgendwo ist es schwach, aber irgendwo in 40 Jahren ist es überhaupt nicht sichtbar. Die Schneedecke und das Regime ihrer Akkumulation haben einen großen Einfluss auf den Zustand der gefrorenen Böden.

Wie stark hat sich die Permafrostfläche in Russland in den letzten Jahrzehnten verringert?

- Eine genaue Schätzung fällt mir schwer, da sich der Permafrost in verschiedenen Regionen auf unterschiedliche Weise zurückzieht. Wir kennen unsere südlichen Permafrostgrenzen nicht genau. Im Allgemeinen nimmt Permafrost 65% des Territoriums Russlands ein. Ich glaube, dass es in den südlichen Regionen der Permafrostzone um 2-3% des Territoriums verschwunden ist, nicht mehr. In großen Gebieten hat sich die obere Schicht des Sommertauens erhöht, aber unter den gefrorenen Schichten liegt sie nicht verschwunden.

Gibt es Gebiete in Russland, in denen kein Permafrost auftaut und der Klimawandel dort nicht zu spüren ist?

- In Zentraljakutien, in einigen Landschaftszonen, in bestimmten Waldgemeinschaften, steigt die Lufttemperatur, die Pflanzengemeinschaften ändern sich, und die Reaktion einer Zunahme der saisonalen Auftautiefe oder einer Temperaturerhöhung von Gesteinen wird nicht beobachtet.

Wieso den?

- Alle drei bis vier Jahre gibt es Winter, in denen Schnee, der ein guter Wärmeisolator ist, viel später fällt. Niedrige Lufttemperaturen, das Fehlen oder die geringe Dicke der Schneedecke tragen in dieser Zeit zur Abkühlung der Böden bei.

Sondergebiete gibt es in der Region Werchojansk in Jakutien, wo in den letzten acht Jahren in der oberen fünf Meter hohen Erdschicht sogar ein Temperaturrückgang um zwei Zehntel Grad zu verzeichnen war. Darüber hinaus wurde dieses Phänomen nicht an einer Stelle, sondern an zehn verschiedenen Stellen des Reliefs festgestellt. Dies wird von unseren automatischen Stationen erfasst, die viermal täglich die Temperatur ermitteln und 1600 Messwerte pro Jahr akkumulieren. So können Sie die Temperaturverhältnisse in den verschiedenen Jahreszeiten beurteilen.

Wie viele solcher Beobachtungsstationen haben Sie?

- In Ostsibirien gibt es ca. 60 solcher Beobachtungsstationen bzw. -standorte, an denen ständig Messungen durchgeführt werden, jedoch keine einheitliche Flächenverteilung aufweisen und nicht alle Landschaftsverhältnisse abdecken. Heute wird ein Programm entwickelt, um ein Überwachungssystem in der Arktis aufzubauen, und ich hoffe, dass das Ministerium für die Entwicklung des Fernen Ostens es unterstützt. Wenn Sie 70 Punkte gleichmäßig in allen Landschaftszonen platzieren, erhalten Sie ein gutes Beobachtungsnetz.

Wann erwarten Sie das Programm?

- Das Programm soll der Regierung im Dezember 2020 vorgelegt werden. Außerdem wird die Frage entschieden, wer es ausführt, bohrt, überwacht. Es ist geplant, dass es sich um ein staatliches Netzwerk handelt. Die Frage ist, in wessen Zuständigkeitsbereich? Untergrundnutzer, Ökologen, Geologen, Meteorologen? Ich denke, dass es zehn Jahre dauern wird, ein Beobachtungssystem in der gesamten Permafrostzone aufzubauen.

Was wir haben, sind wissenschaftliche Stationen, die eingerichtet wurden, um ein Problem zu lösen, oft für vielversprechende Mineralvorkommen. Allerdings sind nicht alle Untergrundnutzer bereit oder erlauben die Einrichtung solcher Beobachtungsplattformen auf ihrem Territorium. Wir beteiligen uns an wissenschaftlichen Stipendien und verwenden, wenn wir gewinnen, Gelder für den Kauf von Ausrüstung und die Einrichtung von Beobachtungsstandorten. Im Wissenschaftshaushalt sind heute keine Mittel für die Schaffung normaler Stationen vorhanden.

Gibt es Stellen, an denen die Dicke der Permafrostschicht abgenommen hat und das Halten von Baupfählen nicht mehr zulässt?

- Natürlich gibt es solche Beispiele zum Beispiel in Transbaikalien, in Tschita. Es wurden Fundamente auf gefrorenen Boden projiziert. Derzeit ist dieser Permafrost in einigen Gebieten abgebaut. Aber um ehrlich zu sein, den größten Einfluss auf die Stabilität von Gebäuden und Bauwerken hat nicht der Permafrost, sondern die Betriebsbedingungen. Der Bau von Ingenieurbauwerken schafft ein spezifisches natürliches und technisches System. Wenn zum Beispiel in Jakutsk die durchschnittliche jährliche Bodentemperatur jetzt etwa 2, 5–3 Grad beträgt, beträgt die Bodentemperatur unter ordnungsgemäß belüfteten unterirdischen Häusern auf Pfählen minus 3, 5–4 Grad. Das heißt, ein ordnungsgemäß funktionierender belüfteter Untergrund ist selbst ein technisches Kühlsystem.

Für Norilsk gelten andere Bedingungen. Belüftete Untergründe funktionieren aufgrund der starken Schneeansammlung ineffektiv, die im Winter keine kalte Luft unter dem Gebäude zirkulieren lässt.

Erfordern der Anstieg der durchschnittlichen Jahrestemperatur und das Auftauen des Permafrostbodens Änderungen der Bauvorschriften?

- Die aktuelle Änderung der klimatischen Bedingungen für eine Reihe von Regionen, darunter Jakutsk, hat keine katastrophalen Folgen, wenn diese technischen Systeme normal betrieben und mit einer Kontrolle über den Zustand des Untergrunds ausgestattet werden. Gebäude und Bauwerke sind auf eine bestimmte Nutzungsdauer ausgelegt. Zum Beispiel ist ein Steinhaus 50–70 Jahre alt. Wenn ein System der normalen Kontrolle über eine technische Struktur besteht, können im Falle einer Änderung der Kontrollparameter vorbeugende Schutzmaßnahmen ergriffen werden, die es ermöglichen, die Betriebsbedingungen für einen bestimmten Zeitraum aufrechtzuerhalten. Aber leider gibt es eine solche Kontrolle oft nicht. So berichten die Medien, dass ein Haus in Jakutsk aufgrund des Auftauens von Permafrost eingestürzt ist. Tatsächlich ist der Grund für diese Zerstörung ein anderer - Misswirtschaft, die mit einem unsachgemäßen Betrieb des belüfteten Untergrunds verbunden ist (im Sommer Ansammlung von Wasser, im Winter - Eisbildung) und infolgedessen die Zerstörung der Tragwerke. Oft befinden sich die Fundamente einiger Häuser in einer Vertiefung zwischen den Fundamenten anderer um sie herum errichteter Strukturen, es bildet sich eine Entwässerungsmulde, die im Sommer auch schlecht belüftet ist, und unter diesen Bedingungen bildet sich eine Talikzone. Die erhöhte Feuchtigkeit unter diesen Strukturen wirkt sich auf die Strukturen, Pfähle und Balken aus, die zusammenbrechen, die geplanten Lasten nicht mehr tragen - es kommt zum Zusammenbruch. Permafrost ist eine "konservative Umgebung" und erlaubt uns, Zeit zum Nachdenken zu haben, wenn wir das Geschehen kontrollieren und nicht warten, bis das Gebäude einstürzt. Sie müssen keine Tragödien aus dem Schmelzen des Permafrosts machen, Sie müssen die Strukturen im Auge behalten.

Wie beurteilen Sie die Verschlechterung der Infrastruktur im Hohen Norden?

- Wahrscheinlich wird dies besser von Diensten erledigt, die den Verschleiß überwachen. Ich kenne verschiedene Nummern, die professionelle Leute anrufen. Sie glauben, dass der Verfall von Gebäuden und Bauwerken etwa 60 % erreicht hat. Jemand denkt, dass der Verschleiß höher ist. Es ist besser, eine bestimmte Stadt oder ein bestimmtes Dorf zu bewerten. Die Abschreibung hängt von den Betriebsregeln und der Veralterung von Gebäuden ab. Schließlich ist jedes Gebäude für einen bestimmten Zeitraum konzipiert. Einige Gebäude können anderthalb Jahre bestehen, die für ihren Betrieb vorgesehen sind. Dies liegt an den richtigen Betriebsbedingungen.

Sind im Bauwesen neue Materialien und Technologien aufgetaucht, die das Auftauen des Permafrosts nicht fürchten?

- Es gibt neue Materialien und Entwicklung neuer Flordesigns. Begann mit der Verwendung von Wellpfählen, die einen großen Gefrierbereich mit dem Boden in der gleichen Tiefe wie glatte Pfähle haben, werden verschiedene wärmeisolierende Materialien häufig verwendet. Es liegt auf der Hand, dass ein und dasselbe Bauwerk nicht für den gesamten Hohen Norden verwendet werden kann, da Klima- und Bodenverhältnisse unterschiedlich sind. Dies wird bei den Designentscheidungen für jedes Gebiet berücksichtigt. Heute werden mehrstöckige Gebäude gebaut. Wenn in Jakutsk vor 40 Jahren Zehn-Meter-Pfähle als tief angesehen wurden, werden die Pfähle jetzt 15-16 m vergraben, was von der Belastung abhängt. Indem wir einen Sicherheitsspielraum schaffen, indem wir den Gefrierbereich der hängenden Pfähle erhöhen, vermeiden wir die Gefahr von Gebäudezerstörungen. Eines der gravierenden Bauprobleme im Norden ist natürlich Beton, der durch starke Temperaturschwankungen zu bröckeln beginnt. In Pfählen und anderen Stahlbetonkonstruktionen wird Eisenbewehrung freigelegt, die zu rosten beginnt, was wiederum zu ihrer Zerstörung führt. Heute erscheinen neue Betonsorten und werden entwickelt. Im Straßenbau werden zunehmend Weichmacher und Additive eingesetzt, um rauen Bedingungen mit hohen Temperaturbereichen standzuhalten.

Wie ist Permafrost Permafrost? Gibt es Schätzungen zu ihrem Alter?

- Für eine Person ist ihr Alter mit der Ewigkeit vergleichbar. Es gibt Gebiete, in denen der Permafrost seit fast 2 Millionen Jahren nicht aufgetaut ist. Dies ist das Kolyma-Tiefland im Norden von Jakutien. Seine Mächtigkeit beträgt dort 500–600 m, während der Erwärmung taute es oben und unten auf, aber im mittleren Teil überlebte es mehr als 1,9 Millionen Jahre.

Wie gefährlich ist das Schmelzen des Permafrostbodens für die Küste des Arktischen Ozeans, wo die Küste bröckelt und sich zurückzieht? Wie viel Land verliert unser Land?

- Mitarbeiter unseres Instituts überwachen Permafrost in der Schelfzone des Arktischen Ozeans und Küstenprozesse. Die Küstenrückzugsraten reichen von ein bis zwei bis 30 m pro Jahr und hängen von der Küstenstruktur ab. Die durchschnittliche Rückzugsrate der Küsten des Laptew- und des Ostsibirischen Meeres beträgt 0,8 m pro Jahr, und die in der Neuzeit verlorene Landfläche beträgt 10,7 Quadratmeter. km pro Jahr.

Auf den alten königlichen Karten sieht man Inseln, die nicht mehr existieren …

- Ganz recht. Es gibt solche Inseln. Sogar in meinem Leben sind mehrere Inseln verschwunden - das sind die Inseln Semenovsky, Vasilievsky, Figurnin.

Empfohlen: