Вечная мерзлота

Влияние многолетней мерзлоты на хозяйственную деятельность человека

Освоение регионов с многолетней мерзлотой началось в тридцатых годах 20 столетия. Ряд трудностей, возникающий при работе в этих регионах, подтолкнул ученых к созданию особых способов ведения хозяйственной деятельности.

Например, строителям пришлось пересмотреть основные правила возведения сооружений, таких как жилые дома, мосты, теплотрассы, дороги. При постройке и эксплуатации жилых домов приходится учитывать тот факт, что при определенных условиях грунт начинает оттаивать, дома проседать и трескаться. Земляные работы очень трудоемки, требуют больших энергетических затрат, это тоже приходится учитывать.

Из-за многолетней мерзлоты очень остро стоит вопрос водоснабжения  и обеспечения теплом жилых домов.

Земледелие затруднено из-за заболоченности почвы. Прежде чем приступить к обработке земли и непосредственно к посевам, приходится проводить работы по удалению лишней влаги из грунта.

Применение дистанционных методов

Когда же возникла Ямальская воронка? Дату ее образования можно определить с помощью анализа космических снимков. Полевые наблюдения в июле 2014 г. позволили предположить, что воронка сформировалась не ранее осени 2013 г. Это следует из характера растительности в зоне выброса (свежие листья ивы пробивались через комья супеси, покрывавшей ветви), а также из состояния пород бруствера (остроугольные «обломки» суглинка и глины не размыты дождями) и стенок воронки (заколы и трещины, не сглаженные потоками, и козырек из дернины, еще нависавший над отверстием). Подобные особенности дают основание сузить временной диапазон образования воронки до осенне-зимнего периода 2013–2014 гг. На космических снимках до 9 октября 2013 г. на месте нынешнего кратера находился бугор. Первый доступный снимок, на котором здесь появилось отверстие, получен 1 ноября 2013 г. Таким образом, по космическим снимкам установлено, что воронка возникла в интервале времени с 9 октября по 1 ноября 2013 г. [].

По материалам высокодетальной (с разрешением 2,5 м) и сверхвысокодетальной (0,5 м) космических съемок надежно дешифрируются формы рельефа на ключевом участке до и после образования воронки. Использовались космические снимки середины июня 2013 и 2014 гг., полученные в безоблачную погоду (рис. 14). В оба сезона пониженные элементы рельефа и подножия склонов были покрыты нерастаявшим снегом, а в озерах сохранялся ледовый покров.

По цифровой модели, построенной по стереопаре снимков WorldView-1 от 09 июня 2013 г., удалось восстановить состояние исследуемого участка до образования воронки. В июле 2013 г. здесь существовал бугор (положительная форма рельефа) диаметром в основании 45–58 м и относительной высотой 5–6 м. Его вершина была покрыта кочками с травянистой растительностью, а у подножия росли кусты ивы. В 2014 г. (как по данным дешифрирования снимков WorldView-1 от 15 июня, так и по результатам полевого обследования 16 июля) диаметр бруствера образовавшейся воронки (по внешней границе выброшенного материала вокруг раструба) составлял 70–72 м (рис. 15). В результате сопоставления цифровых моделей рельефа 2013 и 2014 гг. рассчитаны объем вынесенного материала (частично снесенного бугра и пород, выброшенных из воронки), который составил 11 200 м3, и объем материала, отложившегося по периферии в виде бруствера, — 1940 м3. Последний почти в шесть раз меньше объема образовавшейся формы. Получившаяся разница (9260 м3) представляет собой объем льда, выброшенного из воронки на поверхность и растаявшего весной-летом 2014 г. [].

Как же изменялись со временем размеры Ямальской воронки? Первоначальный диаметр, определенный при анализе стереопары космических снимков, равнялся 15–16 м в основном стволе и 29–30 м по бровке []. Через год, 16 июля 2014 г., он уже составлял 20–25 м и около 30 м соответственно, 25 августа — 25 и 37 м, в октябре — 28 м и 40 м []. В сентябре 2015 г. (когда стенки воронки в верхней части стали практически вертикальными) ширина по бровке составила 50–55 м. Глубину до зеркала воды на снимках интерпретировать не удалось из-за полной затененности. Измерения размеченной веревкой 16 июля 2014 г. показали величину более 50 м. Прямые инструментальные измерения в августе и октябре 2014 г. определили глубину воронки в 35 и 25 м соответственно .

Исследования в начале сентября 2015 г. свидетельствовали о существенных изменениях размеров воронки, которая расширилась, приобретя цилиндрическую форму с почти вертикальными невысокими стенками. Внизу, на глубине 2–3,5 м, наблюдался пластовый лед (рис. 16).

Регионы распространения многолетней мерзлоты

Многолетняя мерзлота присутствует практически на каждом континенте, исключением является Австралия. Общая площадь многолетней мерзлоты на нашей планете – 35 млн. км2, это четвертая часть всей суши.

Если мысленно представить карту мира, то можно прочертить границы этого уникального явления природы. Если начинать от Западной Сибири, то точкой отсчета будет широта Тобольска и Подкаменной Тунгуски. Продвигаясь на юг, и уткнувшись в Северную Монголию, нужно повернуть в сторону Благовещенска и Татарского пролива. Камчатка практически полностью занята многолетней мерзлотой.

Северная Америка также сохранила это реликтовое явление. Многолетнюю мерзлоту здесь можно встретить в бассейне рек Мекензи, Юкон, также на полуострове Лабрадор.

География распространения

Многолетняя мерзлота (иногда ее называют вечной) — это явление, характерное для полярных и приполярных регионов, находящихся около Южного и Северного полюсов. Оно встречается и в других районах планеты, иногда даже в экваториальных широтах, доказательством чего служат покрытые льдом и снегом горные вершины. Наибольшие массивы зафиксированы в Антарктиде, Гренландии, на Аляске, а также в северных частях Евразии и Канады.

В России многолетняя мерзлота покрывает 2/3 всей территории, что соответствует 11 миллионам км2. Глубина промерзания почвенного слоя зависит от района и климатических условий и варьируется от полуметра до километра. Максимальная толщина ледяного грунта составляет 1375 м, эти зоны находятся в Якутии и окрестностях реки Вилюй.

Промерзлые участки иногда называют подземным оледенением (криолитозона), они встречаются даже под водой, например, в шельфах морей, расположенных в акватории Северного Ледовитого океана. На самые глубокие слои не влияют даже сезонные температурные колебания. Так, в Сибири и некоторых районах Крайнего Севера почва представляет собой огромный ледяной монолит.

Глядя на карту России, можно увидеть, что границы мерзлотных территорий простираются от Кольского полуострова, проходят немного севернее Архангельска, движутся к юго-востоку, к рубежам Монголии. Далее линия промерзшего грунта отходит к Охотскому морю, огибая Камчатку и Приморский край. Ученые выделяют несколько зон распространения многолетней мерзлоты:

• сплошная (Западно-Сибирская равнина, Среднесибирское плоскогорье, центральная Якутия);
• островная (южная зона Забайкалья и Прибайкалье).

Образование на планете многолетней мерзлоты объясняют несколькими причинами. Сформировалась она еще в четвертичный период развития земли. В районах, где преобладал сухой и морозный климат, ледяной наземный покров практически отсутствовал или был незначительным, поэтому там произошло глубинное промерзание. Кроме того, в течение нескольких тысячелетий залегающие в недрах планеты породы пропитывались влагой, которая под воздействием отрицательных температур превратилась в ледяные прожилки, клинья, линзы и целые слои.

Как проявляется вечная мерзлота?

В северных районах, где грунт скован вечной мерзлотой, даже летом оттаивает только тонкий слой, не более 5-10 сантиметров. Вода, которая образуется после таяния зимних снегов, не может полностью впитаться в почву, поэтому верхний слой летом представляет собой полужидкую грязь. Если оттаявшая почва расположена на склоне, то грязевой «язык» под действием силы тяжести нередко сползает по нему в низину. Рельеф тундры во многих местах изобилует такими следами грязевых оползней.

С окончанием лета ландшафт может измениться до неузнаваемости. Талая вода, заполнявшая трещины в скальных породах, замерзает (при этом ее объем увеличивается примерно на 10%) и разрывает породу. Это вызывает либо вспучивание, либо сдвиг грунта. Внешне такое место выглядит как холм в форме купола высотой около 30-50 метров, вершина которого расколота на несколько частей либо раскрошена.

Местные жители называют эти холмы словом «пинго». Их можно встретить не только в Сибири, но и в Канаде и Гренландии. На вершинах пинго нередко образуются небольшие кратеры, которые летом превращаются в неглубокие озерца.

Проявления

Время, необходимое для того, чтобы вечная мерзлота достигла глубины в заливе Прудо, Аляска

Время (год)	Глубина вечной мерзлоты
1	4,44 м (14,6 футов)
350	79,9 м (262 футов)
3500	219,3 м (719 футов)
35 000	461,4 м (1514 футов)
100 000	567,8 м (1863 футов)
225 000	626,5 м (2055 футов)
775 000	687,7 м (2256 футов)

Базовая глубина

Вечная мерзлота простирается до базовой глубины, где геотермальное тепло от Земли и средняя годовая температура на поверхности достигают равновесной температуры 0 ° C. Глубина основания вечной мерзлоты достигает 1493 м (4898 футов) в северных бассейнах рек Лена и Яна в Сибири . Геотермальный градиент является скоростью повышения температуры относительно увеличения глубины в земном интерьере «ы. Вдали от границ тектонических плит она составляет около 25–30 ° C / км (124–139 ​​° F / миль) у поверхности в большей части мира. Он варьируется в зависимости от теплопроводности геологического материала и меньше для вечной мерзлоты в почве, чем для коренных пород.

Расчеты показывают, что время, необходимое для образования глубокой вечной мерзлоты под заливом Прудо-Бей, Аляска, составило более полумиллиона лет. Это растянулось на несколько ледниковых и межледниковых циклов плейстоцена и предполагает, что нынешний климат Прудо-Бей, вероятно, значительно теплее, чем в среднем за тот период. Такое потепление за последние 15 000 лет является общепринятым. Таблица справа показывает, что первые сто метров вечной мерзлоты формируются относительно быстро, но более глубокие уровни занимают все больше времени.

Массивный грунтовый лед

Обширная поверхность голубого грунтового льда на северном берегу острова Гершель, Юкон, Канада.

Когда содержание льда в вечной мерзлоте превышает 250 процентов (от льда до сухой почвы по массе), она классифицируется как массивный лед. Массивные ледяные тела могут различаться по составу во всех мыслимых градациях от ледяной грязи до чистого льда. Массивные ледяные пласты имеют минимальную толщину не менее 2 м и короткий диаметр не менее 10 м. Первые зарегистрированные североамериканские наблюдения были сделаны европейскими учеными в Каннинг Ривер, Аляска, в 1919 году. В русской литературе упоминаются более ранние даты 1735 и 1739 годов во время Великой Северной экспедиции П. Лассиниуса и Х. П. Лаптев соответственно. Две категории массивных грунтовых льдов — это погребенный поверхностный лед и внутриосадочный лед (также называемый конституционным льдом ).

Погребенный поверхностный лед может образовываться из снега, замерзшего озера или морского льда, наледи (выброшенного на берег речного льда) и — вероятно, наиболее распространенного — погребенного ледникового льда.

Внутриседиментный лед образуется в результате замерзания грунтовых вод на месте, и в нем преобладает сегрегационный лед, который является результатом кристаллизационной дифференциации, происходящей во время замерзания влажных отложений, сопровождаемой миграцией воды к фронту замерзания.

Внутриседиментарный или конституционный лед широко наблюдался и изучался по всей Канаде, а также включает интрузивный и нагнетательный лед.

Кроме того, клинья льда — отдельный тип грунтового льда — образуют узнаваемые узорчатые полигоны земли или тундры. Ледяные клинья образуются в ранее существовавшем геологическом субстрате и впервые были описаны в 1919 году.

Несколько типов массивного грунтового льда, в том числе ледяные клинья и внутриосадочный лед в стене утеса в результате регрессивного оттаивания, расположенного на южном побережье острова Гершель в пределах приблизительно 22 метра (72 фута) на 1300 метров (4300 футов) передней стенки.

Формы рельефа

Мерзлота процессы проявляется в крупномасштабных наземных формах, такие как Palsas и pingos и мелких явления, такие как узорная земля найдена в арктических, перигляциальных и высокогорных районах.

Углеродный цикл в вечной мерзлоте

Мерзлота углеродный цикл (цикл углерода в Арктике) имеет дело с передачей углерода из многолетнемерзлых грунтов в наземной растительности и микроорганизмов, в атмосферу, обратно к растительности, и , наконец , обратно в вечномерзлых грунтах путем захоронения и осаждения из — за криогенных процессов. Часть этого углерода переносится в океан и другие части земного шара через глобальный углеродный цикл. Цикл включает обмен диоксида углерода и метана между компонентами Земли и атмосферой, а также перенос углерода между землей и водой в виде метана, растворенного органического углерода , растворенного неорганического углерода , неорганического углерода в виде частиц и органического углерода в виде частиц.

Динамика тундровых ландшафтов

Тундровые ландшафты считаются крайне ранимыми, чувствительными к любым нарушениям (как техногенным, так и природным) и медленно восстанавливающимися. Несмотря на кажущуюся однородность тундры, которая представляется сторонним наблюдателям сочетанием болот и кустарников и полным отсутствием леса, тундровые ландшафты весьма неоднородны. И особенно это характерно как раз для Центрального Ямала, отличающегося расчлененным рельефом, разнообразным составом пород и их сложным криогенным строением (формами включений льда в мерзлую породу). Неоднородность внутреннего геологического и криогенного строения приводит к неоднородности почвенного и растительного покровов. Активно развивающиеся в естественных и техногенно нарушенных условиях криогенные процессы существенно преображают во времени облик тундры, который для разных ландшафтов меняется в разной степени и даже в разном направлении. Например, на фоне преобладания процессов деградации мерзлоты наблюдается также ее новообразование.

На Центральном Ямале близко (и не очень) к поверхности залегают так называемые пластовые льды большой мощности (от нескольких до двух-трех десятков метров) и протяженности (от сотен метров до километров). Весьма распространены также сильнольдистые горные породы, в которых до 80% объема составляет лед (рис. 1, 2). Именно высокое содержание льда у поверхности вызывает наибольшие риски в условиях климатического потепления. Таяние подземных льдов приводит к образованию отрицательных форм рельефа. Наблюдается коренное преобразование ландшафта: изменяются увлажнение, состав и структура слагающих пород, происходит смена растительных ассоциаций и мерзлотных условий (льдистости, температуры пород и глубины сезонного протаивания).

Если рассматривать только повышение температуры воздуха — ведущий современный фактор, приводящий к изменению тундрового ландшафта, — то необходимо учитывать, что повышение температуры многолетнемерзлых пород (переход ее через 0°С означает деградацию мерзлоты) отстает от повышения температуры воздуха. Такое отставание определяется отсутствием однозначной линейной зависимости между этими параметрами. Снижение мощности снежного покрова и утолщение почвенного и напочвенного растительного покровов в отдельные годы снижает температуру пород, а в целом уменьшает воздействие потепления климата.

Возможно, еще более важна зависимость глубины сезонного протаивания от динамики климата. Именно увеличение глубины протаивания приводит к вытаиванию подземного льда и формированию принципиально новых ландшафтов. Основное влияние на глубину сезонного протаивания оказывает летняя температура воздуха. Говоря же о потеплении климата, учитывают и зимние температуры, повышение которых зачастую более значительно, чем летних

И, что не менее важно, утолщение органогенного горизонта (мха, торфа, почвы), вызванное потеплением [], снижает глубину сезонного протаивания, поскольку увеличивает слой теплоизоляции, ограничивая поступление тепла вглубь пород

Однако все вышесказанное не умаляет значения криогенных процессов в формировании новых тундровых мерзлотных ландшафтов, а лишь показывает их реальную роль и потенциальную опасность. Почему все же криогенные процессы активизируются в последние годы? Это можно объяснить тем, что на фоне общего повышения температуры пород и малой изменчивости глубины протаивания случаются годы экстремального потепления воздуха, при котором уже наблюдаются и более высокие температуры пород самых верхних горизонтов, и углубление сезонного протаивания, значительно превышающее средние значения. Нарастание бронирующего мерзлоту растительного покрова длится годами и десятилетиями, а тепловые экстремумы наблюдаются раз в несколько лет, и именно они находят слабые места на поверхности, где ландшафты наиболее чувствительны к изменениям.

Хозяйственное значение

Учёт многолетней мерзлоты необходим при проведении строительных, геологоразведочных и других работ на Севере.

Многолетняя мерзлота создаёт множество проблем, но от неё есть и польза. При разработке северных месторождений мерзлота, с одной стороны, 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 Удачная — с почти отвесными стенками.

На полуострове Ямал расположен самый большой Новопортовский мерзлотник — подземное рыбохранилище с температурой, поддерживаемой естественным путём.

Оттаивание мерзлоты

Оттаивание мерзлоты в ходе глобального потепления приводит к снижению несущей способности грунта. Это, в свою очередь, ведет к потере устойчивости зданий и сооружений с возможными катастрофическими последствиями. Одна из таких катастроф произошла в районе Норильска 26 мая 2020 года, когда из-за нарушения устойчивости нефтяного резервуара произошла массированная утечка дизтоплива и последующее катастрофическое загрязнение близлежащих рек и озер.

Глубина промерзания при средних отрицательных температурах в течение:
Время (количество лет)	Глубина мерзлоты (м)
1	4,44
350	79,9
3500	219,3
35000	461,4
100000	567,8
225000	626,5
775000	687,7

Сохранение организмов в вечной мерзлоте

Микробы

Ученые прогнозируют, что до 10 21 микробов, включая грибы и бактерии помимо вирусов, будут выпускаться из тающего льда в год. Часто эти микробы выбрасываются прямо в океан. Из-за мигрирующего характера многих видов рыб и птиц, возможно, эти микробы имеют высокую скорость передачи.

Вечная мерзлота в восточной Швейцарии была проанализирована исследователями в 2016 году на высокогорном участке вечной мерзлоты под названием «Муот-да-Барба-Пейдер». На этом участке обитало разнообразное микробное сообщество с различными бактериями и группами эукариот. Видные группы бактерий включали филюм Acidobacteria , Actinobacteria , AD3, Bacteroidetes , Chloroflexi , Gemmatimonadetes , OD1, Nitrospirae , Planctomycetes , Proteobacteria и Verrucomicrobia . Известные эукариотические грибы включали Ascomycota , Basidiomycota и Zygomycota . У нынешнего вида ученые наблюдали множество приспособлений к отрицательным температурам, включая сниженные и анаэробные метаболические процессы.

Предполагается, что вспышка сибирской язвы на полуострове Ямал в 2016 году связана с таянием вечной мерзлоты. В вечной мерзлоте Сибири также присутствуют два вида вируса: Pithovirus sibericum и Mollivirus sibericum. Им обоим примерно 30 000 лет, и они считаются гигантскими вирусами из-за того, что они больше по размеру, чем большинство бактерий, и имеют больший геном, чем другие вирусы. Оба вируса по-прежнему заразны, о чем свидетельствует их способность инфицировать Acanthamoeba , род амеб.

Было показано, что замораживание при низких температурах сохраняет инфекционность вирусов. Калицивирусы, грипп A и энтеровирусы (например, полиовирусы, эховирусы, вирусы Коксаки) были сохранены во льду и / или вечной мерзлоте. Ученые определили три характеристики, необходимые для успешного сохранения вируса во льду: высокая численность, способность переноситься во льду и способность возобновлять циклы болезней после выхода изо льда. Прямого заражения людей от вечной мерзлоты или льда не было; такие вирусы обычно распространяются через другие организмы или абиотические механизмы.

Изучение образцов сибирской вечной мерзлоты позднего плейстоцена из Колымской низменности (восточно-сибирской низменности) использовало изоляцию ДНК и клонирование генов (в частности, гены 16S рРНК), чтобы определить, к какому типу принадлежат эти микроорганизмы. Этот метод позволил сравнить известные микроорганизмы с их недавно обнаруженными образцами и выявил восемь филотипов, которые принадлежали типам Actinobacteria и Proteobacteria .

Растения

В 2012 году российские исследователи доказали, что вечная мерзлота может служить естественным хранилищем древних форм жизни, возродив Silene stenophylla из 30 000-летней ткани, найденной в норе белки ледникового периода в сибирской вечной мерзлоте. Это самая старая из когда-либо возрожденных растительных тканей. Растение было плодовитым, давало белые цветы и всходящие семена. Исследование показало, что ткани могут выдерживать ледяную консервацию в течение десятков тысяч лет.

Изучение

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 мёрзлых грунтах, не вскрыла ни одного водоносного горизонта. В 1840-х годах Александр Миддендорф измерил температуру до глубины 116 м. С этого времени вопрос о существовании «вечной мерзлоты» уже всерьез не поднимался.

Термин «вечная мерзлота» как специфическое геологическое явление был введён в научное употребление в 1927 году основателем школы советских мерзлотоведов М. И. Сумгиным (впервые сформулирован Петром Кропоткиным в 1874 году[источник не указан 584 дня]). Он определял его как мерзлоту почвы, непрерывно существующую от 2 лет до нескольких тысячелетий. Слово «мерзлота» при этом чёткого определения не имело, что и привело к использованию понятия в различных значениях. Впоследствии термин неоднократно подвергался критике и были предложены альтернативные термины: многолетнемёрзлые горные породы и многолетняя криолитозона, однако они не получили широкого распространения.

По длительности существования мерзлого состояния пород принято подразделять «родовое» понятие «мерзлые породы» на три видовых понятия:

• кратковременномёрзлые породы (часы, сутки),
• сезонномёрзлые породы (месяцы),
• многолетнемёрзлые породы (годы, сотни и тысячи лет).

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».

Методы исследования

Для изучения мерзлотно-геологического строения районов многолетней мерзлоты обычно применяется комплекс исследований, включающий в себя:

• геокриологическое бурение;
• отбор и изучение свойств монолитов талых и мерзлых грунтов;
• лабораторные испытания грунтов;
• изучение газового состава;
• электромагнитные зондирования;
• математическое моделирование динамики мощности мерзлоты.

Ледники России

Процесс образования ледников:

Ледники образуются в местах, где процессы накапливания снега превышают его таяние. Новый снег выпадает на многолетний. Во время таяния появляются кристаллы льда. Они постепенно скапливаются в большие массы льда, которые со временем могут прийти в движение.

География распространения ледников

Северно — Ледовитый океан

Самые крупные ледники в России находятся на островах Северного Ледовитого океана. Здесь располагаются покровные ледники. Их размеры уменьшаются к востоку из-за сокращения количества осадков.

Ледниковый покров Новой Земли – один из наиболее крупных в Арктике. Его площадь составляет более 23 тыс. кв. км. Он занимает большую часть Северного острова. Свободными ото льда остаются лишь узкие прибрежные полосы. Языки ледников, достигая моря, образуют айсберги.

Кавказ

Среди российских горных систем для формирования ледников наиболее благоприятны климат и рельеф Кавказа.

Горные склоны сильно расчленены, и здесь встречаются как долинные, так и склоновые (висячие) ледники. Общее количество ледников – более 2000

Алтай

Алтай по количеству ледников уступает Кавказу. Это обусловлено меньшим количеством осадков

Наибольшее число ледников расположены на западных склонах горной системы (она больше увлажнена)

Урал

На Полярном Урале все ледники расположены на западном склоне, где выпадает большее количество осадков. Здесь одно из наиболее низких среди горных систем России положение снеговой линии – менее 1000 метров. Это объясняется положением территории в высоких широтах.

Полуостров Камчатка

Особенности камчатского оледенения связаны с активным влиянием вулканизма и с тем, что оно может развиваться не на очень больших высотах. Некоторые из них образуются в кальдерах действующих вулканов и существуют до очередного извержения.

Стихийные бедствия, связанные с ледниками

1. Движение горных ледников может вызвать сели (грязекаменные потоки в горах)

2. От полярных ледников могут откалываться айсберги, опасные для мореплавания

Исследование природных льдов необходимо для решения проблем, связанных с изменением климата и стока рек, с гидроэнергетикой, изучением колебаний уровня Мирового океана, орошением засушливых земель, борьбой со стихийными бедствиями в горах.

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 оструктурирование 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 почвы.

Хозяйственная деятельность

Для того чтобы иметь возможность освоить холодные регионы и понять, какими работами там можно заниматься, необходимо владеть полной информацией о них. Ученые не прекращают наблюдения и исследования, пытаются объяснить не только причины происхождения необычного явления, но и его последствия для планеты.

Глубоко промерзшие почвы, лишенные всякой подвижности пластов, удобны для разработки месторождений различных полезных ископаемых. При этом используется так называемый открытый карьерный способ. Стенки такого котлована скованы мерзлотой, они не разрушаются и не осыпаются, что позволяет организовать эффективный рабочий процесс.

Благодаря непрекращающейся исследовательской работе, ученые представляют выводы и сообщения:

• о возможности строительства в промерзлых регионах зданий и сооружений различного назначения;
• о наличии подходящих мест для добычи полезных ископаемых;
• о результатах геологоразведки.

В последние десятилетия площадь обледеневшей почвы заметно сокращается, что можно увидеть и по картинкам, полученным из космоса. Территории стали отодвигаться к северу, это связано с началом глобального потепления. Специалисты прогнозируют, что примерно через полвека дальнейший рост температурных показателей освободит ото льда огромные площади. Они станут полностью пригодными для проведения сельскохозяйственных работ.

Однако не поддающееся контролю таяние многолетней мерзлоты может спровоцировать ряд проблем, которые осложнят любую деятельность человека в тех регионах.

На первый взгляд может показаться, что такой грунт — это прочнейшее основание для любых построек. Однако когда верхние слои земли начнут оттаивать, они станут подвижными и рыхлыми, в результате чего возведенные сооружения трескаются, перекашиваются или вовсе разрушаются. Чтобы не допускать деформации, здания устанавливают на сваи, а между их основанием и грунтом прокладывают охлаждающие трубопроводы.

Из-за мерзлотных процессов осложняется строительство мостов, тоннелей, дорог. Российским специалистам удалось стабилизировать почвенную температуру с применением особой технологии: они используют парожидкостные термосифоны — заполненные замороженной двуокисью углерода трубы.

Вечная мерзлота

Вечная мерзлота нигде так широко не распространена, как в пределах России. Больше половины территории страны сковано вечной мерзлотой.

Особо выделяется территория сплошной многолетней мерзлоты с мощностью слоя до 600—800 м. На этой территории самые низкие зимние температуры (например, устье Вилюя).

Условия возникновения многолетней мерзлоты:

1. Холодная и длинная зима

2. Маломощный снежный покров

Именно в этих условиях глубоко промерзают грунты.

Вечная мерзлота — реликт прошлого, она образовалась многие тысячелетия назад. Об этом свидетельствуют находки в мерзлом грунте остатков древних растений, туш животных, которые погибли в периоды похолоданий. Однако современные климатические условия поддерживают ее существование.

География распространения вечной мерзлоты

Наиболее сильно распространена вечная мерзлота в восточной части страны, но также присутствует и на севере европейской части.

Зоны Распространения вечной мерзлоты

1. Север Европейской части России

2. Север Западной Сибири

3. Полностью Восточная Сибирь

На севере Восточной Сибири многолетняя мерзлота имеет сплошное распространение. К югу в ней встречаются безмерзлотные участки — зона прерывистого расположения многолетней мерзлоты, а затем следует зона островного распространения вечной мерзлоты

Структура вечной мерзлоты

• Толщина мерзлотных слоев колеблется от нескольких метров на юге до нескольких сотен метров на севере

• Летом верхний тонкий слой почвы и грунта в районах многолетней мерзлоты оттаивает. Образующаяся при этом влага используется растениями. Благодаря этому в континентальных районах Восточной Сибири, где выпадает очень мало осадков, существует тайга.

Вечная мерзлота образует водонепроницаемый слой (вода не может просочиться через многомерные грунты). Поэтому реки в этих районах часто выходят из берегов даже после небольших дождей.

Еще последствия наличия водонепроницаемого слоя:

• Через малые реки приходится строить большие мосты.

• Летом верхние талые слои грунта оказываются наполненными водой. Вследствие этого в зоне многолетней мерзлоты широко распространены процессы заболачивания.

К каким последствиям может привести таяние вечной мерзлоты:

Разберем каждый пункт подробней:

1) Провалы грунта

Таяние вечной мерзлоты вызывает провалы грунта, а это приводит к образованию кратеров.

2) Высвобождение парниковых газов

• При таяние вечной мерзлоты происходит эмиссия парниковых газов, в основном метана

• Метан образуется при разложении органического вещества (отмершей растительности). Он является почти в 30 раз более сильным парниковым газом, чем CO2.

3) Разрушение зданий, трубопроводов и дорог, построенных на вечной мерзлоте.

• При таяние, вечна мерзлота превращается в жидкую массу, которая может привести к потере устойчивости зданий.

• Дороги, построенные на вечной мерзлоте могут размываться

• Дома на территории вечной мерзлоты строят на сваях, для территорий вечной мерзлоты это эффективно. Однако, когда начинается таяние грунтов, эти здания и дороги быстро теряют равновесие.

Заключение

Многолетняя мерзлота – уникальное явление на земле, хотя она так же естественна как пустыни, джунгли или степи, только менее изучена. Исследования в области мерзлотоведения очень необходимы, и они ведутся по сей день. Новые технологии позволяют более детально изучать мерзлый грунт, открывая его новые особенности. И если в начале двадцатого столетия основной целью изучения было эффективное освоения, то сейчас одно из направлений изучения – это предотвращение деградации многолетней мерзлоты. Десятилетия используя природу исключительно для своего обогащения, человечество, наконец-то, пришло к выводу, что сохранение природы гораздо более выгодно и безопасно.