Где, почему и с какой скоростью отступают берега в Арктике? Какие из участков могут стать наиболее опасными в будущем? Как будет выглядеть побережье Северного Ледовитого океана через несколько десятков лет? Исследованием этих вопросов занимаются учёные из лаборатории геоэкологии Севера географического факультета МГУ в рамках проекта Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ) "Термоабразия морских берегов Российской Арктики". В мае 2020 года заканчивается второй этап изучения динамики арктических берегов.
Практически всё морское побережье Российской Арктики находится в зоне вечной мерзлоты. Примерно на половине его протяженности берега сложены грунтами с высоким содержанием льда — от 20 до 50%, а на отдельных участках в Восточной Сибири и до 80–95%. Несмотря на короткое северное лето, в береговой зоне происходят процессы оттаивания мерзлоты: льдистые мёрзлые грунты подвержены как тепловому воздействию воздуха и воды, так и механическому воздействию морских волн. Ведущим процессом здесь является термоабразия — разрушение берегов, сложенных многолетнемёрзлыми породами или льдом.
"Берега Северного Ледовитого океана, подверженные термоабразии, разрушаются со скоростью от 1 до 5 м/год, а в отдельных случаях и на ряде участков — до 10 м/год, — рассказывает руководитель проекта РФФИ, профессор РАН, руководитель лаборатории геоэкологии Севера географического факультета МГУ Станислав Огородов. — В результате Россия ежегодно теряет несколько сотен квадратных километров своей территории. По площади эти потери сопоставимы с размером маленького европейского государства, такого, например, как Княжество Лихтенштейн".
Хозяйственное освоение в Арктике, главным образом, концентрируется на берегах. Здесь строятся порты, береговые нефтенакопительные терминалы, газоперерабатывающие заводы; через береговую черту прокладывают подводные трубопроводы и кабели связи. Поэтому научные знания о скоростях развития термоабразионного процесса, его механизме, в том числе в свете климатических изменений, имеют важнейшее значение для планирования деятельности в полярных областях и обеспечения безаварийного функционирования инфраструктуры.
Лаборатория геоэкологии Севера географического факультета МГУ имеет давние традиции исследования берегов криолитозоны и обширную, особенно в западном секторе Российской Арктики, сеть мониторинга динамики берегов и сопутствующих криогенных процессов. Сеть была заложена сотрудниками лаборатории на ключевых участках нефтегазового освоения Карского и Печорского морей еще в 1980-х годах. В последнее десятилетие область мониторинга расширилась вплоть до Чукотки, одновременно сильно трансформировались методы наблюдений — шире используются аэрокосмические материалы высокого разрешения. К тому же, в рамках проекта РФФИ были закуплены современные приборы, с помощью которых в 2018 и 2019 годах удалось выполнить серию натурных наблюдений на Ямале, Таймыре и Чукотке, в том числе с применением беспилотного летательного аппарата.
Благодаря уникальной сети мониторинга, применению новых технологий, а также многолетним наблюдениям коллектива лаборатории, на первом этапе проекта были составлены аналитический обзор и база данных о динамике термоабразионных берегов Российской Арктики.
На втором этапе проекта учёным удалось рассчитать изменчивость гидрометеорологического потенциала термоабразии и выполнить оценку влияния изменения климата и ледовитости на термоабразию морских берегов. Оказалось, что в условиях изменений климата, особенно заметных именно в Арктике, в тёплый период года граница дрейфующих льдов уходит всё дальше на Север, а прибрежная акватория освобождается ото льда на более длительный срок.
Детальный анализ показал, что рост продолжительности безлёдного периода частично компенсируется снижением в Арктике ветро-волновой активности. Интересно, что в тёплые годы, когда берег интенсивно оттаивает, сильные шторма, при которых волны выносили бы в море оттаявший грунт, могут не наблюдаться. И, наоборот, в холодные годы, когда береговой уступ остаётся в мёрзлом состоянии, для отступания берега волнового воздействия оказывается недостаточно. Таким образом, потенциал разрушения берега реализуется не полностью.
Изменение параметров волн и воздействия их на берег в связи с сокращением ледовитости и увеличением длины разгона. Фото: пресс-служба географического факультета МГУ
"Изменение климата — популярная в настоящее время тема, — продолжает Станислав Огородов. — Часто можно услышать, что в результате потепления деградация многолетней мерзлоты будет происходить экстремально быстро, и нас ожидает катастрофическое разрушение берегов со скоростями чуть ли не десятки метров в год. Действительно, после 2005 года вместе со снижением ледовитости арктического бассейна наши наблюдения фиксируют заметное ускорение отступания берегов, сложенных многолетнемёрзлыми грунтами, а на ряде ранее стабильных участков сформировался уступ размыва, и началось активное разрушение берега. Да, скорости разрушения берегов криолитозоны увеличились, однако «катастрофы» мы не наблюдаем".
В течение третьего года проекта исследователи планируют провести моделирование процесса термоабразии для различных сценариев изменения климата и ледовитости арктического бассейна. Кроме того, будет выполнена оценка влияния техногенного фактора на динамику берегов криолитозоны. Строительство инженерных сооружений в береговой зоне арктических морей часто приводит к необратимым последствиям для окружающей среды: нарушение термического и литодинамического режимов запускает триггерный механизм разрушения берегов и способствует развитию термоабразии.
По материалам проекта РФФИ №18-05-60300 "Термоабразия морских берегов Российской Арктики", рук. профессор РАН, д.г.н. С.А. Огородов. Исполнители: к.г-м.н. Алексютина Д.М., к.г.н. Баранская А.В., к.г.н. Белова Н.Г., к.г.н. Кокин О.В., Мазнев С.В., к.г.н. Маслаков А.А., Новикова А.В., д.г.н. Разумов С.О., Шабанова Н.Н.