Последствия потепления климата в зоне вечной мерзлоты

1. Зона вечной мерзлоты и ее характеристики

1.1 Динамика изменения климата

1.2 Изменение численных характеристик климатических процессов

1.3 Прогнозирование геокриологических рисков для инфраструктуры

2. Последствия потепления климата в зоне вечной мерзлоты

2.1 Воздействие потепления на инфраструктуру

2.2 Влияние эмиссии метана при деградации вечной мерзлоты ВЫВОД СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Проблема изменения климата стала одной из ключевых в 21 веке, во многом благодаря тому, что мировому научному сообществу удалось перевести результаты и выводы многочисленных академических и прикладных исследований на язык, понятный широкой общественности и лицам, принимающим политические решения. Огромную роль сыграло тесное взаимодействие с общественными и неправительственными экологическими организациями. Ключевым моментом, положившим начало новой эры в проблеме изменения климата, стало принятие в 1997 г. Киотского протокола, ограничивающего выбросы парниковых газов в атмосферу, который к 2009 г. ратифицировали 183 государств. Киотский протокол стал первым официальным свидетельством признания важности проблемы климатических изменений правительствами этих государств. Несмотря на то, что Протокол не был подписан США и Австралией, эти две страны в последнее десятилетие сделали немало для того, чтобы повысить энергоэффективность своих экономик путем внедрения новых технологий, которые позволил замедлить темпы роста выбросов парниковых газов.

Целью данного реферата является описание климатоизменяющих процессов и влияющих на них факторов, а также рассмотрение последствий протекания данных процессов.

Ряд последствий климатических изменений будут иметь отчетливо неблагоприятный характер, и на них нужно обратить первоочередное внимание. К таковым можно отнести климатообусловленное таяние вечной мерзлоты и связанные с этим социально-экономические последствия. В данном реферате будут рассмотрены вопросы, касающиеся сущности процессов, порождающих климатические изменения, описано влияние данных процессов на объекты инфраструктуры, а также предложены методы прогнозирования данных изменений.

1. ЗОНА ВЕЧНОЙ МЕРЗЛОТЫ И ЕЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Зона вечной мерзлоты занимает территорию общей площадью 22 млн. км² — это составляет примерно 24% суши в северном полушарии; она находится не только в Арктике, но и за ее пределами в высокогорных районах, где температура значительно ниже (см. рис. 1.1).

Рисунок. 1.1 Размещение вечной мерзлоты в северном полушарии Основные численные характеристики зоны:

— среднегодовая температура на ее территории;

— глубина расположения нижней границы (вертикальная мощность);

— мощность сезонно-талого слоя (СТС).

Особый интерес при застройке территории объектами инфраструктуры представляет льдистость мерзлых пород; именно характеризует глубину проседания сооружений при оттаивании грунта.

При обсуждении вопроса об изменении климатических условий нужно понимать, что источником сведений о воздействии этого процесса на зону льдов являются эмпирические данные. Сбор данных осуществляется посредством систематических наблюдений за температурой и измерением глубины сезонного таяния, определения теплофизических свойств почвы, а также изучения влияния ландшафтных факторов.

1.1 Динамика изменения климата

Динамика изменений в зоне вечной мерзлоты, наблюдаемая в данное время на территории Европы и Азии во многом обусловлена изменениями температуры воздуха на протяжении последних нескольких десятилетий. В работах (Анисимов и др., 2007; Груза и др., 2006) по данным наблюдений, собранных на 455 метеостанциях, были рассчитаны вековые региональные тренды изменения температуры, и тренды за несколько последних десятилетий. В 1900;2004 гг. тренды в среднем на данной территории составили 1,1°С, 1,7°С и 0,6°С за сто лет для среднегодовой, зимней и летней температуры воздуха с заметными региональными различиями. Максимальные тренды среднегодовой и зимней температуры наблюдались за пределами зоны вечной мерзлоты. В последние несколько десятилетий они значительно возросли.

Данные исследований указывают на масштабное увеличение среднегодовой температуры верхних слоев вечной мерзлоты с 1970;х гг. В северной части Европы в слое почвы за 10 лет наблюдаются до 80 см увеличенные значения трендов 0.2−0.6°С.

Такие показатели обусловлены глобальным потеплением, т.к. в северной части Аляски тоже наблюдалось сильное повышение температуры. В начале 20 века до 1980;х годов температура верхнего слоя мерзлой почвы повысилась на 2−4°С, а в последующие два десятилетия — еще на 3 °C. Это подтверждает гипотезу о том, что изменения происходят по причине глобального потепления.

Достаточно масштабное и повсеместное потепление и рост температуры грунта способны вызвать синхронное увеличение мощности сезонно-талого слоя.

1.2 Изменение численных характеристик климатических процессов

С течением времени под действием климатических факторов происходят изменения численных характеристик зоны вечной мерзлоты. А именно: повышение температуры в толще льда, уменьшение толщины и высоты зоны. Особенно заметны эти проявления на крайних участках криолитозоны. Когда уровень температуры достигнет некоторого критического предела, в толще льда образуются проталины, размер которых будет увеличиваться. Это может привести к фрагментации тела зоны и отрыву ее частей. Подобные процессы могут произойти не только около южной границы зоны, а и на тех ее участках, где климатические условия способствуют глубокому сезонному оттаиванию. Итогом такого развития событий будет уменьшение площади зоны оледенения; часть ее начнет таять как снизу, так и со стороны поверхности и перейдет в реликтовую форму (сохранится лишь, начиная с некоторой глубины). Данный процесс, в силу наличия в нем катализирующих факторов, имеет свойство приобретать ускорение по законам геометрической прогрессии. Такое развитие событий находит свое подтверждение в случавшихся на протяжении 20 века регрессиях и трансгрессиях зоны вечной мерзлоты, следовавших с некоторым запозданием за периодами потепления 30-х годов и похолодания 50-х.

Описанные выше процессы можно формализовано описать в математической модели, которая позволит по заданным внешним параметрам (температура воздуха, осадки, тип почв, теплофизические свойства и т. п.) рассчитать характеристики состояния вечной мерзлоты, а именно ее среднегодовую температуру и глубину сезонного оттаивания (мощность СТС). Эти характеристики и их изменения во времени далее можно использовать для оценки интенсивности термокарста, устойчивости фундаментов объектов инфраструктуры и запаса их прочности, таким образом прогнозируя возможные последствия таяния вечной мерзлоты. Это и есть методика, лежащая в основе прогнозирования будущих изменений. Наряду с этим, вопрос о точности модельных прогнозов состояния вечной мерзлоты во многом остается открытым по следующим основным причинам.

Расчеты по модели вечной мерзлоты проводились с использованием пяти климатических сценариев CGCM2, CSM-1.4, ECHAM4/OPYC3, GFDL-R30c и HadCM3; все они использовали сценарий эмиссии парниковых газов В2. Эти пять климатических моделей, разработанные в США, Канаде, в Германии и Англии, были признаны лучшими для оценки изменений климата в субарктической области, поскольку они с наименьшей погрешностью описывают наблюдавшиеся на протяжении 20 века региональные тренды. Описание климатических сценариев можно найти на вэб-страницах МГЭИК. Отметим, что в части прогнозируемых изменений вечной мерзлоты, сценарий GFDL является «средним» из всех рассмотренных. Сценарии ECHAM4/OPYC3 и CSM-1.4 предсказывают в среднем по криолитозоне большее увеличение мощности СТС и температуры грунта, а сценарии CGCM2 и HadCM3 — несколько меньшее, чем сценарий GFDL, при этом имеются заметные региональные различия.

Расчеты проводились для криолитозоны всего Северного полушария, полученные оценки площади распространения вечной мерзлоты приведены в таблице 6. На ближайшие 25−30 лет различия между сценариями незначительны, что позволяет сделать некоторые общие выводы. К 2030 году общая площадь приповерхностной вечной мерзлоты может сократиться на 10−18%, при этом нужно помнить о том, что, оторвавшись от поверхности, многолетнемерзлые породы могут еще долгое время (несколько десятилетий) сохраняться в более глубоких слоях. К середине столетия площадь распространения может сократиться на 15−30%. В относительном выражении наиболее сильно сократится зона сплошного распространения ММП, на 14−25% к 2030 г. и на 19−52% к середине 21 века (см. таблицу 6). Оценивая эти результаты, необходимо учитывать, что фактически вечная мерзлота подстилает лишь часть площади, указанной в таблице 6, тем большую, чем выше ее сомкнутость.

Таблица 1.2.1

Расчетные показатели суммарной площади вечной мерзлоты и зоны сплошного распространения многолетнемерзлых пород для 2030 г. и 2050 г. по пяти сценариям прогнозирования климата На рисунках 1.2.1−1.2.4 показаны последовательные изменения положения границ сплошного, прерывистого и островного распространения вечной мерзлоты. Эти результаты наглядно демонстрируют, что общая площадь вечной мерзлоты будет сокращаться главным образом за счет зоны ее сплошного распространения.

Основной зоной риска возникновения существенных изменений является южная часть вечной мерзлоты. Здесь масса льда имеет наименьшую толщину (до 100 метров). За период ближайшего столетия возможно полное оттаивание большинства из островов мерзлоты в этом регионе. В той части рассматриваемой зоны, что прилегает к полюсу, где мощное обледенение занимает 90% всей поверхности, будет наблюдаться увеличение мощности СТС. На этой территории также прогнозируется возникновение крупных проталин, особенно под водными объектами, сопровождающееся сколом частей льда с поверхности и сохранением ее в более глубоких слоях. Для периферийной части будет характерно неравномерное распространение массы льда, целостность которых будет уменьшаться в процессе потепления, а мощность СТС расти.

Вся территория зоны условно делится на участки согласно величине расчетного численного показателя — «почвенно-мерзлотного» индекса I.

(1.2.1)

где — сумма отрицательных температур на поверхности почвы,

— суммарный годового теплооборота за холодный и теплый периоды.

Путем опытного сравнения значений I с имеющимися геокриологическими картами было выявлено, что изолинии со значениями 0.50, 0.60 и 0.67 приближенно соответствуют южным границам островной, прерывистой и сплошной криолитозоны. Создание более информативных оценок регионального уровня требуют более детального изучения вопроса.

Анализируя полученные результаты, можно сказать, что они значительно различаются в пространственных деталях в зависимости от выбора климатического сценария, но все они указывают на предстоящее сокращение площади вечной мерзлоты и увеличение мощности СТС.

Рис. 1.2.1 Прогнозируемые по пяти климатическим сценариям последовательные изменения зон сплошной, прерывистой и островной вечной мерзлоты к 2030, 2050 и 2080 гг.

0 — океан;

1 — территория вне области распространения ММП;

2−4 — зона таяния ММП островного распространения к 2030, 2050 и 2080 г.

5 — область от современной границы сплошного распространения ММП до прогнозируемой к 2080 г. южной границы криолитозоны.

6−8 — области сплошного распространения ММП, которые перейдут в зону прерывистого распространения к 2030, 2050 и 2080 гг.

9 — область сплошного распространения ММП к 2080 г.

вечный мерзлота климатический геокриологический Рис. 1.2.2 Прогноз увеличения мощности СТС к 2030 г по пяти климатическим сценариям (в процентах от текущего показателя): 0 — океан; 1 — зона вне области распространения ММП; 2 — прирост СТС менее 20%; 3 — прирост на 20−30%; 4 — прирост на 30−50%; 5 — прирост более чем на 50%

Рис. 1.2.3 Прогноз увеличения мощности СТС к 2050 г по пяти климатическим сценариям (в процентах от текущего показателя): 0 — океан; 1 — зона вне области распространения ММП; 2 — прирост СТС менее 20%; 3 — прирост на 20−30%; 4 — прирост на 30−50%; 5 — прирост более чем на 50%.

Прогноз увеличения мощности СТС к 2030 г по пяти климатическим сценариям (в процентах от текущего показателя) Рис. 1.2.4 Прогноз увеличения мощности СТС к 2080 г по пяти климатическим сценариям (в процентах от текущего показателя): 0 — океан; 1 — зона вне области распространения ММП; 2 — прирост СТС менее 20%; 3 — прирост на 20−30%; 4 — прирост на 30−50%; 5 — прирост более чем на 50%.

1.3 Прогноз геокриологических рисков для инфраструктуры

Изменение параметров вечной мерзлоты в той или иной степени оказывает влияние на различные составляющие инфраструктуры. Некоторые из них могут быть разрушены с течением времени. Та часть объектов инфраструктуры, которая представляет собой сооружения и коммуникации повышенной группы риска, должна проектироваться с учетом будущих изменений. Поэтому так важно дать правильную оценку изменениям климата и определить величину опасности, создаваемую ими. Для выявления областей, наиболее подверженных геокриологическим опасностям в связи с предстоящим изменением климата был разработан достаточно простой метод, основанный на применении расчетного индекса:

Iг = ?Z Ч W Ч S (1.3.1)

где Iг — индекс геокриологической опасности,

?Z — относительное изменение глубины сезонного таяния вечной мерзлоты, рассчитанное для заданного прогноза климата и выраженное в долях от современной нормы;

W — процентное содержание льда в мерзлом грунте,

Sкоэффициент, учитывающий засоленность грунтов.

Вероятность возникновения деструктивных процессов в почве повышается, когда грунт содержит много льда и солей (материалов, имеющих низкую температуру плавления); в этом случае потепление вызовет значительное увеличение глубины сезонного таяния. В таких районах нередко возникает проседание оттаивающего грунта за счет интенсивного термокарста. Результатом подобных геологических изменений может стать смещение верхних слоев почвы и, как следствие, повреждение фундамента здания или сооружения, находящегося на нестабильной поверхности. Изменение температуры грунта, которое является главным фактором, влияющим на его несущую способность, неявно учитывается при расчете изменения глубины оттаивания.

Значения индекса геокриологической опасности для различных климатических сценариев можно рассчитать с помощью создания математической модели состояния вечной мерзлоты. Методика создания данной модели сводится к обработке массива экспериментальных данных, собранных за длительный период времени. Изменчивость температуры в данном случае удобно оценивать, условно разделив временной интервал на промежутки относительной стационарности, в рамках которых она считается неизменной. Подобная модель позволяет дать усредненную статистическую и приближенную вероятностную оценку зависимости температуры от времени T (t). Также, используя данные мат. модели, можно произвести корреляционный анализ экспериментальных данных f = T (t); полученная усредненная результирующая кривая показывает распределение температуры по временным промежуткам (интервалам относительной стационарности); по ней можно судить о времени до достижения критического уровня температуры.

Наглядным результатом вычислений являются карты с нанесением расчетного индекса геокриологической опасности для различных климатических сценариев. Такие карты, рассчитанные по пяти различным сценариям для середины 21 века CGCM2, GFDL-R30c, ECHAM4/OPYC3, HadCM3, и CSM-1.4.

Для примера приведем одну из таких карт — рис. 1.3.1.

Рис. 1.3.1 Индекс геокриологической опасности для криолитозоны, рассчитанный для середины 21 века по климатическому сценарию CGCM2

Геокриологические прогнозы позволяют заранее оценить риск возникновения аварийных ситуаций и выработать наиболее эффективные экономичные и проектные решения с целью устранения негативных последствий. Изменения механических свойств почвы происходят в течение длительного времени и могут быть предсказаны. В инженерной геокриологии разработано большое число методов стабилизации фундаментов и оснований на вечномерзлых грунтах. Представленные оценки геокриологического риска в значительной степени условны и не могут быть использованы для принятия конкретных решений применительно к отдельным объектам и конструкциям. Для решения задач такого уровня необходимо привлечение более детальной информации о природных условиях исследуемого района и особенностях размещения того или иного объекта инфраструктуры. При этом необходимо проведение специальных полевых, лабораторных и теоретических исследований.

2. ПОСЛЕДСТВИЯ ПОТЕПЛЕНИЯ КЛИМАТА В ЗОНЕ ВЕЧНОЙ МЕРЗЛОТЫ

В результате с таяния вечной мерзлоты возникает две проблемы. Первая — разрушительное воздействие на инфраструктуру. Вторая — возможное усиление парникового эффекта за счет увеличения эмиссии парниковых газов, особенно метана. Далее пойдет речь о методах прогнозирования последствий деградации вечной мерзлоты и алгоритмах обработки экспериментальных данных.

2.1 Воздействие потепления на инфраструктуру

Инфраструктура в районах распространения вечной мерзлоты, невзирая на некоторые конструктивные особенности, практически не отличается от инфраструктуры нейтральной локализации. Она включает в себя здания и сооружения, автомобильные и железные дороги, аэропорты, речные и морские порты, протяженные линии электропередач, разветвленная сеть трубопроводов и т. п.

Порядок эксплуатации объектов инфраструктуры в зоне вечной мерзлоты и за ее пределами различен. Сооружения и коммуникации в криолитозоне имеют меньший расчетный срок эксплуатации, т.к. они подвержены более интенсивному износу. Причина кроется не в низком запасе прочности объектов, а в интенсивности воздействия температурных нагрузок на их грунтовое основание. Т. е. несущая способность конструкции уменьшается при увеличении температуры грунта. Типичные расчетные сроки эксплуатации некоторых из объектов инфраструктуры в криолитозоне приведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1

Типичные расчетные сроки эксплуатации объектов в криолитозоне

Климатические изменения приводят к повышению температуры почвы, что служит катализатором в протекании неблагоприятных геокриологических процессах, которые ослабляют, а иногда и деформируют, конструкции сооружений. Главным образом по этой причине участились случаи возникновения аварийных ситуаций за период последних двух десятилетий.

К сожалению, в эксплуатационной практике имеются многочисленные свидетельства того, что естественные неравномерные термокарстовые осадки земной поверхности способны стать причиной аварии. Одним из них является крупнейшая в мире наземная авария на нефтепроводе Возей. Головные сооружения (республика Коми) в 1994 г. (Оберман, 2007). В результате множественных разрывов трубы произошел разлив около 160 тысяч тонн нефтесодержащей жидкости. Мониторинг опытного неэксплуатируемого 45-километрового надземного трубопровода, выполненный институтом НИПИ-нефть, показал, что даже сезонное неравномерное термокарстовое проседание земной поверхности может послужить причиной катастрофы. Из-за неравномерного проседания почвы, вызванного таянием вечной мерзлоты, газопровод Васильково-Нарьян-Мар вынуждены были реконструировать спустя несколько лет после приема его в эксплуатацию. Причиной послужил недочет в его конструкции: проектировщики учли только влияние газопровода на мерзлоту, но не учли воздействие на неё изменяющихся климатических условий.

В результате таяния криолитозоны происходит разрушение не только трубопроводов, но и других сооружений. Статистические данные показывают, что в Норильском промышленном районе около 250 сооружений были деформированы вследствие ухудшения мерзлотных условий в последнее десятилетие; около 40 жилых домов были снесены или планируются к сносу.

Наглядным примером может послужить состояние Северной ж/д на период 1970;2001 г. На одном из участков величина ежегодной термокарстового проседания почвы под полотном увеличилась с 10−15 см в середине 1970х годов до 50 см в 1995 г., этому сопутствовало увеличение среднегодовой температуры воздуха в среднем на 3−4°С, с — 6 … -7°С до -3°С. Особенно сильно потепления проявлялись на рубеже двух столетий. Всего в течении трех лет, с 1998 по 2001 г., общая протяженность участков с ежегодными весенними термокарстовыми просадками грунта под полотном железной дороги увеличилась в полтора раза, с 10 км почти до 15 км.

Зачастую сооружения вырабатывают весь свой запас прочности в течение нескольких лет (до 10) эксплуатации при нормативном сроке 50 лет. Катастрофические деформации зданий в Воркуте в 1980;х годах были приурочены к заметным повышениям температуры мерзлоты в регионе.

Причиной обрушения зданий в большинстве случаев является ослабление несущей способности вечной мерзлоты. Однако преждевременным было бы делать вывод, что виной тому — только глобальное потепление, хотя несомненно, что и оно сыграло определенную роль, усилив имевшие место деструктивные процессы. Анализ, проведенный органами городского управления с привлечением научных институтов, показал, что проблемы устойчивости инженерных сооружений на территории Якутска связаны главным образом с их неудовлетворительным проектированием, строительством и эксплуатацией, и лишь в малой степени обусловлены климатическим потеплением. Множество неклиматических факторов, среди которых можно указать на ошибки проектирования фундаментов, засоление и минерализация грунтов из-за утечек сточных вод, отсутствие сети ливневой канализации, сами по себе вызывают деградацию мерзлых оснований, фундаментов зданий и сооружений, а климатическое потепление лишь усиливает эти процессы.

Различные виды антропогенного и техногенного воздействия на термокарст способны самопроизвольно вызвать процессы разрушения и привести к повреждению расположенных на нем сооружений, при этом изменяющийся климат усиливает их влияние. Яркий пример — обрушение части жилого здания в июне 2001 г. в поселке Черский; он расположен недалеко от р. Колыма (рис. 2.1.1).

Рис. 2.1.1 Обрушение секции здания в результате ослабления фундамента в поселке Черский Вследствие систематических утечек воды из систем водоснабжения и тепломагистрали и наличия сточных вод началось развитие термокарста под фундаментом сооружения. Повышение температуры воздуха, произошедшее в конце 1990;х годов, существенно ускорило этот процесс, что и привело к разрушению части здания. Весьма вероятно, что при отсутствии утечек воды из инженерных сетей этого не случилось бы, т. е. в данном случае ключевую роль сыграло однонаправленное совместное воздействие нескольких, в том числе и неклиматических, факторов.

Важным аспектом проблемы устойчивости сооружений на термокарсте является экологическая безопасность. Долгое время на просторах Арктики росло загрязнение территории стойкими органическими соединениями и другими вредными веществами, которые откладывались в толще мерзлых пород. С изменением температуры воздуха они могут трансформироваться изо льда и вечной мерзлоты в текучие массы и просочиться в ту часть флоры и фауны, где обитает человек. Вследствие повсеместного повышения температуры и деградации мерзлоты увеличивается риск высвобождения ядовитых соединений из мест захоронения химических и радиоактивных отходов. Большую опасность представляют скотомогильники, располагающиеся на вечной мерзлоте, в связи с возможностью распространения вирусов опасных заболеваний и проникновения их в водоносные горизонты при оттаивании вечной мерзлоты.

При таянии вечной мерзлоты значительно возрастает береговая эрозия. Она еще более усиливается из-за сокращения длительности ледового периода и связанного с этим удлинения периода волнового воздействия на берега Арктических морей. Это являет собой угрозу для портов, танкерных терминалов и других промышленных объектов.

2.2 Влияние эмиссии метана при деградации вечной мерзлоты

Зона вечной мерзлоты способна оказывать воздействие на основные параметры глобального климата посредством изменения углеродного цикла. Далее будет представлено описание сущности этого процесса.

В течение тысяч лет в грунтовом слое тундры происходило накопление органики, поскольку именно почва является основным приемником углерода, поступающего из атмосферы. Сущность данного процесса состоит в следующем. Покров растительности тундры, в процессе фотосинтеза поглощает из атмосферы СО₂, в результате чего создается биомасса и гумус. Гумус представляет собой часть органического вещества почвы, представленная совокупностью специфических и неспецифических органических веществ почвы, концентрируясь в верхних слоях грунта, он создает его органический слой. Ниже располагается слой минерального грунта; это может быть песчаный, супесчаный или суглинистый, который включает в себя мало органических веществ. По причине того, что растительный покров тундры скуден, накопление органических веществ в верхнем его слое происходит медленно, вследствие этого на большей территории криолитозоны толщина этого слоя составляет всего около 1,0−1,5 дм. Ситуация иного характера наблюдается в болотистых местностях, которые вырабатывают (или вырабатывали ранее в эпохи с более теплым климатом) большое количество органических веществ.

Органические вещества, продуцируемые в болотистых местностях, подобные торфу, имеют свойство разлагаться при температурах выше нуля градусов по Цельсию. Результатом данного процесса является выделение углерода в виде двух составляющих — углекислого газа (СО₂) и метана (СН₄), при этом метан по своим радиационным свойствам в 21 раз активнее СО₂. Если бы в результате данного процесса из всего углерода образовался только СО₂, то протекание этой реакции лишь компенсировало бы уменьшение парникового эффекта. Процесс подобного характера не способен оказать существенное влияние на тепловой баланс Земли. Но, как было сказано ранее, углерод разлагается на две составляющие, одной из которых является метан. Именно метан и усиливает парниковый эффект. Причем каждый атом углерода, попадающий в атмосферу в виде СН₄, усиливает потепление в 21 раз быстрее, чем до того, как он попал в торфяную залежь. Метан образуется, когда в процессе разложения углерода отсутствует доступ кислорода. Такое условие создается под толщей болотистой массы, и потепление климата в кроилитозоне лишь усугубляет ситуацию, т.к. увеличивает глубину сезонного таяния мерзлых болот в этой местности. В результате этого возрастает количество талого торфа, вследствие этого может произойти увеличение эмиссии метана.

Метан, наряду с другими газами, образующимися в результате всемирной индустриализации, такими как двуокись углерода, оксид азота и т. д., задерживает тепло солнечных лучей, отражающихся от поверхности Земли. Если бы их не было, то на Земле бы царил такой холод, что океаны бы замерзли, а все живые организмы погибли бы. Однако когда содержание парниковых газов сильно увеличивается, в атмосфере удерживается слишком большое количество тепла, что приводит к потеплению климата во всем мире. В итоге, только за последнее столетие средняя температура на планете увеличилась на полградуса Цельсия. Сегодня ученые прогнозируют дальнейшее потепление в среднем на 3 °C к середине 21 века.

Вопросы выработки метана и углекислого газа вследствие потепления в зоне вечной мерзлоты, а также количественная оценка данного процесса требуют дальнейшего изучения. По результатам расчетов, проведенных российскими учеными, усиление эмиссии к середине 21 века может составить дополнительно 8−10×10⁶ тонн метана в год, что способно вызвать глобальное увеличение температуры менее чем на 0,1°С (Анисимов и др., 2005). В то же время, по оценкам ряда экспертов, учитывающих дополнительные возможные аспекты и механизмы продукции метана: озера криолитозоны, береговой обломочный материал, метангидраты, дополнительные выбросы при превышение средней глобальной температуры, больше, чем на 0,8−1,2°С, повышение количества осадков и т. д., дополнительная эмиссия метана может значительно большие численные значения. С целью предосторожности это необходимо учитывать при выработке международных соглашений по климату.

ВЫВОД

Наряду с природными изменениями, происходят изменения в экономических системах.

В представленном реферате вопросы климатических изменений рассматривались в контексте конкретной проблемы — увеличения температуры в зоне вечной мерзлоты. В рамках данной работы дано описание особенностей рассматриваемой зоны, приведен ряд численных характеристик ее параметров и методов их расчета, а также предложен способ прогнозирования климатических изменений посредством математического моделирования. Также здесь проиллюстрированы некоторые примеры негативного воздействия климатических изменений на объекты инфраструктуры, проведен анализ деструктивных процессов.

Выводы работы согласуются с мнением специалистов, которое уже высказывалось в недавних трудах аналогичной тематики; заключаются они в следующем. Климатические изменения за период с середины 20 до начала 21 века существенно затрагивают природные и хозяйственные системы. Однако, катастрофических последствий при этом отмечено не было. Опираясь на данные исследований, в дальнейшем ожидается несколько существенное увеличение температуры по сравнению с показателями предыдущих десятилетий, но их величина не способна оказать лимитирующее действие на устойчивое экономическое развитие каждой из стран в целом. Тем не менее, разработка ответных мер адаптации в ряде регионов существенно повысит качество объектов инфраструктуры. Поэтому в ряде государств не лишним будет внедрение экономической программы, которая включает контроль качества объектов инфраструктуры, научно-исследовательскую работу по прогнозированию изменений климата и производству ответных проектных решений, а также анализ территорий для рационализации их застройки.

1. Анисимов О. А., Белолуцкая М. А. Влияние изменения климата на вечную мерзлоту: прогноз и оценка неопределенности // Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. СПб., Гидрометеоиздат, 2003, с. 21−38.

2. Груза, Г. В. Мониторинг климата и оценка климатической изменчивости по данным наблюдений / Г. В. Груза, Э. Я. Ранькова // Глобальные изменения климата и их последствия для России. М.: Регионал. обществ. орг. ученых по проблемам приклад. геофизики, 2002. С. 9−39.

3. Петерсен, Т. С. Индексы изменения климата / Т. С. Петерсен // Бюл. ВМО. 2005. Т. 54 (2). С. 83−87.

4. Шкляев, В. А. Вековые изменения температуры воздуха на Урале / В. А. Шкляев, Л. С. Шкляева // Современные географические исследования: сб. тр. ученых геогр. фак., посв. 90-летию Перм. гос. ун-та. Пермь, 2006. С. 254−265.