С помощью данных криотермического мониторинга в ИМКЭС СО РАН количественно оценили таяние вечной мерзлоты в горах Алтая

Хотя деградация вечной мерзлоты традиционно считается проблемой Крайнего Севера, ученые все чаще фиксируют ее стремительное развитие в горных областях. В настоящее время объектом пристального внимания исследователей стали высокогорья Алтая. На основе непрерывных 15-летних наблюдений ученые Института мониторинга климатических и экологических систем СО РАН установили, что средняя температура многолетнемерзлых пород на глубине 3,5–4 метра повысилась на 0,8–1,4°С. Этот процесс вызывает проседание грунтов, образование термокарстовых озер, формирование наледей и провоцирует оползни и сели, создающие угрозу для населенных пунктов.

– Горный Алтай является уникальной и доступной ученым «природной лабораторией», где можно наблюдать за процессами таяния вечной мерзлоты. Полученные данные и выявленные тенденции помогут оценить процессы, происходящие на других обширных и удаленных территориях. Напомню, что вечная (многолетняя) мерзлота представляет собой верхнюю часть земной коры, температура которой не поднимается выше 0°С в течение как минимум нескольких лет, а чаще всего – на протяжении столетий и даже тысячелетий, – отметил кандидат географических наук Павел Бородавко, ведущий научный сотрудник лаборатории динамики и устойчивости экосистем ИМКЭС СО РАН.

А еще вечная мерзлота – это сложно организованная физико-геологическая система, которую можно сравнить с армированным бетоном: в качестве щебня здесь – частицы горных пород, а роль связующего цемента играет подземный лед. Такой природный монолит удерживает горные массивы от обрушения, спасает межгорные котловины от превращения в непроходимые болота. Его мощная толща всегда лежит под тонким активным слоем, оживающим летом. Вечная мерзлота Алтая – это «природный холодильник», появившийся 150-300 тысяч лет назад в результате похолоданий неоплейстоцена. В периоды оледенений среднегодовые температуры падали на 4-9°С ниже современных, холод сковывал горные породы глубиной до 200 метров. Такие условия и обеспечивали бесперебойную работу «холодильника», и, следовательно, устойчивость многих экосистем.

Бурение скважины

Благодаря развернутой сети криотермического мониторинга ученые поняли, что «холодильник» неисправен: данные наблюдений за 15-летний период (с 2010 по 2025 год) говорят о беспрецедентном для исторических масштабов потеплении грунтов. Средняя температура многолетнемерзлых пород на глубине 3,5-4 метра повысилась на тревожные 0,8-1,4°С.

– Это удалось установить с помощью сети из 12 пунктов наблюдения – специально пробуренных скважин, расположенных на разных высотах Южно-Чуйского хребта и Чуйской котловины. На глубину 4-5 метров туда опускались термометрические косы, созданные в нашем институте под руководством Сергея Куракова. Они представляют собой пластиковые стержни с датчиками температуры через каждые 10 сантиметров. Данные автоматически записываются в память прибора и снимаются нами раз в год. Планируем расширить сеть наблюдений, организовав новые посты мониторинга в районе озера Джангысколь в Курайской котловине и Хребта Чихачева, пограничного с Монголией, – сказал Павел Станиславович.

Когда обычный холодильник барахлит, то портятся продукты, возникают неприятные запахи или подтеки. Что же происходит, когда не в порядке его природный собрат? Как отметил исследователь, деградация криолитозоны – это не просто зафиксированное повышение столбика термометра в скважинах, это запуск цепной реакции опасных геологических процессов, которые протекают на поверхности Земли или на небольшой глубине в земной коре, очень быстро меняя облик региона прямо на глазах.

Термокарстовый ландшафт

Нарушение многолетних температурных ритмов запускает в толще мерзлоты два противоположных процесса. С одной стороны, мигрирующая к фронту промерзания вода намерзает ледяными линзами. Расширяясь при замерзании, этот внутренний лед работает как домкрат: он выдавливает грунт вверх, формируя бугры пучения – пинго. Такая «мина замедленного действия» может появиться где угодно: под дорожным полотном или фундаментом здания, со временем деформируя их конструкцию.

С другой стороны, деградация мерзлоты приводит к образованию подземных пустот и просадке грунта. Заполняясь талой водой, эти провалы сливаются в целые комплексы термокарстовых озер, которые отнимают у животноводов ценные пастбищные земли. Данные анализа космических снимков Верхнечуйского участка подтверждают масштаб проблемы: за последние годы суммарная площадь таких водоемов там увеличилась на 42%.

Образование оползней

На территории Горного Алтая существует ряд озер, подпруженных моренами (скоплениями валунов, гравия, песка, глины, зачастую надежно сцементированных льдом). Однако потепление климата вызывает таяние такого природного цемента, влечет быструю утрату прочности плотины и как следствие, возникает угроза возникновения гляциального селя. В зоне максимального риска находятся Верхнее Аккольское озеро, озера в долинах Тингеду, Караайры и Голубое озеро в Ак-Тру.

Следующая проблема – это формирование наледных полей, образующихся, когда подземная вода зимой вырывается наружу и замерзает. Такие наледи можно увидеть вблизи поселка Кош-Агач. Еще в числе прочих проблем, вызванных таянием вечной мерзлоты, – оползни, сели, неузнаваемо меняющие привычный ландшафт. Наконец, поломка «холодильника» влияет на гидрологический режим главных артерий региона – Катуни и Чуи. Талая вода, ранее удерживаемая льдистыми грунтами, теперь быстрее достигает русловой сети, увеличивая риски паводков в теплый сезон. Какой же дальнейший прогноз у ученых относительно этих тревожных процессов?

– Алтайская криолитозона выступает колоссальным скрытым резервуаром парниковых газов. Размораживание органического материала, законсервированного еще со времен последнего ледникового периода, инициирует парниковую активность. Бактерии начинают перерабатывать древнюю органику, что сопровождается выделением метана и углекислого газа. Фиксируется опасный замкнутый круг: потепление высвобождает газы, которые еще сильнее разогревают атмосферу, ускоряя таяние подземных льдов. Таким образом, вполне реален тот день, когда на наших с вами глазах на место альпийских лугов придет степь, а Чуя уже не будет такой широкой и такой глубокой, – пояснил П.С. Бородавко.

Однако ученые не собираются быть просто пассивными наблюдателями грядущего экологического и климатического бедствия, их миссия – помочь природе с ремонтом «сломанного холодильника». Детальное изучение процессов, их прогнозирование и выработка конкретных инженерно-технических рекомендаций – все это позволит адаптировать инфраструктуру высокогорий и защитить уникальные алтайские ландшафты.

© Пресс-служба ТНЦ СО РАН