На необычный природный феномен — почву, которая продолжительное время остаётся скованной льдами, — люди обратили внимание ещё в XVII веке. Тогда об этом явлении говорили как о многолетней мерзлоте. Спустя два столетия, в ХХ веке, широко стали применять название «вечная мерзлота». Сейчас, когда стало понятно, что в мире нет ничего постоянного, вновь вернулись к прежнему термину — «многолетняя». Современная наука всё больше внимания уделяет северным почвам. Недавно очередное исследование арктических экосистем завершил научный коллектив Красноярского научного центра СО РАН. Об итогах работы рассказали в Красноярском краевом фонде науки.
Команда под руководством заведующей лаборатории Института леса СО РАН Татьяны Пономарёвой на протяжении трёх лет работала над проектом по исследованию состояния мерзлоты. Специалисты изучали, как меняется состояние почв в районах вечной мерзлоты Красноярского края. Особое внимание уделяли территориям, где природа пострадала из-за пожаров, добычи полезных ископаемых и другой деятельности человека.
Основная задача проекта — научиться заранее предсказывать, как будут меняться почвы и мерзлота, чтобы вовремя замечать опасные процессы, например, проседание грунта или разрушение экосистемы, и не допускать серьёзных проблем для природы и инфраструктуры.
Учёные организовали экспедиции в Эвенкийском, Северо-Енисейском и Норильском промышленном районе. Там они замеряли температуру, влажность, плотность и другие свойства почвы. Для возможности заглянуть вглубь почвы использовали георадар, который с помощью отражения сигнала радиоволн может показать, где лёд, где вода, где разные слои почвы. Также для исследования учёные использовали снимки со спутников Landsat и SMAP. На кадрах по цветам и температуре поверхности можно понять, насколько участок пострадал от пожара или техногенного воздействия, как восстанавливается растительность и меняется влажность почв.
На основе собранных данных научный коллектив написал программы, которые прокручивают процессы в почве: как движутся тепло и влага, как меняется глубина оттаивания, как восстанавливается почва. Теперь в веб-сервисе хранятся описания пробных площадей, фото, данные по температуре, влажности, мощности сезонно‑талого слоя и результаты измерений. Модель позволяет подставить разные сценарии и увидеть, что будет через 10–20 лет. Этими данными и инструментами могут пользоваться другие учёные и специалисты.
Особую ценность представляют долгосрочные прогнозы, полученные с учётом текущих климатических тенденций. Расчёты показывают, что при сохранении темпов потепления в ближайшие 20 лет глубина сезонно‑талого слоя изменится неравномерно:
- на фоновых (нетронутых) участках — увеличится примерно на 10 процентов;
- на умеренно нарушенных — на 20–25 процентов;
- на сильно нарушенных территориях — в 2,2 раза.
Такой разброс подчёркивает, что наибольшую угрозу представляет сочетание климатических изменений и уже имеющейся техногенной нагрузки. Именно на деградированных участках риски для инфраструктуры и экосистем растут особенно быстро. Моделирование также показало, что заметное влияние восстановления растительного покрова на тепловой режим почвы проявляется не ранее чем через десять лет, а при продолжающемся потеплении глубина оттаивания будет нарастать даже при активных мерах рекультивации.
Кроме того, учёные классифицировали ландшафты Норильского промышленного района по степени трансформации: доля нарушенных участков на отдельных площадках достигает 77 процентов, что свидетельствует о высокой антропогенной нагрузке и необходимости целенаправленных мер по снижению рисков.
Как отмечают авторы проекта, разработанная комплексная программа мониторинга объединяет дистанционные наблюдения, полевые измерения и математическое моделирование в единую методику. Её результатом становятся прогностические карты изменений мерзлоты и состояния почв для разных типов ландшафтов — в том числе с учётом возможных климатических сценариев. Такой подход позволяет заранее выявлять зоны риска, планировать строительство и добычу ресурсов с учётом устойчивости грунтов, а также оценивать эффективность мер по восстановлению нарушенных земель.
Акцент
Проект Института леса СО РАН стал возможным благодаря финансовой поддержке Российского научного фонда и Красноярского краевого фонда науки.
Фото в текте: соцсети Красноярского краевого фонда науки