Примеры влияния вечной мерзлоты на хозяйственную деятельность человека кратко

Обновлено: 05.07.2024

Многолетняя мерзлота сильно осложняет ведение сельскохозяйственной деятельности на своих территориях.

Во-первых, её почвы требуют проведения дополнительных вскрышных работ, а также проведения протаивания грунта.

Помимо этого, вечная мерзлота нередко заболачивает свои земли. Вследствие чего, их необходимо осушать и затем проводить мелиорацию.

Но есть и свои плюсы. Вечная мерзлота создаёт естественный "холодильник", что удобно для хранения продуктов, также помогает экономить на крепёжном материале в своих рудниках.

Природа

Влияние многолетней мерзлоты на хозяйственную деятельность человека, кратко изложено в этой статье.

Влияние человека на многолетнюю мерзлоту

Многолетняя мерзлота занимает обширные пространства на Земле и существует не первое тысячелетие. Главная причина ее существования – это холодный климат и суровые климатические условия.

Влияние многолетней мерзлоты на деятельность человека

Стоит учесть еще тот факт, чтобы проживать на территории вечной мерзлоты, необходимо решить несколько важных вопросов — водоснабжения и обеспечения теплом жилых домов. Многолетняя мерзлота в наибольшей степени препятствует развитию земледелия из-за климатических особенностей и заболоченности почвы.

Перед обработкой земли и посадкой посевов, необходимо провести работы по удалению из грунта влаги. Распаханная земля притягивает тепло, более темная. Полностью грунт не прогревается, и корневая система растений развивается слабо. Почвенный покров из-за низких температур образуется медленно, а гумуса практически нет.

В условиях многолетней мерзлоты основные виды хозяйственной деятельности человека представлены оленеводством, пушным промыслом, рыболовством, реже коневодством.

На территории равнинной и горной тундры имеются пастбища для оленей. А вот луга в долинах рек идеально подходят для выпаса крупного рогатого скота. Человек использует вечную мерзлоту как природный холодильник для хранения фруктов, ягод, рыбы и мяса.

Зато в этих условиях можно добывать природные ископаемые — никель, золото, алмазы, уголь, газ, медь, олово. Мерзлота является прекрасным крепежным материалом при организации шахт.

Надеемся, что из этой статьи Вы узнали, как многолетняя мерзлота оказывает влияние на хозяйственную деятельность человека.

Жителям России не в новинку сильные холода, а для живущих в северной местности это является нормой. В северных регионах зима длится почти весь год. И такие регионы есть не только в России, но и во всем мире. В них долгие холода влияют на природу и на хозяйство человека. Это вызывает проблемы с проживанием в таких местах. В этом и заключается актуальность выбранной темы.

Содержимое публикации

Бюджетное общеобразовательное учреждение города Омска

ИНФОРМАЦИОННЫЙ ПРОЕКТ

«Влияние вечной мерзлоты на хозяйственную деятельность человека

Выполнил: Орлов Кирилл,

ученик 10 1 класса.

Руководитель: Янина Л.М,

Глава 1. Теоретические основы изучения вечной мерзлоты

Понятие вечной мерзлоты. Факторы образования……………………. 5

Районы распространения вечной мерзлоты……………………………. 6

Районы распространения вечной мерзлоты на территории России …. 7

Глава 2. Влияние вечной мерзлоты на хозяйственную деятельность человека

2.1. Особенности влияния мерзлоты на деятельность человека ……………. 9

2.2. Особенности строительства на территории Крайнего Севера …………. 10

2.3 Проблема таяния вечной мерзлоты на примере России ………………. 13

Список литературы и источники

История изучения вечной мерзлоты насчитывает около 350 лет и содержит немало волнующих, драматических страниц. Установлено, что первые научные факты, свидетельствующие о реальности вечной мерзлоты, относятся ко второй половине XVII в. Русским ученым принадлежит приоритет в научном истолковании явления глубокого промерзания земной коры. Еще в XVIII в. они опубликовали данные, свидетельствующие о широком распространении вечной мерзлоты в Сибири и о находках в ее толще неразложившихся трупов мамонтов и растительных организмов.

На севере Сибири обнаружены в толще мерзлых грунтов трупы мамонтов и шерстистых носорогов. В 1901 году на одном из притоков Колымы был найден в мерзлом грунте труп мамонта. В его желудке сохранилась пища - остатки осоки и злаков. В 1949 году на Таймырском полуострове был обнаружен труп мамонта в торфяно-иловато-песчаных отложениях. Ученые предполагают, что он погиб на пойме в мелком заболоченном водоеме или болоте. Мерзлота полностью приостановила процесс разложения и законсервировала остатки мамонта до наших дней. Кроме мамонтов и шерстистых носорогов в четвертичном периоде жили пещерные львы, пещерные медведи и бараны, ископаемые останки которых также находят в толщах многолетней мерзлоты. Современные климатические условия поддерживают существование многолетней мерзлоты. [10]

В своей работе, мы попытаемся выяснить как вечная мерзлота влияет на хозяйственную деятельность и выясню несет ли она хоть какую- то пользу.

Цель: Изучить условия образования вечной мерзлоты.

Объект исследования: вечная мерзлота.

Предмет исследования: влияние вечной мерзлоты на хозяйственную деятельность человека.

В ходе работы перед нами были поставлены следующие задачи:

Проанализировать литературу по выбранной теме

Выявить условия образования многолетней мерзлоты и ареалы ее распространения.

Определить особенности влияния вечной мерзлоты на человек, его жизнедеятельность.

Методы исследования: аналитический, обобщающий, картографический.

Глава 1. Теоретические основы изучения вечной мерзлоты

Понятие вечной мерзлоты. Факторы образования

Что такое вечная мерзлота? Это верхняя часть земной коры, температура которой более двух лет (и до нескольких тысячелетий) не поднимается выше 0 °C. Глубина вечной мерзлоты может превышать 500 м, а в горах — до 1500 м. Она занимает не менее 25 % площади всей суши земного шара .

Главная причина возникновения многолетней мерзлоты - исключительно холодный климат, в условиях которого породы имеют температуры ниже точки их замерзания. Многолетняя мерзлота - результат суровых климатических условий, главным образом, суровых малоснежных зим.

Образованию и сохранению вечной мерзлоты способствуют следующие факторы:

отрицательные среднегодовые температуры;

суровые и длинные зимы;

глубина промерзания превышает глубину летнего оттаивания.

Все эти факторы тесно взаимосвязаны, и влияние одного из них часто ослабляется или усиливается в зависимости от изменения какого-либо другого фактора. [8]

Низкие температуры в условиях мерзлоты, носящей длительный сезонный или постоянный характер, естественно накладывают свой отпечаток на состояние местной почвы. В ней протекают своеобразные химико-биологические процессы.

Над мёрзлым водоупорным слоем в процессе коагуляции (сгущения) органических веществ накапливается гумус. Причем его над-мерзлотная регенерация или так называемое над-мерзлотное оглеение сильно не зависят от милостей природы. Чтобы процесс пошел, достаточно небольшого количества годовых осадков.

Срок, в течение которого образовывается мерзлое состояние пород, подразделяет их на три вида:

Кратковременно-мёрзлые породы (за часы и сутки),

Сезонно-мёрзлые породы (за месяцы),

Многолетние мёрзлые породы (за годы)

Районы распространения вечной мерзлоты

Общая площадь вечной мерзлоты на Земле — 35 млн км². Многолетняя мерзлота представляет собой типичное явление для приполярных и полярных районов, расположенных вблизи Северного и Южного полюсов. Также мерзлота встречается и в других районах Земли, в том числе и в экваториальных широтах, но лишь высоко в горах, вершины которых покрыты льдом и снеговыми шапками. [6]

Единственный материк на планете, на территории которого нет вечной мерзлоты – это Австралия. Все дело в том, что он максимально удален от Южного полюса и не может похвастать высокогорьем.

Огромные массивы многолетней мерзлоты расположены в таких регионах:

северная часть Евразийского континента;

северные территории Канады (более 50%);

Аляска (80% территории);

Гренландия (90% территории);

Толщина промерзшего почвенного слоя колеблется от нескольких десятков сантиметров до километра и более.

Значительная часть вечной мерзлоты унаследована от последней ледниковой эпохи, и сейчас она медленно тает.

Районы распространения вечной мерзлоты на территории России

Многолетняя мерзлота в России занимает 2/3 всей территории. Наиболее широко она распространена в Восточной Сибири и Забайкалье. Максимальная глубина составляет 1370 м (1982г)., и находится она в Якутии, в верховьях реки Вилюй.

Мерзлота представлена двумя формами:

Сплошная вечная мерзлота расположена на территории Сибири, Новой Земли, на арктических островах. В течение многих лет она никогда не таяла, и образовала внушительные массивы промерзшей суши.

Частичная мерзлота расположена несколько южнее. Она характеризуется небольшим промерзшим слоем и залегания. (прил.1)

В России на площади в 7 млн. км2 ММП (многолетнемерзлые породы) имеют практически сплошное распространение, на 1,8 млн. км2 — прерывистое распространение и на 2,5 млн. км2 — островное и редкоостровное.

Наибольшие мощности мерзлых толщ — до 1500 м — наблюдаются в центральных районах Таймыра (горы Бырранга) и Среднеcибирского плоскогорья. Более характерные величины составляют 100—800 м в области сплошного распространения ММП, 25—100 м — прерывистого и 10—50 м — островного распространения.

На юге Западной Сибири и на северо-востоке европейской части России распространены двухслойные мерзлые толщи — когда современная мерзлота островного распространения на глубине 100—200 м подстилается реликтовыми мерзлыми горизонтами, имеющими мощность до 250 м

Глава 2. Влияние вечной мерзлоты на хозяйственную деятельность человека

2.1. Особенности влияния мерзлоты на деятельность человека

Многолетняя мерзлота оказывает большое влияние на хозяйственную деятельность человека. Она создает значительные препятствия для производства земляных работ, сооружения и эксплуатации различных построек и т. д. Отапливаемые здания, возведенные на многолетней мерзлоте, со временем оседают вследствие оттаивания под ними грунта, в них появляются трещины, а иногда они и разрушаются. Многолетняя мерзлота затрудняет также водоснабжение в населенных пунктах и на железных дорогах. Это потребовало разработки специальных методов строительства в условиях многолетнемерзлых горных пород.

Для строительства дорог, зданий опасность представляют, как протаивание, так и выпучивание грунтов. Одним из удивительных свойств вечной мерзлоты является выпирание из-под земли на поверхность больших предметов (оснований некогда вырубленных столбов, камней). Такие предметы проходят даже сквозь асфальт и бетон. Этот процесс вреден и для дорог, и для строений.

В Центральной Якутии подобные бугры (вспучивания) достигают 40-метровой высоты. На склонах гор Бырранга и плато Путорана распространены каменные осыпи.

К югу от зоны сплошного распространения многолетней мерзлоты расположена зона ее прерывистого распространения. То есть среди мерзлых грунтов встречаются не промерзшие участки.

Вечная мерзлота мешает глубокому проникновению корней растений. Даже корни больших лиственниц проникают на глубину всего 60 − 70 см. Поэтому в летнее время даже при ветрах незначительной силы деревья падают.

Также мерзлота влияет на водность рек и озер, на жизнь животных и птиц, например, на устройства нор.

Вечная мерзлота создаёт множество проблем, но от неё есть и польза. Благодаря мерзлоте, цементирующей породы, удалось построить в Якутии уникальные карьеры. Борта этих карьеров держит лёд, а в тёплом климате они бы поплыли. В настоящее время установлено, что в районах мерзлоты находится много полезных ископаемых: угля, газа, алмазов, золота, никеля, меди, олова, солей. В этих районах много пресных вод.

Благодаря многолетней мерзлоте, северные народы издревле не встречали проблем с хранением мяса, рыбы, масла. В летнее время сельские жители и сейчас хранят лед для питьевой воды в подвалах, а ледяная вода, как известно, самая чистая. Таким образом, много летняя мерзлота оказывает многообразное — и полезное, и вредное влияние на труд и жизнь человека. Таким образом, всегда надо учитывать многолетнюю мерзлоту и делать всё для сохранения экологи.

2.2. Особенности строительства на территории Крайнего Севера

Строительство промышленных объектов в условиях крайнего Севера и Заполярья требует применения особых способов и технологий. Низкие температуры и связанные с этим значительные потери тепла - это не единственный фактор, осложняющий строительный процесс.

Особенностью северных регионов является глубинное промерзание почв и грунтов. Так называемая вечная мерзлота. Строить дом на ледяном панцире, который постоянно меняет свою структуру, очень сложно. Рыхлые грунты — песчаники, галечники и глины — в условиях вечной мерзлоты ведут себя самым непредсказуемым образом. Возведённые на них сооружения нагревают грунт, и он теряет монолитность, начинает подтаивать и смещаться. Так что строить основания зданий на мерзлоте можно, только приняв специальные меры для поддержания постоянной температуры грунта.

Сегодня на Севере применяются два варианта возведения фундаментов: не только на сваях, когда создаётся зазор между грунтом и основанием и обеспечивается естественная вентиляция мёрзлой поверхности, но и непосредственно на грунте. В последнем случае необходима высокая теплоизоляция, которая позволит сохранять грунт в естественном состоянии.

Также, чтобы снизить потребление энергии в северных регионах, необходимы современные решения для теплоизоляции фасадов и кровель. Для нежилых зданий отличным решением стали стеновые и кровельные сэндвич-панели. Они подходят для всесезонного монтажа, а благодаря малому весу их доставка в отдаленные районы Сибири и Дальнего Востока многократно дешевле, чем традиционных строительных материалов.

Также в условиях севера и вечномерзлых грунтов следует учитывать, что продолжительность зимнего периода 200-305 суток, с низкими отрицательными температурами; сильные ветры и снег.

Таким образом при планировке необходимо учитывать защиту от снегопереноса и снежных заносов при метелях и поземках. К числу основных мер по защите от снегопереноса и снежных заносов относят: использование естественных препятствий, таких как рельеф или растительность, задерживающих снеговетровые потоки; специальные приемы взаимного расположения зданий и сооружений на территории предприятия.

В северной строительно-климатической зоне рекомендуется проектировать здания простой прямоугольной формы в плане, без перепада высот. В тех случаях, когда перепад высот необходим по технологическим или технико-экономическим соображениям, его стремятся расположить с наветренной стороны или вдоль направления господствующих ветров. Фасады зданий следует проектировать без ниш, поясков и других элементов, задерживающих атмосферные осадки.

Эвакуационные выходы из зданий, как правило, размещают в стенах, расположенных параллельно направлению преобладающих ветров (по розе ветров зимнего периода). На входах в отапливаемые здания предусматривают двойные тамбуры с тремя дверями. Внутренний тамбур делают отапливаемым.

Особое внимание уделяют покрытиям зданий. Предпочтение отдают плоским и односкатным крышам.

Также в строительстве используют материалы с особыми характеристиками, способные выдерживать температурный режим крайнего Севера и Заполярья. Даже прочный, на первый взгляд, металл, если он не обладает указанными параметрами, станет хрупким и просто раскрошится. Поэтому применять надо только такое сырье, которое гарантировано выдерживает низкие температуры, характерные для региона.

Низкое солнцестояние в северных районах и продолжительная полярная ночь отрицательно влияют на суммарную солнечную радиацию. Недостаточная солнечная радиация районов, расположенных севернее 69º с.ш., требует разработки определенных объемно-планировочных решений, направленных на максимальное использование солнечного облучения. Расположения окон должно быть со стороны максимального поступления солнечной радиации. Недостаток инфракрасной, видимой и ультрафиолетовой части солнечной радиации отрицательно влияет на самочувствие человека и приводит к ослаблению иммунитета.

2.3. Проблема таяния вечной мерзлоты на примере России

Главной темой в научном мире, связанной с вечной мерзлотой, является ее оттаивание.

Многолетняя мерзлота - подземное оледенение, охватывающее север европейской территории России и Западной Сибири, большую часть Восточной Сибири и север Дальнего востока. Территория распространения многолетней мерзлоты России велика, но наибольшее потепление за последние десятилетия произошло в южных районах Сибири вблизи границы многолетней мерзлоты.

Роль изменения климата в этих районах усиливается неустойчивым состоянием мерзлоты на границе этой зоны. Учитывая, что в зоне распространения многолетней мерзлоты основная часть населения живет в южных районах, последствия изменений климата для человека там могут оказаться наиболее существенными.

Кроме того, в Сибири сконцентрированы значительные природные богатства России и объекты промышленности (рис.2.). По Сибири проходят крупнейшие газопроводы и нефтепроводы, а также строятся новые. Также, завершено строительство нефтепровода "Восточная Сибирь - Тихий Океан" (ВСТО), по которому экспортируется нефть в страны Азиатско-Тихоокеанского региона. рис.2.

Крупнейшие промышленные предприятия в регионах многолетней мерзлоты

Из-за проседания свай фундамента произошла разгерметизация одного из резервуаров, и на проезжую часть технологической дороги вылилось дизельное топливо. Проезжавший мимо автомобиль загорелся.

Всего разлилось около 21 000 т нефтепродуктов, из них 6000 т попали в грунт, остальное — в реку Амбарную и ее приток Далдыкан, которые впадают в крупное озеро Пясино. Из этого озера вытекает река Пясина, впадающая в Карское море. Общая площадь загрязнения составила 180 000 кв. м. ПДК загрязнителей в реках, куда попало дизельное топливо, превышены в десятки тысяч раз.

В целом, в Норильском промышленном районе за последние 10 лет из-за ухудшения состояния мерзлоты пострадало 250 строений 100 объектов в аварийном состоянии, около 40 многоэтажных жилых домов, возведённых в 60-80-е годы, снесены или подлежат сносу.[5]

Считается, что многолетняя мерзлота за миллионы лет накопила полтора триллиона тонн углерода, и это вдвое больше, чем есть сейчас в атмосфере. попадание которого в атмосферу может значительно — вероятнее всего, катастрофически — изменить экологию планеты.

Пока почву сковывает лютый мороз, этот углерод лежит безмятежно. Но как только земля нагревается, в ней начинается бурная жизнедеятельность. Бактерии начинают перерабатывать этот углерод и превращать его в углекислый газ.

Также из-за потепления сейчас серьёзно меняется растительность и видовой состав птиц на севере. Прогреваются водоёмы, а значит, меняется и видовой состав рыбы. При этом учёные считают, что так в природе было всегда: кто-то выигрывал, кто-то проигрывал. И 500-200 тысяч лет назад было потепление, тогда тоже протаяла часть мерзлоты. Пока у исследователей нет твёрдых доказательств того, что именно антропогенная деятельность провоцирует потепление.

Одной из важных проблем, является то, что в российской мерзлоте находится более 17 тысяч захоронений "биологических отходов", из них три с лишним тысячи — с сибирской язвой. То есть трупы животных, умерших от этой болезни. При этом надо понимать, что споры сибирской язвы хранятся в останках веками и остаются, так сказать, готовыми к использованию. И защищает от них именно промёрзлая земля. Она их консервирует. И оттаивание почвы, в которой они лежат, означает вскрытие этих хранилищ.

Около 65% территории России занято вечной мерзлотой. Кроме того, развитие экономики и социальной среды страны связано с освоением Арктики - нефтегазовых и других месторождений и созданием инфраструктуры Арктического побережья и шельфа, Якутии, Сибири и Дальнего Востока. Суровые природно-климатические и мерзлотные условия этих районов требуют адекватных научно-технических, проектных и организационных решений.

В заключении я хочу сказать, что вечная мерзлота имеет большое влияние на хозяйственную деятельность человека, мешая в строительстве и карьерных работах. Но от нее также может быть польза. Однако ее таяние несет большую опасность для живых организмов, и, если ничего не предпринять может стать уже поздно. [10]

Список литературы и источники

Андрианова В.А. Формирование транспортной инфраструктуры российского сектора Арктики в XXI веке. // Арктика и Север, №9.- М., 2012.

Брушков А.В., Харрис С.А., Чэн Г. Геокриология. Характеристики и использование вечной мерзлоты. -М. 2020.

Геокриология и подземные воды криолитозоны : учебное пособие / А. В. Бойцов. Тюмень ТюмГНГУ, 2011. – 178 с. Геокриология: подземные льды: учеб. пособие для бакалавриата и магистратуры /

Многолетняя мерзлота - условия образования, распространение и влияние на жизнь человека.

В литературе существует путаница относительно значения многолетней мерзлоты. Проблема состоит в том, что это слово часто по-разному используют геологи и почвоведы. Первые применяют такой термин к набору почв, реголитов и отложений, в то время как специалисты по почвоведению классифицируют первые два метра. Но многолетняя мерзлота — это процесс, который не только выходит за рамки предмета исследования почвоведов, но и влияет на климат всей Земли.

История происхождения

Условием образования многолетней мерзлоты может быть любой климат, где среднегодовая температура воздуха ниже точки замерзания воды. Бо́льшая часть криолитозоны, существующей сегодня, сформировалась во время холодных ледниковых периодов и сохранилась в течение более тёплых межледниковых периодов, включая голоцен.

Голоцен — это геологическая эпоха, которая началась приблизительно 11 700 лет назад. Некоторая относительно неглубокая мерзлота, от 30 до 70 метров, сформировалась во второй части голоцена (последние 6 тыс. лет), а другая часть во время Малого ледникового периода (от 400 до 150 лет назад).

Последнее максимальное промерзание почвы было 18 000−20 000 лет назад во время последнего ледникового периода. В то время вся северная территория Франции была криолитозоной, а уровень моря находился ниже на 120 метров.

Минимальное замерзание датируется 6 тыс. лет назад во время атлантической фазы, известной как климатический оптимум голоцена. С тех пор, кроме потепления, во время средневекового климатического оптимума, до Малого ледникового периода, лето в северном полушарии похолодало, что привело к тенденции территориального расширения криолитозоны.

Криолитозона занимала гораздо большую площадь в четвертичные ледниковые периоды. На не глубоких участках она сформировались относительно быстро, первые 100 метров почвы могли замёрзнуть всего за несколько сотен лет. Например, за 350 лет холодной погоды почва может замёрзнуть на глубину до 80 метров, но для замерзания до глубины около 220 метров требуется в десять раз больше времени. По оценкам учёных, потребовалось более полумиллиона лет, чтобы мерзлота могла сформироваться под поверхностью почвы на Аляске.

Расположение на земном шаре

География криолитозоны очень обширная. Она присутствует в высоких широтах (полярная и субполярная вечная мерзлота), но также бывает и на больших высотах (субвертикальные стены до 3500 метров над уровнем моря). Как видно по геологическим картам, она покрывает одну пятую поверхности Земли.

Распространённость в северных широтах:

90% Гренландия.
80% Аляска.
50% Канада и Россия.

Обычно криолитозона постоянная за пределами 60 градусов широты и более спорадична для альпийской местности. Регионы многолетней мерзлоты низменности традиционно делятся на несколько зон на основе оценки географической непрерывности ландшафта. Наука признаёт следующие виды многолетней мерзлоты:

непрерывная мерзлота (лежащая в основе 90−100% ландшафта);
прерывистая (50−90%);
спорадическая (0−50%).

В северном полушарии районы, мерзлота, занимает приблизительно 25% (23 млн км ²) площади суши. В прерывистых и спорадических зонах распространение является сложным и неоднородным. Её толщина варьируется от менее одного до более 1500 метров. В горах средней и низкой широты её распределение тесно связано с характеристиками поверхности суши:

особенности рельефа;
растительность;
снежный покров.

Подводная криолитозона встречается при температуре около 0 °C на больших площадях арктического континентального шельфа. Континентальный шельф — это расширенный периметр каждого континента и соответствующей прибрежной равнины, который был частью континента во время ледниковых периодов, но находится под водой в межледниковые периоды, такие как текущая эпоха.

Криолитозона является географически непрерывной под свободными ото льда районами антарктического континента, а также под областями, в которых ледяной покров замерзает до своего дна.

Термически она состоит из трёх слоёв:

активный, оттаивает летом и может достигать трёх метров;
подверженный сезонным колебаниям, но постоянно ниже точки замерзания, составляет часть вечной мерзлоты и простирается на глубину от 10 до 15 метров;
может достигать нескольких сотен метров или превышать 1 тыс. метров (в Якутии), не испытывает сезонных колебаний температуры и постоянно находится в замёрзшем состоянии.

Температура повышается под воздействием геотермальных потоков и достигает 0 °C в нижней границе вечной мерзлоты. Здесь лёд может забивать поры почвы или образовывать ледяные тела разных генезисов. Кроме того, субарктические районы обусловлены непроницаемостью льда в бескислородных болотных и заболоченных местах, где развивались метаногенные микроорганизмы. Метан также встречается в термокарстовых озёрах.

Постоянная криолитозона может иметь разные характеристики и формы, быть богатой органическими почвами или песчаными и каменистыми, содержать замороженную воду или быть относительно сухой. Она считается как частью криосферы, так и частью геосферы, так как содержит камни и почвы. Её верхняя поверхность, называемая активным слоем, обычно оттаивает и замерзает в зависимости от времени года.

Учёные различают тёплую и холодную постоянную криолитозону. Тёплая имеет более высокую температуру чем -2 °C и считается нестабильной. Холодная имеет температуру -2 °C или ниже.

Влияние на окружающую среду

Замерзание почвы изменяет её физические свойства. Это явление важно для циркуляции веществ, которые питают поверхностную растительность и почвенные организмы. В холодных наземных экосистемах таёжного типа, тундре, этот особый круговорот воды регулирует жизнь почвы и влияет на поверхностную жизнь (через корневые функции, микоризу, временные водно-болотные угодья и так далее). Циркуляция воды в мёрзлых грунтах также соответствует медленным и тонким теплообменам, которые могут пробудить грибные или симбиотические бактериальные колонии.

Учёные обнаружили, что из-за глобального потепления скорость оттаивания земли возросла. Это негативно влияет на атмосферу, землю, воду и живых существ. Деградация приземной многолетней мерзлоты оказывает влияние на хозяйственную деятельность и может представлять серьёзную угрозу использованию природных ресурсов и устойчивому развитию арктических сообществ. Почти четыре миллиона человек и 70% современной инфраструктуры находятся в районах с высоким потенциалом оттаивания.

Треть панарктической инфраструктуры и 45% месторождений углеводородов в российской Арктике находятся в регионах, где нестабильность грунта, связанная с оттепелями, может нанести серьёзный ущерб искусственной среде. Многие города, расположенные на криолитозоне, подвергаются угрозе разрушения.

Образования, сохранение или исчезновение криолитозоны очень тесно связаны с изменением климата. Вот почему глобальная сеть исследователей изучает толщу мерзлоты как индикатор глобального потепления на основе опросов, измерений температуры и спутникового мониторинга, инициированных глобальной сетью наземного мониторинга. Быстрая оттепель может значительно увеличить количество парниковых газов, выделяемых замороженными древними растениями и животными.

Недавние изменения

Потепление с конца 1960-х годов наблюдалось в профилях температуры криолитозоны во многих местах. За последние несколько десятилетий температура в целом снизилась в низинах и горах. Исключение составляют некоторые недавно обнажённые осушенные бассейны озёр и расширяющиеся береговые линии.

Оттаивание наблюдалось во многих низменных и горных районах в последние десятилетия — бо́льшая часть доказательств является косвенной и основана на изменениях в лесной и тундровой растительности, различном оседании поверхности земли и потере озёр.

Ежегодное оттаивание в западной части Северной Америки привело к оседанию грунта, появлению впадин, увеличению дренажа озера.

В региональном и глобальном масштабах изменения зональных границ мерзлоты трудно идентифицировать из-за трёхмерных неоднородностей. Деградация криолитозоны и изменения в её распределении связаны с повышенным образованием слоя или тела незамерзшего грунта, возникающего из-за локальной аномалии в термических, гидрологических, гидрогеологических или гидрохимических условиях.

Изменения зональных границ криолитозоны, моделируемых с использованием сценариев изменения климата, обычно основаны на прогнозах увеличения толщины активного слоя и изменений температуры на относительно небольших глубинах.

Тёплая мерзлота разлагается как сверху, так и снизу, увеличивая степень образования талика. Южный предел движется на север нерегулярным образом и регулируется локальными факторами, которые включают торфяник.

Торф представляет собой скопление частично разложившегося растительного вещества. Он образуется на водно-болотных угодьях или торфяниках, которые по-разному называются болотами, мускусами, покозинами, и торфяно-болотными лесами.

Быстрая прибрежная эрозия, несмотря на то, что она поддерживается штормами и связанной с ними интенсивностью волн, сильно зависит от количества и типа грунтового льда.

Изменения в распределении, предсказываемые моделями, требуют обширной верификации на основе полевого или дистанционного зондирования в течение длительных периодов времени. Мониторинг термического состояния в глобальном масштабе необходим для понимания гидрологических связей, будущих изменений в распределении и для проверки глобальных и региональных моделей.

Ожидается, что изменение климата окажет значительное влияние на надземный и подземный климат. Хотя широко распространённые изменения криолитозоны обычно занимают века, по оценкам учёных, к середине XXI века её площадь в северном полушарии уменьшится на 20−35%. Кроме того, Экологическая программа ООН предполагает, что к 2080 году глубина оттаивания может увеличиться на 30−50%.

Выбросы парниковых газов

Криолитозона хранит огромное количество углерода и метана (вдвое больше углерода, чем содержится в атмосфере). Ожидается, что в условиях потепления эти газы будут выделяться. Этот процесс уже начался в некоторых частях мира, включая Западную Сибирь, и ожидается, что он серьёзно возрастёт к 2020 году.

Треть почвенного углерода Земли содержится в арктической тундровой почве, хранящейся в замороженном органическом веществе. Если высокие северные широты значительно нагреваются, мерзлота оттаивает, позволяя органическому веществу разлагаться. Разложение выпустит углерод в атмосферу. Это уже происходит в активном слое каждое лето.

В нормальных климатических условиях почва остаётся достаточно холодной, чтобы разложение было очень медленным. Но по мере повышения температуры воздуха и прогрева земли этот процесс ускорится. Некоторые полагают, что арктическая тундра может превратиться из поглотителя углерода в источник углерода к середине 2020-х годов.

Исследователи подсчитали: к 2200 году 60% мерзлоты Северного полушария, вероятно, растает, что может привести к выбросу в атмосферу около 190 миллиардов тонн углерода. Это количество составляет около половины всего углерода, выпущенного в индустриальную эпоху. Влияние этого на скорость атмосферного потепления может быть необратимым.

Во влажных районах бо́льшая часть выбросов будет производиться метаном, парниковым газом, который имеет от 20 до 25 раз большую теплотворную способность, чем углекислый газ. По мере того как земля нагревается, метан либо попадает непосредственно в атмосферу, либо бактерии разлагают его на углекислый газ.

Недавние исследования показали, что количество метана, выделяемого в настоящее время из региона арктического шельфа, примерно равно количеству метана, выделяемого во всех океанах мира. Это особенно опасно из-за малой глубины шельфа. В других регионах, где существуют гидраты метана, они достаточно глубоки, чтобы окислиться до углекислого газа, прежде чем достичь поверхности. В этом регионе метан выделяется прямо в воздух.

Сценарий бедствия

Когда атмосфера прогревается, мерзлота тает, выделяя парниковый газ, который дополнительно нагревает атмосферу. В настоящее время климатические модели не учитывают воздействия метана, выделяющегося при таянии криолитозоны, что означает: даже самые экстремальные сценарии потепления, могут быть недостаточно экстремальными. Скачок концентрации метана в атмосфере может спровоцировать катастрофическое глобальное потепление.

На Земле уже происходило массовое выделение метана: палеоценовый эоценовый тепловой максимум. Исследования, посвящённые этому периоду времени, показывают, что в атмосферу было выброшено большое количество метана. Но потепление, которое происходит из-за антропогенного изменения климата, является беспрецедентным по своей скорости — сегодня мир нагревается в десять раз быстрее, чем тогда. По этой причине трудно исключить любой сценарий глобального потепления.

Читайте также: