Прогноз термического режима многолетнемерзлых пород и оценка надежности геотехнических систем на территории Республики Саха-Якутия в связи с возможными климатическими изменениями

Кауркин, Василий Дмитриевич

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Прогноз термического режима многолетнемерзлых пород и оценка надежности геотехнических систем на территории Республики Саха-Якутия в связи с возможными климатическими изменениями
ВАК РФ 25.00.08, Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение

Автореферат диссертации по теме "Прогноз термического режима многолетнемерзлых пород и оценка надежности геотехнических систем на территории Республики Саха-Якутия в связи с возможными климатическими изменениями"

На правах рукописи

Кауркин Василий Дмитриевич

ПРОГНОЗ ТЕРМИЧЕСКОГО РЕЖИМА МНОГОЛЕТНЕМЕРЗЛЫХ ПОРОД И ОЦЕНКА НАДЕЖНОСТИ ГЕОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ НА ТЕРРИТОРИИ РЕСПУБЛИКИ САХА-ЯКУТИЯ В СВЯЗИ С ВОЗМОЖНЫМИ КЛИМАТИЧЕСКИМИ ИЗМЕНЕНИЯМИ

Специальность 25.00.08 - инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Москва - 2005

Работа выполнена на кафедре геокриологии Геологического факультета Московского Государственного Университета им. М.В. Ломоносова

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Хрусталев Лев Николаевич

Официальные оппоненты:

доктор геолого-минералогических наук Минкин Марк Абрамович кандидат технических наук Кроник Яков Александрович

Ведущая организация:

Институт геоэкологии РАН

Защита состоится 15 апреля 2005 г. в часов ЪО минут на заседании диссертационного совета Д 501.001.30 при Московском государственном университете им. М.В. Ломоносова по адресу: Москва, Ленинские горы, МГУ им. М.В. Ломоносова, геологический факультет, аудитория 415.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке геологического факультета МГУ зона «А», 6 этаж

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью организации, просим направлять по адресу: 119992, Москва Ленинские горы, МГУ. геологический факультет, ученому секретарю диссертационного совета, профессору Л.С. Гарагуле.

Автореферат разослан " марта 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

доктор геолого-минералогических наук профессор

Л.С. Гарагуля

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В последние годы пристальное внимание научной общественности всего мира привлекают вопросы, связанные с глобальными климатическими изменениями. С конца 60-х начала 70-х годов прошлого века, по наблюдениям на многочисленных метеостанциях, расположенных как в России, так и за рубежом, фиксируется неуклонный рост среднегодовой температуры воздуха, продолжающийся и в настоящее время.

По оценкам ряда исследователей (Антропогенные... 1987; Борисенков, 1990; Haigh, Pyle, 1982: Manabi, Wetheгald, 1980; и др.) к середине XXI столетия повышение среднегодовой температуры воздуха может составить 1,5 - 7,0 °С и стать основной причиной изменений в природной среде.

Несомненно, особое значение проблема глобального потепления имеет для районов распространения многолетнемерзлых пород (ММП), так как природная среда высоких широт крайне чувствительна к изменениям климата. Повышение температуры воздуха может вызвать повсеместную деградацию ММП, занимающих около 2/3 территории России, и интенсификацию опасных для хозяйственной деятельности человека мерзлот-но-геологических процессов, таких как термоэрозия, солифлюкция. термокарст и т.д (Израэль и др. 1999. 2002; Павлов 1997; Гречищев 1997; и др ). Кроме того, при повышении температуры значительно изменяются прочностные свойства мерзлых пород, что может привести к массовым деформациям инженерных сооружений, построенных в криолитозоне, и как следствие - к значительному материальному ущербу (Хрусталев. Пустовойт 1993; Мельников и др. 1993, Хрусталев и др. 2002. 2003; и др.).

Все это свидетельствует о том, что на сегодняшний день прогноз реакции много-летнемерзлых толщ на климатические изменения, а также оценка надежности оснований инженерных сооружений в условиях глобального потепления климата актуальна и имеет большое научное и практическое значение.

Цель и задачи исследований Основной целью работы являлась оценка влияния потепления климата на термический режим многолетнемерзлых пород и устойчивость инженерных сооружений на территории республики Саха -Якутия.

В соответствие с поставленной целью решались следующие задачи: 1 Используя разработанный на кафедре геокриологии геологического факультета МГУ метод авторетроспективною анализа, оценить современные изменения среднегодовой температуры воздуха в различных районах республики Саха-Якутия и выполнить их прогноз на ближайшие 30 лет

2. С учетом установленных закономерностей изменения среднегодовой температуры воздуха произвести прогноз термического режима многолетнемерзлых пород на исследуемой территории в первой трети XXI века.

3. Оценить изменения надежности оснований инженерных сооружений.

4 Рассмотреть возможные пути управления надежностью геотехнических систем в

условиях потепления климата.

Научная новизна работы заключается в следующем:

Разработана методика комплексной оценки изменений среднегодовой температуры воздуха и реакции многолетнемерзлых пород оснований инженерных сооружений на эти изменения, в результате чего:

• Получены прогнозные формулы для определения среднегодовой температуры воздуха в различных районах республики Саха-Якутия.

• Составлен прогноз изменения термического режима ММП на территории республики Саха-Якутия в первой трети XXI века и выделены районы, характеризующиеся различной реакцией ММП на возможное повышение среднегодовой температуры воздуха.

• Произведена прогнозная оценка надежности многолетнемерзлых оснований и оценено количество деформированных зданий при прогнозируемом изменении термического режима многолетнемерзлых пород.

• Определены коэффициенты надежности (запаса), которые необходимо задавать при строительстве зданий в различных районах Якутии, для того чтобы обеспечить их безаварийную эксплуатацию в условиях прогнозируемого потепления климата. На защиту выносятся следующие положения:

1 Повышение среднегодовой температуры воздуха, начавшееся в конце 60-х - начале 70-х годов прошлого века, фиксируется на сегодняшний момент на всей территории республики Саха-Якутия, и будет продолжаться в первой трети XXI века с интенсивностью от 0,011 до 0,088 °С/год.

2. Повышение среднегодовой температуры воздуха вызовет деградацию ММП на территории республики Саха-Якутия, которая выразится в повышении их среднегодовой температуры и увеличении глубины сезонного оттаивания, кроме того, в южных районах республики приведет к трансформации сезонного оттаивания в многолетнее.

3. Деградация ММП на территории республики Саха-Якутия приведет к снижению надежности оснований и деформациям зданий, которые к 2030 году составят 0,10,3% в северных районах республики и 80-90% в южных, от числа построенных в 2000 г.

Практическая значимость работы. Результаты исследований могут быть использованы при планировании мероприятий по обеспечению устойчивости инженерных сооружений в условиях потепления климата и охране геологической среды.

немерзлых фунтов на вариации современного климата и техногенез". Лично автором было проведено изучение и обобщение имеющихся на сегодняшний день представлений о динамики климата и реакции многолетне мерзлых пород на возможные климатические изменения. Систематизирован обширный литературный и фондовый материал, касающийся исследуемой территории Используя авторетроспективный анализ, были обработаны ряды метеорологических наблюдений по 40 метеостанциям, расположенным в разных районах республики Саха-Якутия и определены тренды повышения среднегодовой температуры воздуха. Для районов расположения 12 опорных метеостанций были произведены прогнозные геокриологические расчеты, позволившие установить изменения термического режима MMП в первой трети XXI века. Произведена оценка изменения надежности оснований зданий, возводимых в этих районах, и рассмотрены пути управления надежностью многолетнемерзлых оснований в условиях потепления климата.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались на международной конференции "Криосфера Земли как среда жизнеобеспечения" (г. Пущино, 2003). нашли отражение в 5 научных публикациях (3 статьях и 2 тезисах) и использовались при написании ряда научно-технических отчетов. В 2003 году, по теме исследований, в рамках проекта Российского Фонда Фундаментальных Исследований № 02-05-64331, автором был получен фант MAC (Молодые Аспиранты и Студенты).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы и 2 приложений. Содержит 135страниц машинописного текста, включающих 20 таблиц, 29 рисунков и список использованной литературы из 110 наименований.

Работа выполнена на кафедре геокриологии геологического факультета МГУ под руководством доктора технических наук Л.Н. Хрусталева, которому автор глубоко благодарен за постоянную помошь и внимание на всех этапах работы над диссертацией Особую благодарность и признательность автор выражает доктору географических наук А.В. Павлову за полезные советы, рекомендации и поддержку. Автор искренне благодарен к.г-м.н. старшему преподавателю. Л.В. Емельяновой за цененные советы и замечания в период написания диссертации, а также за помощь в освоении расчетных программ, и д.г.-м.н. профессору. JI.C. Гарагуле за помощь в интерпретации полученных ре-

зультатов. Автор благодарит за внимание к работе и консультации к г.-м н.

кт н. Г П Пустовойта, к.г.-м.н. С.Ю. Пармузина и к.г.-м.н Н.И.Труш, а так же всех сотрудников кафедры геокриологии МГУ и друзей за поддержку и понимание.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Глава 1 Состояние изученности вопроса

В главе приводится обзор результатов исследований, посвященных вопросам изменения современного климата, рассматриваются имеющиеся на сегодняшний день прогнозные сценарии и модели предстоящих климатических изменений, а также освещается

вопрос влияния изменений климата на многолетнемерзлые породы.

Современное потепление климата. Колебания климата и его изменчивость всегда оказывали существенное влияние на развитие жизни на Земле, а в последнее тысячелетие и на развитие цивилизации. Сравнительно недавно выяснилось, что в течение XX века возникла тенденция к устойчивому повышению среднегодовой температуры приземного воздуха, которое фиксируется с конца 60-х начала 70-х годов, и особенно усилившееся в 80-е годы (Будыко. 1992).

В настоящее время наиболее полная оценка климатических изменений за последнее столетие приведена в научных отчетах межправительственной группы экспертов по изменениям климата (МГЭИК) (1РСС-95, 1996; 1РСС-98, 1998). Из проведенного ими анализа следует, что за период инструментальных метеорологических наблюдений (150180 лет) достаточно четко выделяются два периода повышения температуры воздуха первый с конца XIX в до начала 40-х годов XX в. ("потепление Арктики") и второй с середины - конца 1960-х годов до настоящего времени ("современное потепление").

Так называемое "потепление Арктики" наблюдалось, в основном, в высоких широтах и намного превосходило повышение температуры для полушария в целом, современное же потепление протекает более интенсивно, и происходит практически во всех широтных зонах

Как показывают исследования (Анисимов и др. 1999). тенденции изменения температуры воздуха с начала 1970-х гг. во многих регионах достаточно устойчивы. Значительное потепление происходит на Аляске и в Центральной Канаде. Продолжает развиваться потепление в центральной части Восточной и Западной Атлантики и западной части Европы. Современное повышение температуры воздуха отмечается также в Центральной Азии (Каримов, Гайнутдинова, 1996) и во многих высокогорных районах (King et al. 1992).

На территории России заметное повышение температуры воздуха фиксируется в основном в северных регионах и отмечается с середины 60-х годов до настоящею времени (Израэль и др., 2002). За 1970-1999 гг., по данным ряда метеостанций, среднегодовая температура воздуха на Европейском Севере России повысилась на 0.2-0,8 °С. На севере Западной Сибири за тот же период времени повышение температуры воздуха составило 0,6-1,4 °С (Израэль и др.,1999).

Наибольшее, по сравнению с другими северными регионами России, потепление современного климата, отмечается на территории Якутии, и особенно в Центральной и Южной ее части, которое оценивается здесь за период 1965-1999 гг в 2-2.5 °С (Павлов и др., 2002).

По поводу происходящих изменений климата высказываются различные мнения. Некоторые исследователи склонны полагать, что антропогенное влияние на климат (т.е выбросы в атмосферу, за счет хозяйственной деятельности человека, парниковых газов) не приводит к сколько-нибудь значительному его изменению. При этом наблюдаемое по-

тепление объясняется положительной ветвью естественных циклических колебаний климата. Другая точка зрения состоит в том, что современное потепление обусловлено совместным влиянием нескольких факторов, в том числе и естественных, но главным среди них является антропогенное влияние. Стоит отметить, что среди специалистов-климатологов практически не осталось сторонников гипотезы, объясняющей современное потепление лишь его естественной изменчивостью (Анисимов и др. 1999).

Так или иначе, современное повышение температуры воздуха, особенно в северных районах, фиксируется в настоящее время достаточно четко, что подтверждают наблюдения на многочисленных метеостанциях как в России, так и за рубежом. В связи с этим, в последние десятилетия в ряде стран развернулось обсуждение возможных сценариев и количественных оценок глобальных и региональных климатических изменений в XXI веке.

Сценарии и модели предстоящих климатических изменений. Предстоящие изменения климата оцениваются не однозначно; разрабатываются сценарии значительного потепления (Будыко и др., 1992: Nelson et al., 1993), умеренного потепления (Борисенков, 1990; Pavlov, 1992) и даже похолодания (Шполянская, 1990).

В настоящее время при прогнозировании возможных изменений климата используют три основные подхода:

1 использование моделей общей циркуляции атмосферы при увеличении в ней содержания СО2 и других парниковых газов; 2. рассмотрение палеоклиматических аналогов:

3 эмпирический анализ современных вариаций метеорологических характеристик.

Разброс прогнозных значений содержания эквивалента СО2 в атмосфере в XXI веке чрезвычайно широк, но большинство исследователей работающих с моделями общей циркуляции предполагают удвоение концентрации углекислого газа к концу XXI века. На основании этою строятся прогнозы изменения средней глобальной температуры воздуха, которые в зависимости от модели оцениваются в 2-5 °С.

Палеоклиматические аналоги используются на том основании, что для различных уровней ожидаемого повышения температуры воздуха можно найти близкие аналоги климата в прошлом. Обычно используют данные о климатических условиях трех теплых эпох: климатическом оптимуме плиоцена (3-4 млн. лет т. н.), микулинского межледнико-вья (125 тыс. лет т. н.) и голоцена (5-6 тыс. лет т. н.). Они соответствуют среднему глобальному потеплению на 3-4, 2 и 1°С соответственно (Антропогенные..., 1987; Будыко, 1991,1992; Величко, Нечаев. 1992; Nelson et al, 1993).

Повышение температуры воздуха в высоких широтах при наиболее сильном потеплении (оптимум плиоцена) оценивается в 11-13 °С, в условиях климата микулинского межледниковья в 6-7 °С, а при прогнозах с использованием сценария оптимума голоцена в 4,4-5.2 °С.

На основе анализа современных трендов повышения температуры воздуха и их

экстраполяции на первую половину XXI в. развит сценарий умеренного потепления климата (Анисимов, Нельсон, Павлов 1999: Израэль и др.. 1999; Pavlov, 1992). Он предполагает, что наибольшее потепление ожидается в Центральной Якутии и Западной и Восточной Сибири. Так, в Якутии прогнозируемое повышение среднегодовой температуры воздуха к 2020 г. составляет 1.4-1,6°С, а к 2050 г. — 2,5-2,8°С. Наименьшее потепление ожидается на севере Европейской России и на северо-востоке страны.

Таким образом, проанализировав обширный материал исследований различных авторов, касающийся как современных, так и предстоящих климатических изменений, можно сделать вывод - большинство из них склоняется к тому, что тенденции роста среднегодовой температуры воздуха сохранятся и в ближайшем будущем. В связи с этим возникает вопрос о реакции многолетнемерзлых пород на изменения климата, так как они являются очень чувствительными к различного рода климатическим колебаниям.

Влияние изменений климата на многолетнемерзлые породы. Изучение взаимосвязей между климатом и многолетнемерзлыми породами началось еше в IXX веке с работ Г.И. Вильда (1882) и Л.А. Ячевского (1889). В следующем столетии их исследования были продолжены М.И. Сумгиным (1937), В.А. Кудрявцевым (1954), М.К. Гавриловой (1981) и другими учеными.

В 60-70-е гг., в связи с открытием месторождений углеводородного сырья на севере Западной Сибири и Европейском Севере и промышленным освоением Якутии, широкое развитие получили стационарные геокриологические исследования, которые в дальнейшем стали основой наблюдательной сети мониторинга криолитозоны (Павлов, 1997).

Вопросам оценки реакции мерзлоты на глобальные изменения климат посвяшены работы многих исследователей (Анисимов. 1989. 1990. 1994; Шполянская. 1981, 2001: Балобаев, Павлов, 1983. 1998; Балобаев., 1985; Гарагуля и др., 1991; Ершов и др.. 1994, 1996; Хрусталев, Пустовойт, 1993; Гречищев. 1997; Анисимов. Нельсон. 1997, 1999; Варламов и др., 2001; Скрябин и др., 1999; Скачков. 2001; Пармузин и др.. 1999; Балобаев, Дучков, 1998; Величко. Нечаев,. 1992. 1996; Павлов. 1997; Павлов и др.. 2002; Хрусталев и др., 2002. 2003; Чернядьев. Чеховский, 1993; Израэль и др.. 1999, 2002 и др.). среди которых можно выделить три основные подхода (метода): метод палеоаналогов, метод продления грендов и математическое моделирование Стоит отметить, что каждый из этих методов имеет как положительные, так и отрицательные стороны (Величко. Нечаев. 1996; Пармузин и др., 1999).

Несомненно, для того чтобы оценить современные и ожидаемые в ближайшем будущем мерзлотно-климатические изменения, необходимо иметь достоверный фактический материал, которым являются данные метеорологических и геокриологических станций и результаты геотермических измерений в глубоких скважинах. К началу 90-х п прошлого века на территории криолитозоны России функционировало около 400 Meieo-станций и 25 геокриологических стационаров. К сожалению, за последнее время произошло их резкое сокращение (Павлов, 1997).

На имеющихся на сегодняшний день геокриологических стационарах в Западной Сибири (Марре-Сале, Надым) европейском северо-востоке России (Воркута) и Якутии (Чабыда) накоплены уникальные длительные ряды наблюдений за термическим состоянием верхних горизонтов криолитозоны и глубинами сезонного оттаивания, по которым можно проследить реакцию многолетнемерзлых пород на изменение климата.

Так на Марре-Сале прослеживается заметное повышение среднегодовой температуры грунтов на глубине 10 м за период 1978-1995 гг, и в различных ландшафтных условиях оценивается в 0,1-1 °С На территории стационара в Надыме, так же наблюдается небольшое повышение температуры грунтов (на 0,2-0,8 °С) в период 1972-2001 гг. (Павлов и др., 2002).

Более сложные условия формирования температурного режима многолетнемерзлых пород наблюдаются на Якутском стационаре Чабыда. Сравнение температуры фунтов за 1971-1975 и 1995-1999 гг. показывает, что, несмотря на очевидное повышение температуры воздуха в Якутске за последние 30 лет, температура фунтов на участках наблюдения не имеет четкой тенденции к увеличению. Аналогично на стационаре Чабыда ведет себя и глубина сезонного оттаивания (Скачков и др.. 2000). Вместе с тем. в сходных природных условиях (режимные участки Кердюген и Рожа) отмечается увеличение глубины сезонного оттаивания (Угаров, 2001).

Приведенные данные убедительно свидетельствуют о повышении температуры грунтов за последние 15-20 лет в большинстве регионов, хорошо изученных в стационарном отношении, что не может не настораживать геокриологов.

Заканчивая рассмотрение вопроса о реакции мерзлоты на глобальные изменения климата, можно констатировать, что к настоящему времени усилиями многих исследователей уже накоплен достаточно обширный материал в этом отношении, а также испробованы различные модели, методы и методики. Хотя полученные результаты нередко оказываются разноплановыми, а иногда и противоречивыми, сложились вполне конкретные подходы к изучению существующей проблемы и видны пути дальнейшего направления исследований

Глава 2 Характеристика природных условий республики Саха-Якутия

Республика Саха-Якутия является крупнейшей в стране автономией. Она занимает (включая острова) 3103,2 тыс. км2, что составляет 1/5 часть территории России.

Рельеф Якутии характеризуется разнообразным строением, происхождением и возрастом. Основные элементы орофафии тесно связаны с геологической структурой территории. Более 70% территории занимают горы, плоскогорья и плато. Обширные низменные равнины находятся в северных и центральных районах.

Климат Якутии в значительной степени определяется своеобразием господствующих здесь атмосферных процессов, обусловленных удаленностью от Атлантического океана и защищенностью ее от влияния Тихого океана высокими горными хребтами. Ос-

новной особенностью климата является его резкая континентальность, проявляющаяся в больших годовых колебаниях температуры воздуха и небольших количествах выпадающих осадков. Характерным процессом зимнего периода является образование мощного азиатского антициклона, при котором устанавливается ясная и тихая погода. Благодаря этому зима почти на всей территории Якутии сухая и малоснежная. Летом в результате развития циклонов выпадает наибольшее количество осадков из годовой суммы.

Снежный покров на большей части территории держится 220-250 дней, а на северном побережье и в высокогорных районах 260-280 дней. В бассейне верхнего течения р. Алдана, на больших (до 2000 м) высотах северо-востока Якутии и около ее юго-западных границ снежный покров достигает 500 мм и более. В западной части территории высота его меньше 400-450 мм, а в центральных районах составляет 320-350 мм.

Растительный покров достаточно однообразен. В целом, он характерен для природных зон тайги и тундры, граница между которыми на территории Якутии проходит примерно по 69 - 70° с. ш.

В геологическом строении выделяются два основных крупных элемента. Восточная часть Сибирской платформы охватывает западную и большую часть Южной Якутии. Она покрыта мощными толщами палеозойских и мезо-кайнозойских отложений. Кристаллические породы фундамента платформы выходят на поверхность в пределах Алданского и Анабарского древних щитов Мезо-кайнозойские отложения приурочены к Пред-верхоянскому. Предстановому и другим молодым прогибам. Восточная часть Якутии представляет собой горно-складчатую область. Здесь развиты преимущественно мощные толщи терригенных осадков, между которыми местами выходят на поверхность палеозойские породы

Многолетнемерзлые породы имеют практически повсеместное распространение на территории Якутии. Их мощность изменяется в широких пределах и местами достигает 1000 м. Пространственная изменчивость среднегодовой температуры многолетнемерзлых пород так же чрезвычайно велика. Это обусловлено широтной зональностью внешнего теплообмена, морфоструктурными особенностями, геолого-тектоническим строением Средней и Восточной Сибири, ландшафтно-климатическими условиями территории. Влияние всех этих факторов и условий на теплообмен в горных породах выражается в их среднегодовой температуре. которая изменяется от -11, -13 °С на арктических приморских низменностях до -0,5 °С на Лено-Вилюйском междуречье.

Разнообразие природных условий на территории Якутии способствует развитию всевозможных мерзлотных процессов, среди которых термоабразия, термоэрозия, солиф-люкция, термокарст, наледообразование и др

Глава 3 Авторетроспективный анализ данных многолетних наблюдений за температурой воздуха

На сегодняшний день в различных естественно-исторических науках накоплен ог-

ромный фактический материал о существовании большого числа природных ритмов или колебаний различного генезиса. Периоды, фазы и интенсивность этих ритмов далеко не всегда коррелируют между собой, что обусловлено сложными причинно-следственными связями между ними Тем не менее, можно сказать, что в основе цикличности (особенно климатической) лежат процессы космо-астрономической (внешние), геологической (внутренние) и биогеохимической (поверхностно-земные) природы (Ершов и др., 1996).

Существование в природе ряда разнопериодных температурных колебаний (ритмов) различного происхождения, накладывающихся друг на друга и характеризующихся определенными периодами (т), амплитудами (А) и сдвигами фаз (<р), обуславливают ход температуры воздуха в том или ином регионе. Нахождение параметров таких

элементарных колебаний можно осуществить на основе методов гармонического анализа, используя заранее выбранные периоды этих элементарных гармоник. Последующее суммирование найденных гармоник позволяет построить с известной погрешностью непрерывную кривую изменения температуры воздуха на исследуемом интервале времени, а также, в соответствии с возможностями метода гармонического анализа, произвести прогноз на 1/3 этого интервала (Ершов и др., 1994, 1996; Шендер и др., 1999)

На основе гармонического анализа данных многолетних наблюдений за температурой воздуха на метеостанциях на кафедре геокриологии МГУ разработан метод авторетроспективного анализа (авторы Л.Н. Хрусталев, А В. Медведев, Г.П. Пустовойт). Этот метод позволяет аппроксимировать изменчивость среднегодовой температуры воздуха некоторой функциональной зависимостью, состоящей из суммы гармонических колебаний, линейного тренда и случайной составляющей, определяющей возможные отклонения температуры от аналитической кривой (Хрусталев и др., 2000, 2002. 2003; Кауркин и др., 2003).

В настоящее время этот метод реализован двумя компьютерными программами. Первая программа разработана в институте Физики Земли для определения числа гармонических колебаний и их периодов, слагающих сложные периодические процессы (в нашем случае таковым является процесс изменения среднегодовой температуры воздуха). Вторая программа, разработанная на кафедре геокриологии (автор А.В. Медведев), дает возможность определять амплитуды и фазы гармонических колебаний, выявленных первой программой. Кроме того, она позволяет установить год начала линейного тренда температуры воздуха (рубежный год) и его величину а так же случайную составляющую разложения

Исходными данными для первой программы являлись среднегодовые температуры воздуха, выходными данными - число гармонических колебаний и их периоды В расчет второй программы закладывались те же среднегодовые температуры воздуха и установленные первой программой число и периоды гармоник. В результате получали амплитуды и фазы гармоник, а так же величину линейного тренда, год его начала и случайную составляющую.

Итогом обработки служила получение прогнозной формулы для определения среднегодовой температуры воздуха, которая имеет вид:

T„.(t) = (!«„ + Eta) + J А, • sin(2,t 1 + ф,) -к*! -10) ± t. ■ о,,

■.I т.

(1)

где Тнв - прогнозная температура воздуха, °С;

Тер - среднем ноголетняя температура воздуха, °С; Eta - свободный член линейного тренда, °С; n - количество гармоник; Aj - амплитуды гармоник, °С; ф; - фазы гармоник, рад;

- периоды гармоник, лет;

q - линейный тренд температуры, °С /год: t - год прогноза, например, 2020;

to — год начала линейного тренда температуры, например, 1973;

- среднеквадратичное отклонение случайной величины °С;

ta - а-квантиль распределения Стьюдента, при этом величина доверительной вероятности принимается в соответствии с требованиями СНиП 2.02.04-88 равной 0,85.

Данный метод был использовалась при обработке рядов наблюдений за температурой воздуха по 40 метеостанциям, расположенным в различных районах республики Саха-Якутия. Для каждой из них была получена расчетная формула, установлен год начала устойчивого повышения температуры воздуха и величина тренда.

В дальнейшем расчетные значения температуры воздуха были сопоставлены с данными фактических наблюдений (рис. 1). Как можно видеть, полоса вероятных отклонений температуры воздуха покрывает большую часть фактических данных (показаны точками). Это позволяет надеется на хорошую сходимость расчетных и фактических данных в будущем (на прогнозном интервале времени).

Гв.Х -<

-1

1886 1896 1906 1916 1926 1936 1946 1916 1966 1976 19*6 1996 2006 2016 2026

Год

Рис. 1 Ход среднегодовой температуры воздуха на м/ст. Якутск

Точки - наблюдаемый, кривые - вычисленный по формуле (1). 1 - среднее, 2 - максимальное, 3 - минимальное значение температуры, а - период наблюдений, б - период прогноза

Для распространения полученных расчетных данных по отдельным метеостанциям на всю исследуемую территорию, было проведено районирование территории республики по климатическим условиям, в основу которого были положены климатическая поясность и морфоструктурные особенности. Характеристика выделенных районов составлялась на основе нормативных и литературных данных (СНиП 23-01-99, Климат Якутской АССР, 1968, Фельдман и др. 1988) и показана в табл. 1. Схема районирования приведена на рис. 2. Согласно этой схеме, на территории Якутии выделяется три климатических пояса: арктический, субарктический и бореальный (умеренный).

В арктическом поясе преимущественное распространение имеют приморские низменности. Пространственная изменчивость основных среднемноголетних климатических характеристик незначительна. Поэтому все низменности отнесены к одному району (1-1). Расчет тренда повышения среднегодовой температуры воздуха показал, что в западной части (м/ст. Саскылах и Тикси) тренд составляет 0,02 °С/год, а в восточной (м/ст. Чокур-дах) не превышает 0,011 °С/год.

В субарктическом поясе соответственно климатической поясности и рельефу поверхности выделено восемь районов. В основном это плато, плоскогорья и денудационные и аккумулятивные равнины, но также выделяются горные сооружения Верхоянского и Черско-Момского хребтов. На большей части территории Якутии, входящей в субарктический пояс, величина тренда изменяется от 0.02 до 0,033 °С/год. Это районы II-1,2,3,5,6,7. Самый незначительный тренд температуры в этом климатическом поясе (0,016 °С/год) установлен только для одного из самых восточных районов — район 11-8. И только в горных районах (11-4) величина тренда увеличивается и изменяется в диапазоне 0,033-0,04 °С/год.

В бореальном поясе по климатическим условиям выделено пять районов. Значения величины температурного тренда в пределах бореального пояса изменяются от 0,031 до 0,088 °С/год. Наименьшие значения тренда (0,031-0,032 °С/год) установлены для Вилюй-ской денудационной равнины и сниженного плато (район 111-2, опорные метеостанции Туой-Хая и Мирный). В пределах возвышенной части плато (район 111-1) тренд выше и составляет 0.037-0.04°С/год. В эту же градацию трендов отнесен самый восточный нагорный район бореального пояса (111-4) окаймляющий с юга Оймяконское нагорье, где диапазон величин тренда изменяется от 0,034 до 0,036 °С/год.

Остальная территория Якутии (районы 111-3 и 111-5) входящая в бореальный климатический пояс, характеризуется самым значительным трендом. Расчеты показали, что по двум метеостанциям установлены самые большие значения трендов: 0,071 °С/год (метеостанция Якутск, район 111-3) и 0,088 °С/год (метеостанция Чульман, район 111-5).

Таблица 1. Климатическая характеристика районов, выделенных на территории республики Саха-Якутия

и ОС 0 С >х S * 8 1 X Номер района Рельеф Опорные метеостанции, их номер, абс. отметка месторасположения Номера дополнительных метеостанций, наблюдения которых использованы для характеристики районов Среднегодовая температура воздуха (te), °С Амплитуда колебания среднемесячных температур воздуха (Ав), °С Максимальная высота снежного покрова (h сн). м Сумма температурограду-сочасов в год Тренд повышения среднегодовой температуры воздуха, вычисленный по данным опорных метеостанций, °С/год

S 3 (приведены на схеме райониро- Период с tB>0° Период с tB<0°

1 2 3 4 ваниязрис 1) 6 7 8 9 10 11

>х £ £ Приморские аккумулятивные низменно- п. Саскылах, № 16, абс.отм. 14 м - -14,1 46.2 24600 -141500 0,02

1-1 сти. абс. отм. до 100 м; участки денуда- Б.Тикси, № 19 абс. отм. 8 м - -13,1 38,8 <0,4 16900 -131000 0,02

X Í QL < ционных равнин с абс. отм. 200-250 до 600 м п.Чокурдах. Л? 29 абс. отм. 17 м - -13,9 44,8 20600 -140500 0,011

II-1 Плато и плоскогорья, абс. отм. 250-600 до 1000 м - 61 от-11 до -14,6 50-55 0,5-0,6 27000-35000 от-130000 до-156000 0,027

IS 5 в у 11-2 Плоскогорья, абс отм. 200-500 м - 30, 42. 45, 52, 69, 72. 86, 107 от -1 1 до-13,6 52-57 0.4-0,5 31500-34000 от-131000 до-146000 0,024; 0,032; 0,022; 0,02; 0,024:0,033; 0,033; 0,033

11-3 Аккумулятивная равнина, абс. отм. до 200 м Жиганск, № 62 абс. отм. 83 м 32,49,62, 77 ог -10 до-13.3 50-56 0.5-0,7 29000-45000 от-132000 до-140000 0.029; 0,033; 0,03:0,026

в" о >ч и 11-4 Горы, абс. отм. 10002000 м - 26. 33. 60, 81,93 от-10 до-12 44-50 >0.7 31000-45000 от-130000 до -135000 0,033: 0.037; 0,036; 0.037; 0,036

1 11-5 Денудационная равнина, плато и плоскогорья. абс. отм. 200-500 до 1000 м Верхоянск, № 55 абс. отм. 136 м - -15,6 62,4 0,25-0,4 38000 -169000 0,033

Продолжение табл. 1

1 Субарктический ( И ) 11-6 Денудационная равнина и низкогорья, абс. отм. 200-500 до 1000м - 37 от-13 до-15 50-53 0,4-0,5 от 27000 до 34000 от-140000 до-156000 0,032

11-7 Горы, абс. отм. 15002000 м и выше Оймякон, №100, абс. отм. 660 м 90,97 -16,5 62 0,3-0,4 36000 -175000 0.025; 0,024; 0,027

11-8 А кумулятивная равнина. абс. отм. 100200 м: плоскогорья, абс отм. 200-500 до 1000м 74 от-11 до -16,5 53-60 0,5-0,7 от 30000 до 38000 от-136000 до-177000 0,016

Бореальный ( Ш ) 111-1 Плато, абс. отм. 200500 до 1000 м Витим, №150 абс. отм. 186 м 145 -5,4 48 0,5-0.7 от 44000 до 48000 от -90000 до-98000 0,037; 0,040

Ш-2 Аккумулятивная равнина, абс. отм. 100200 м; денудационная равнина и плато, абс. отм. 200500 м Туой-Хая, № 116 абс. отм.228 м 88,94, 103 -8,3 49,2 0,5-0,6 43000 -108000 0,032:0,031; 0,033; 0,025: 0,033

Мирный. № 115 абс. отм. 347 м -7,8 49 0,4-0,5 42000 103000

Ш-3 Якутск. № 126 абс. отм. 99 м 92 -10,3 61,2 0,3-0,4 50400 -134000 0.071; 0,042; 0,058

Усть-Мая, № 143 абс. отм 169 м -10,0 60,4 0,4-0,5 48000 -128000

Ш-4 Нагорья, абс. отм. 1000-2000 м - 106, 109. от-11 до -13,5 36-40 0,5-0,8 от 25000 до 34000 от-133000 до 144000 0,036:0.034

111-5 Горы и нагорья, абс. отм. 1000-1500 до 2000 м Чульман, № 163 абс. отм.671 м - -9.2 51.4 0,5-0,8 и >0,8 41000 -117000 0,088

Величина тренда среднегодовой температуры воздуха, °С/год:

1 - от 0,01 до 0,02; 2 - от 0,02 до 0,03 3; 3 - от 0,033 до 0,04; 4 - от 0,04 до 0,088;

5 - границы между районами с различной величиной тренда; 6-границы и индексы климатических районов (см. табл. 1); 7 - номера метеостанций

Примечание: В пределах выделенных горных территорий тренд повышения среднегодовой температуры воздуха определялся по данным метеостанций расположенных на плато и плоскогорьях с абсолютными отметками 200- 700м. Поэтому указанные величины тренда стоит относить именно к таким морфоструктурнымэлементам.

Глава 4. Прогноз термического режима многолетнемерзлых пород на территории республики Саха-Якутия в связи с возможными изменениями температуры воздуха

Для выполнения прогнозных оценок реакции многолетнемерзлых пород на потепление климата было использована математическое моделирование по программе "Тепло", разработанной на кафедре геокриологии геологического факультета МГУ под руководством проф. Л.Н. Хрусталева (Программа..., 1994), позволяющей решать задачи теплопроводности с подвижными границами раздела фаз в неоднородных средах.

Для прогнозных расчетов, были выбраны метеостанции Тикси, Якутск, Чульман, Туой-Хая, Мирный, Витим, Усть-Мая, Жиганск, Чокурдах, Верхоянск, Саскылах и Оймякон, расположенные в различных районах республики Саха-Якутия, существенно отличающихся друг от друга температурным режимом и мощностью многолетнемерзлых пород.

Математическое моделирование осуществлялось для типичного в районе разреза, составленного на основе имеющихся литературных и фондовых геологических данных (некоторые из разрезов-представителей характерных для различных районов Якутии, приведены на рис. 3). В соответствии с этим разрезом разбивка расчетной области на блоки делалась так, что бы границы блоков совпадали с границами грунтовых слоев. В дальнейшем, блокам присваивались численные значения теплофизических свойств грунта, которые назначались по нормативным (СНиП 2.02.04-88) и литературным (Балобаев, 1991: Фельдман и др. 1988) данным.

На верхней границе расчетной области задавались граничные условия Ш-го рода с переменными во времени температурой воздуха и коэффициентом теплообмена, при этом изменения во времени были разделены на сезонные и многолетние. Сезонные изменения задавались в виде среднемесячных температур наружного воздуха, осредненных за 30 лет, предшествующих году, с которого отмечается устойчивое повышение среднегодовой температуры воздуха (рубежному году). Многолетние изменения - в виде среднегодовой температуры воздуха, вычисляемой по прогнозной формуле, полученной на основе авторетроспективного анализа. Поправка на потепление прибавлялась к среднемесячным температурам, исходя из разности среднегодовых температур расчетного и рубежного года. Расчет проводился по десятилеткам, иными словами поправка на потепление усреднялась за 10 лет, что было связано с технологией моделирования.

Сложнее обстоял вопрос с назначением коэффициента теплообмена, в котором учитывается снежный покров, так как современные изменения высоты и плотности снежного покрова изучены в меньшей мере, чем изменения температуры воздуха. К тому же, ощущается явный недостаток данных многолетних наблюдений, связанный с существенным сокращением за последнее время наблюдательной сети метеорологических станций по всей России. По имевшимся в распоряжении коротким рядам наблюдений и единичным замерам характеристик снежного покрова на территории Якутии не представлялось возможным оценить тенденции и установить закономерности его изменения. В свя-

Рис. 3 Некоторые из разрезов-представителей характерные для различных районов республики Саха-Якутии

Центрально-Алданское плато

Верхне-Нерская депрессия

Тиксинское приморское низкогорье Лено-Вилюйское междуречье

зи с этим, для снежного покрова задавались только его сезонные изменения в виде среднемесячных значений, которые назначались по климатическим справочникам.

На нижней границе расчетной области задавалось граничное условие Н-го рода с постоянным во времени значением теплопотока, соответствующим теплопотоку из недр Земли в географической точке расположения метеостанции, задаваемый по имеющимся литературным данным (Балобаев, 1991).

Методика назначения начальных условий для всех 12 районов была одинакова. Она предусматривала постановку специальной задачи, которая предшествовала прогнозной задаче и отличалась от нее только верхними граничными условиями. Последние, принимались в виде постоянных значений среднемесячных температур наружного воздуха, осредненных за ближайшие 30 лет, предшествующих рубежному году. Процесс моделирования продолжался до установления квазистационарного температурного режима, и совпадения температуры и мощности ММП с их значениями, указанными на геокриологической карте (Методика мерзлотной съемки, 1979). Для этого варьировалось значение коэффициента теплообмена поверхности. Распределение температуры по глубине грунтового разреза на момент максимальной мощности сезонноталого слоя принималось за начальное распределение, а полученные из решения специальной задачи значения коэффициента теплообмена и величины теплопотока входили в граничные условия прогнозной задачи.

Верификация модели было осуществлена на данных наблюдений за температурой грунтов на геокриологическом стационаре в районе г. Якутска. Для этого было проведено сравнение расчетной температуры грунтов, полученной математическим моделированием, с данными натурных наблюдений за период с 1987 по 2001 г (рис. 4).

17С "

-3.0

-3,5

-4,0

1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 19% 1997 1998 1999 2000 2001

Год

Рис.4 Ход среднегодовой температуры грунтов (район г. Якутск)

на глубине 10 м.

1 - температура, полученная математическим моделированием

2 - температура, по данным наблюдений на стационаре (Павлов и др., 2002)

Как можно видеть, температура фунтов полученная математическим моделированием имеет достаточно хорошую сходимость с температурными замерами, выполненными на геокриологическом стационаре Это говорит о высокой точности предложенной математической модели и дает основания полагать, что результаты прогнозных расчетов так же хорошо будут коррелировать с данными натурных наблюдений в будущем

Результаты прогноза приведены в табл 2, из рассмотрения которой следует, что во всех районах, для которых производились расчеты, с различной интенсивностью происходит повышение температуры ММП и увеличение глубины сезонного оттаивания

Для распространения полученных результатов на всю территорию республики Саха-Якутия была использована карта геокриологического районирования СССР (Методика мерзлотной съемки, 1979), а именно та ее часть, которая касается исследуемого региона (карта приведена в диссертации) Особенности реакции криолито-зоны Якутии на повышение температуры воздуха отражены на схематической прогнозной карте, составленной лично автором, (рис 5). где выделено четыре группы районов, каждая из которых характеризуется определенными изменениями термического режима ММП.

Наиболее устойчивыми к потеплению климата будут являться районы, расположенные в Арктике и Субарктике, где среднегодовая температура ММП изменяется от -5 до -11 °С (районы 1,2,3) и где величина положительного тренда температуры воздуха минимальна (0,01 - 0,02 и 0,02 - 0,033 °С/год) Как показали прогнозные расчеты, в первой трети XXI века, среднегодовая температура пород здесь повысится менее чем на 1 ° С.

Менее устойчивыми к потеплению климата будут являться районы, где среднегодовая температура ММП в настоящее время изменяется от -3 до -5 °С (район 4). Здесь на конец периода прогноза отмечается увеличение среднегодовой температуры пород в среднем на 1-1.5°С.

Неустойчивыми к потеплению климата будут являться районы, характеризующиеся распространением ММП со среднегодовыми температурами от 0 до -3 °С (районы 5,6) Для этих районов прогнозируются самые существенные изменения термического режима ММП. что выразится в повышении их среднегодовой температуры на 1,5-2 °С и выше Кроме того, в районах для которых установлены максимальные тренды повышения среднегодовой температуры воздуха (0,04 0,088 °С/год), будет наблюдаться разобщение слоя сезонного промерзания с многолетнемерзлой толщей (район 6). Несомненно, это скажется на инфраструктуре возводимой человеком, и может привести к ее массовым деформациям и разрушениям.

Таблица 2. Изменения термического режима многолетнемерзлых пород при потеплении климата

Чулыма»

Гады Тв.°С То, "С Ь,,=10 м ст £»

до 1963* -9 2 -2 1 1 70 170

1964-1970 -89 -2 1 1 86 1 86

1970-1980 -84 -2 0 2 09 209

1980-1990 -7 9 -1 7 2 01 2 03

1990-2000 -68 -08 2 24 2 24

2000-2010 -5 4 -02 3 30 2 33

2010-2020 -49 -0 1 4 15 246

2020-2030 -40 00 4 43 200

Якутск

1оды т» «С То °С Ьо=10 ч 5.

до 1976* -10 3 -3 0 2 20 120

1977-1980 -109 -3 1 2 14 2 14

1980-1990 -8 2 -2 7 2 33 2 33

1990-2000 -87 -1 9 2 46 2 46

2000-2010 -7« -1 1 2 62 2 62

2010-2020 -7 2 -05 2 73 2 73

2020-2030 -7 0 -03 2 76 2 51

Оймякон

Голы Тв "С То Ч" Ь„=П м 5»

до 1970* -165 -68 1 49 1 49

1971-1980 -16 5 -67 1 49 149

1980-1990 -161 -64 1 50 I 50

1990-2000 -16 3 -63 1 52 1 52

2000-2010 -16 2 -63 1 54 1 54

2010-2020 -16 0 -62 1 57 1 57

2020-2030 -13 7 -60 1 62 1 62

1 уой-Чяя

I оды и, ч 1 о °С Ьц=11 м 5.

до 1963* 83 28 1 70 1 70

1964-1970 -8 2 -2 7 1 72 1 72

1970-1980 -7 7 -2 4 1 90 190

1980-1990 -7 3 -2 0 1 95 1 95

1990-200« -6 7 1 5 1 98 1 98

2000-2010 -64 -1 3 2 II 2 И

2010-2020 -6 5 -1 2 2 14 2 14

2020-20"Ч) -64 -1 1 2 16 2 16

Мирный

Годы 1в Ч Го Ч Ь,-!! ч - 4„

40 1970* -7 8 -3 0 1 80 1 80

1971-1980 -8 1 -3 1 1 80 1 80

1980-1990 -7 4 26 1 86 1 86

1990-2000 -6 4 -1 8 1 92 1 92

2000-2010 -6 3 -1 6 1 95 1 95

2010-2020 -6 1 -14 198 I 98

2020-2030 -5 9 -1 2 2 11 2 11

> сгь-Мая

1 олы Гв, Ч Го Ч 110=10 м 4, 5

до 1972* -100 -2 9 1 60 1 60

1973-1980 99 -2 3 1 67 1 67

1980-1990 94 -1 9 1 71 1 "Ч

1990-2000 -8.2 -1 5 1 80 1 80

2000-2010 -8 2 -1 3 1 86 1 86

2010-2020 80 -10 1 95 1 95

2020-2030 -7.5 -0 8 2 12 2 08

Жнганск Витнм

Годы Та,°С 1о,Ч Н,=10м 4, £ Годы Тв, Ч 10,4 Н«=10м 4.

до 1967* -11 7 -40 141 1 41 до 1970* -5 4 -1 8 200 2 00

1968-1970 -И 6 40 140 1 40 1971-1980 -5 6 -18 200 200

1970-1980 -11 7 -4 0 1 41 1 41 1980-1990 -45 -1 2 2.27 2 27

1980-1990 -И 2 -3 6 150 1 50 1990-2000 -4 1 -09 2 33 2 33

1990-2000 -10 5 -3 1 1 57 1 57 2000-2010 -40 -0 6 2 52 2 52

2000-2010 -103 -2 8 1 63 1 63 2010-2020 -3 8 -03 2 67 2 67

2010-2020 -10 1 -2 8 1 65 1 65 2020-2030 -3 7 -0 1 2 78 2 55

2020-2030 -10 1 -2 7 1 67 1 67 Верхоянск

Тмксн 1 оды Те, "С Го °С

1 олы Тв, °С Го, "С 4т £„ Ь(,=11 м •»т ■9М

И,г Юм до 1969* -15 6 -7 0 1 42 1 42

до 1980* -13 1 -10 0 0 55 0 55 1970-1980 153 -7 0 1 45 1 45

1981-1990 -12 9 -9 8 0 65 0 65 1980-1990 -146 -6 8 1 53 1 53

1990-2000 12 9 -9 3 0 65 0 65 1990-2000 144 -6 7 1 59 1 59

2000-2010 -12 8 -9 2 0 65 0 65 2000-2010 -14 2 -66 1 62 1 62

2010-2020 -12 5 -91 066 066 2010-2020 -14 0 -65 1 64 1 64

2020-2030 -124 -91 066 066 2020-2030 -13 8 -63 167 167

Чокурдах Саскылах

Годы Гв Ч То °С 1 ч 4» Годы Тв Ч То «С Ь,,=10м £ 4«

то 1969* -13 9 -11 1 0 74 0 74 до 1980* -141 -8 3 0 79 0 79

1970-1980 -135 -10 7 0 77 0 77 1981-1990 -148 -8 2 0 82 0 82

1980 1990 -13 9 -11 0 0 79 0 79 1990-2000 -14 0 -8 1 0 84 084

1990-2000 -134 -10 7 084 0 84 2000-2010 -132 -8 0 0 87 0 87

2000 2010 -135 -10 7 0 85 0 85 2010-2020 -135 -7 8 0 89 089

2010-2020 -13 0 -10 4 0 86 0 86 2020-2030 -13 3 -7 7 0 91 091

2020-2030 -13 2 -104 086 0 86

Условные обозначения-

1972 * - год начала устойчивого повышения среднегодовой температуры воздуха (рубежный год).

То - температ} ра многолет немерзлых пород на Шубине (Ь0) нулевых толовых теплооборотов.

Тв - среднегодовая гемперату ра возду ха,

¡;т - глубина сезонного оттаивания, м; _ тубина сезонного промерзания, м

Рис. 5 Схематическая прогнозная карта реакции многолетнемерзлых пород на потепление климата, в различных районах республики Саха-Якутия к 2030 г.

1-3 Районы, где среднегодовая температура ММП (То) повысится менее чем на 1°С, а глубина сезонного оттаивания увеличится на 10-20 %

1 - Районы, где То повысится от -9 ■*- -1 1 до -8,5 » -10.5 °С, 2 - Районы, где То повысится от -7 т 9 до до-6,5 »-8,5 °С, 3 - Районы, ще То повысится от -5 - -7 до-4,5 т-6,5°С.

4 Районы, где То повысится на 1 -1,5 °С, (от -3 »-5 до -1,5 * -3,5 °С), а глубина сезонного оттаивания

увеличится на 10-20 %.

5 Районы, где То повысится на 1,5-2°С, (от-1 ->-3 до 0*--1,5°С), а глубина сезонного оттаивания увеличится на 20-30 %, однако разобщение слоя сезонного промерзания с ММП в этих районах происходить не будет.

6 Районы, где То повысится более чем на 2°С, (от 0 »-3 до 0--1 °С), а глубина сезонного оттаивания увеличится на 25-50 % и более. В период с 2010-2030 гг в этих районах будет наблюдаться разобщение слоя сезонного промерзания с ММП.

Глава 5 Оценка надежности геотехнических систем в условиях изменения термического режима многолетнемерзлых пород

В настоящее время существующие нормативные документы (СНиП 2 02 04-88; учитывают только сезонные изменения температуры воздуха и совершенно не предусматривают ее многолетних изменений Это приводит к завышению несущей способности оснований

Учет многолетнего изменения температуры воздуха, процесса в значительной мере случайного возможен только с позиций вероятностного подхода. Вероятностный подход к расчету геотехнических систем, под которым понимается геологическая среда и взаимодействующее с ней сооружение, состоит в следующем Тепловое и механическое взаимодействие сооружения с геологической средой трактуется как развивающийся во времени многомерный случайный процесс (Хрусталев, Пустовойт,1988). Число измерений процесса определяется числом ею выходных параметров. Если выходные параметры процесса не пересекают своих предельных значений, го считается что качество системы сохраняется, в противном случае оно утрачивается и происходит отказ Вероятность сохранения качества в течение периода эксплуатации называется надежностью системы а вся последовательность этой вероятности во времени функцией надежности. Аналитически функция надежности для зданий построенных по принципу I выражается следующим образом

Р ечр[-(2д) ]Гехр< Т) /2)/у ] (2)

где Р, - надежность основания в 1-тый год от начала эксплуатации здания характеристика безопасности в год

Характеристика безопасности для зданий на мерзлых грунтах определяется по методике, изложенной в монографии Л.Н.Хрусталева и Г.П.Пустовойта (1988). Она учитывает сезонные колебания температуры мерзлого грунта относительно своего среднегодового значения в .¡-тый год эксплуатации сооружения.

Таким образом, если известно как изменяется среднегодовая температура ММП1 (определялась математическим моделированием), то, воспользовавшись формулой (2), можно вычислить функцию надежности оснований зданий и оценить количество возможных деформаций этих зданий в будущем.

Для прогнозной оценки изменения надежности оснований было выбрано здание представитель, построенное по принципу I на столбчатом фундаменте в различных районах Якутии, для которых был сделан прогноз мерзлотных условий. Считалось, что здание возводится в 2000 г. В качестве исходных данных принималось глубина заложения фундамента 3 м, от подошвы слоя сезонного оттаивания, коэффициент запаса (надежно-

сти) к„ - 1,4. ширина здания 12 м. Все необходимые для расчетов характеристики принимались в соответствие с геологическими разрезами-представителями, характерными для того или иного района Якутии. Корректировка температур производилась каждые 10 лет. в соответствие с данными табл. 2. Результаты расчета, в виде графиков приведены на рис. 6.

Рис. 6 Изменение функции надежности во времени для различных районов республики Саха-Якутия

Дополнение функции надежности до единицы есть вероятность отказа за период от начала эксплуатации здания до текущего момента. Если эту вероятность выразить в процентах то она покажет число деформированных зданий от общего числа построенных на интересующий момент времени. В табл 3 приведены прогнозные данные о количестве возможных деформаций зданий, построенных в 2000 году в разных районах республики Саха-Якутии.

Таблица. 3

Возможное количество деформированных зданий от чиста введенных

в эксплуатацию в 2000 г, %

Год Чокурдах Тикси Саскылах Оймякон I Верхоянск Жшанск

2010 0.0 0,0 0,0 0,5 0,5 10,3 ^

2020 0.1 0.1 0,2 0,8 0,9 20,8

2030 0.1 0.2 0.3 к !'3 - М 30,5

Год Мирный Туой-Хая Усть-Мая Якутск Витим Чульман

2010 24.7 27,7 31.6 40,0 42,8 50 6

2020 43,8 48,2 53,3 58,7 67,3 76,1

2030 59,3 63,1 69,2 70,5 80,5 88,6

Из рассмотрения рис. 6 и табл. 3 следует, что интенсивность снижения надежности в связи с потеплением климата и как следствие рост деформаций зданий, в разных районах республики будут протекать не одинаково В арктических районах (Тикси, Чокур-дах. Саскылах) следует ожидать наименьших изменений надежности оснований и количества деформируемых зданий (менее 0.5%). В субарктических районах Восточной Якутии (Верхоянск, Оймякон), повышение среднегодовой температуры воздуха также несущественно отразится на изменении надежности оснований. К 2030 г число деформированных зданий от введенных в эксплуатацию в 2000 г, может составить здесь 1,3-1,5 %.

Потенциально опасными можно считать районы Центральной, Юго-Западной и Южной Якутии. Так в районах Жиганска более 30 %, а в районах Мирного, Туой-Хая, Усть-Маи. Якутска, Витима и Чульмана более 50 % зданий к концу периода прогноза выработают свою надежность, что может повлечь за собой их массовую деформацию и последующее разрушение. В таких условиях серьезной задачей инженерного мерзлотоведения является обеспечение надежной эксплуатации и увеличения срока службы зданий и сооружений.

Одним из возможных путей решения этой проблемы для вновь возводимых сооружений является увеличение коэффициента запаса (надежности) что предполагает увеличение площади опорной поверхности фундамента. Коэффициент запаса входи г в структуру формулы по расчету характеристики безопасности, и его увеличение, соответственно, увеличивает надежность основания. Таким образом, за счет повышения к„ можно компенсировать потерю несущей способности основания в результате многолетних изменений температуры воздуха.

Очевидно, что к„ повышается с увеличением срока службы здания. Кроме того, он будет зависеть от климата и интенсивности его потепления в данном районе, а также oт состава грунтов основания и типа фундамента. Результаты расчета коэффициента запаса для различных районов республики Саха-Якутия применительно к сводным разрезам и зданию представителю приведены в табл. 4

Таблица 4

Значения коэффициента запаса в зависимости от срока эксплуатации сооружения

_ „ ! 10 лет | 20 лет ! 30 лег Район 1 - - -- -н ; Коэффициент запаса

Чокурдах 1,40 , 1.40 | 1,40

Тикси 1,40 ' 1,40 | 1,40

Саскылах 1.40 1,40 ( 1.40

Оймякон 1,41 1,41 ; 1.42

Верхоянск 1.41 1 1.41 | 1.42

Жиганск 1.50 1,60 1,70

Мирный 1,58 1.75 1,93

Туой-Хая 1.58 1,77 1.95

Продолжение табл. 4

Как видно из табл. 4, при строительстве зданий в районах Саскылаха, Чокурдаха. Тикси, Верхоянска и Оймякона достаточно закладывать коэффициент надежности (запаса) 1,40-1,42, чтобы обеспечить безаварийную работу основания, в условиях потепления климата, до 2030 г. В районах расположения метеостанций Жиганск, Мирный и Туой-Хая следует задавать этот коэффициент равный уже 1,70-1.95 В районах Витима, Якутска, Усть-Маи и Чульмана, где прогнозируется наибольшие климатические и геокриологические изменения, закладываемый коэффициент надежности должен быть увеличен с 1,4 до 2.00-2,60, (т ев 1,5-2 раза).

Влияние состава грунтов основания и типа фундамента на величину надежности и соответствующий ей коэффициент запаса было исследовано на примере района Якутска Результаты расчетов приведены в табл 5

Таблица 5

Значения коэффициента запаса для зданий, расположенных в районе Якутска, при разных сроках их эксплуатации (здания введены в эксплуатацию в 2000 г.)

' Глубина заложе-

ния, считая от по- ]

Грунты

Фундамент

Срок эксплуатации, лет

дошвы слоя сезонного оттаивания, м

Столбчатый

Свайный

Пески Супеси

1,63

1.85

Суглинки и глины Пески

2,12 1.40

1.87

2,30

2.83

1,41

2^10_ 2,75 3.55 _ 1.41 "

Суглинки и глины ГТз 1.47 1,50

3 1.45 1.50 | 1,55

5 Все виды грунтов 1,40 1,41

1,40

Из рассмотрения данных табл. 5 следует, что по своей подверженности потере несушей способности в результате растепления основания грунты можно расположить в следующий возрастающий ряд, пески - супеси - суглинки и глины. В условиях потепления климата свайные фундаменты оказываются предпочтительнее столбчатых. Сопротивляемость фундаментов растеплению основания возрастает с увеличением глубины их заложения

В диссертации рассматриваются и возможные пути повышения надежности уже построенных зданий, одним из которых является подача холода в основания зданий в процессе их эксплуатации, для чего применяются разнообразные охлаждающие системы, использующие как естественный, так и искусственный холод.

Выводы:

1. На протяжении последних 30-40 лет на всей территории Якутии отмечается устойчивое повышение среднегодовой температуры воздуха. Положительный тренд среднегодовой температуры воздуха имеет значительную широтно-региональную изменчивость, от 0,01 °С/год на севере республики до 0,088 °С/год на юге.

2. При сохранении установленных тенденций к потеплению климата в первой трети XXI века, на территории Якутии будет происходить деградация ММП, которая выразится в повышение их среднегодовой температуры и увеличение мощности се-зонноталого слоя, а также в трансформации сезонного оттаивания в многолетнее в южных районах республики. Наиболее устойчивыми к потеплению климата являются районы, расположенные в Арктике и Субарктике, где современная среднегодовая температура ММП изменяется от -5 до -11 °С и ниже и где величина положительного тренда температуры воздуха минимальна (0,01 - 0,02 и 0,02 - 0,033 °С/год). Менее устойчивыми к потеплению климата, являются районы распространения ММП с температурами от -3 до -5 °С и где установлены тренды повышения среднегодовой температуры воздуха в пределах 0,02 - 0,033 °С/год. Неустойчивыми к потеплению климата являются районы, где современная среднегодовая температура ММП выше - 3 °С и установлены тренды повышения среднегодовой температуры воздуха более 0,033 °С/год.

3. Потепление климата негативно отразится на инфраструктуре Якутии и повлечет деформации сооружений. Наименьшее снижение надежности и деформации сооружений следует ожидать в северных районах республики (Тикси, Саскылах, Чо-курдах), наибольшее - в центральных и южных районах (Витим, Якутск. Усть-Мая, Чульман).

4. Деформации сооружений будут происходить в результате растепления грунтов основания, интенсивность которого будет зависеть от их состава. По своей подверженности потере несущей способности в результате растепления основания грунты можно расположить в следующий возрастающий ряд: пески - супеси - суглинки и глины. Сопротивляемость свайных фундаментов растеплению грутов основания выше, чем столбчатых, и возрастает с увеличением глубины их заложения.

5. Противостоять деформациям и разрушениям зданий возможно рядом способов: для вновь возводимых зданий за счет увеличения расчетного значения коэффициента надежности (запаса) по сравнению с нормированными значениями, для построенных - за счет дополнительно охлаждения основания при помощи специаль-

ных охлаждающих систем, использующих как естественный, так и искусственный холод.

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

1. Кауркин В.Д., Павлов А.В., Емельянова Л.В. Хрусталев Л.Н. Моделирование

мерзлотно-климатических изменений на территории Ямала в связи с глобальным потеплением климата // Тез. докл. Международ. конф. "Криосфера Земли как среда жизнеобеспечения". Пущино, 2003. с. 95-96,

2. Кауркин В.Д. Изменение надежности инженерных сооружений на территории республики Саха-Якутия в связи с глобальным потеплением климата - В кн.: Материалы Третьей конференции геокриологов России (в печати).

3. Хрусталев Л.Н., Гарагуля Л.С., Гордеева Г.И., Емельянова Л.В, Кауркин В.Д.

Прогноз среднегодовой температуры воздуха на территории республики Саха-Якутия по результатам авторетроспективного анализа // Криосфера Земли, 2002, т. VI. № 2, с. 66-74.

4. Хрусталев Л.Н., Емельянова Л.В., Кауркин В.Д, Усовершенствование методики

прогноза ожидаемых мерзлотно-климатических изменений на севере Западной Сибири // Криосфера Земли, 2003. т. VII, №2, с. 23-29.

5. Хрусталев Л.Н., Емельянова Л.В., Кауркин В.Д. Прогноз негативных геокриологических последствий потепления климата // Тез. докл. Международ конф "Криосфера Земли как среда жизнеобеспечения". Пущино. 2003. с. 122-123.

Отпечатано в отделе оперативной печати Геологического ф-та МГУ Тираж 12.0 экз. Заказ № 16

25.00

V » .

V j Í 2 2 и? m

lit I

8 y

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Кауркин, Василий Дмитриевич

Введение.

Глава 1 Состояние изученности вопроса.

1.1 Современное потепление климата.

1.2 Сценарии и модели предстоящих климатических изменений.

1.3 Влияние изменений климата на многолеггнемерзлые породы.

Глава 2 Характеристика природных условий республики Саха-Якутия.

2.1 Орогидрография.

2.2 Климат.

2.3 Растительный покров.

2.4 Геологическое строение.

2.5 Гидрогеологические условия.

2.6 Геокриологические условия.

Глава 3 Авторетроспективный анализ данных многолетних наблюдений за температурой воздуха.

3.1 Методика авторетроспективного анализа.

3.2 Прогноз изменения среднегодовой температуры воздуха на территории республики Саха-Якутия в первой трети XXI века.

Глава 4 Прогноз термического режима многолетнемерзлых пород на территории республики Саха-Якутия в связи с возможными изменениями температуры воздуха.

4.1 Постановка задачи.

4.2 Выбор исходных данных.

4.3 Результаты прогноза термического режима многолетнемерзлых пород на территории республики Саха-Якутия в первой трети XXI века.

Глава 5 Оценка надежности геотехнических систем в условиях изменения термического режима многолетнемерзлых пород.

5.1 Методика оценки надежности оснований инженерных сооружений.

5.2 Прогноз изменения надежности оснований инженерных сооружений на территории республики Саха-Якутия в первой трети XXI века.

5.3 Возможные пути управления надежностью многолетнемерзлых оснований в условиях потепления климата.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Прогноз термического режима многолетнемерзлых пород и оценка надежности геотехнических систем на территории Республики Саха-Якутия в связи с возможными климатическими изменениями"

По оценкам ряда исследователей (Антропогенные., 1987; Борисенков, 1990; Haigh, Pyle, 1982; Manabi, Wetherald, 1980; и др.) к середине XXI столетия повышение среднегодовой температуры воздуха может составить 1,5 - 7,0 °С и стать основной причиной изменений в природной среде.

Несомненно, особое значение проблема глобального потепления имеет для районов распространения многолетнемерзлых пород (ММП), так как природная среда высоких широт крайне чувствительна к изменениям климата. Повышение температуры воздуха может вызвать повсеместную деградацию ММП, занимающих около 2/3 территории России, и интенсификацию опасных для хозяйственной деятельности человека мерзлотно-геологических процессов, таких как термоэрозия, солифлюкция, термокарст и т.д. (Израэль и др. 1999, 2002; Павлов 1997; Гречищев 1997; и др.). Кроме того, при повышении температуры значительно изменяются прочностные свойства мерзлых пород, что может привести к массовым деформациям инженерных сооружений, построенных в криолитозоне, и как следствие - к значительному материальному ущербу (Хрусталев, Пустовойт 1993; Мельников и др. 1993; Хрусталев и др. 2002,2003; и др.).

Все это свидетельствует о том, что на сегодняшний день прогноз реакции многолетнемерзлых толщ на климатические изменения, а также оценка надежности оснований инженерных сооружений в условиях глобального потепления климата актуальна и имеет большое научное и практическое значение.

Цель и задачи исследований. Основной целью работы являлась оценка влияния потепления климата на термический режим многолетнемерзлых пород и устойчивость инженерных сооружений на территории республики Саха-Якутия. В соответствие с поставленной целью решались следующие задачи:

1. Используя разработанный на кафедре геокриологии геологического факультета МГУ метод авторетроспекгивного анализа, оценить современные изменения среднегодовой температуры воздуха в различных районах республики Саха-Якутия и выполнить их прогноз на ближайшие 30 лет.

3. Оценить изменения надежности оснований инженерных сооружений.

4. Рассмотреть возможные пути управления надежностью геотехнических систем в условиях потепления климата.

Научная новизна работы заключается в следующем: Разработана методика комплексной оценки изменений среднегодовой температуры воздуха и реакции многолетнемерзлых пород оснований инженерных сооружений на эти изменения, в результате чего:

На защиту выносятся следующие положения:

Повышение среднегодовой температуры воздуха, начавшееся в конце 60-х - начале 70-х годов прошлого века, фиксируется на сегодняшний момент на всей территории республики Саха-Якутия, и будет продолжаться в первой трети XXI века с интенсивностью от 0,011 до 0,088 °С/год. Повышение среднегодовой температуры воздуха вызовет деградацию ММП на территории республики Саха-Якутия, которая выразится в повышении их среднегодовой температуры и увеличении глубины сезонного оттаивания, кроме того, в южных районах республики приведет к трансформации сезонного оттаивания в многолетнее. Деградация ММП на территории республики Саха-Якутия приведет к снижению надежности оснований и деформациям зданий, которые к 2030 году составят 0,1-0,3% в северных районах республики и 80-90% в южных, от числа построенных в 2000 г.

Личный вклад автора. Диссертационная работа является частью коллективных исследований в рамках федеральной целевой научно-технической программы "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники", и проекта Российского Фонда Фундаментальных Исследований № 02-05-64331 "Реакция многолетнемерзлых грунтов на вариации современного климата и техногенез". Лично автором было проведено изучение и обобщение имеющихся на сегодняшний день представлений о динамики

3. Г климата и реакции многолетнемерзлых пород на возможные климатические изменения. Систематизирован обширный литературный и фондовый материал, касающийся исследуемой территории. Используя авторетроспекгивный анализ, были обработаны ряды метеорологических наблюдений по 40 метеостанциям, расположенным в разных районах республики Саха-Якутия и определены тренды повышения среднегодовой температуры воздуха. Для районов расположения 12 опорных метеостанций были произведены прогнозные геокриологические расчеты, позволившие установить изменения термического режима ММП в первой трети XXI века. Произведена оценка изменения надежности оснований зданий, возводимых в этих районах, и рассмотрены пути управления надежностью многолетнемерзлых оснований в условиях потепления климата.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались на международной конференции "Криосфера Земли как среда жизнеобеспечения" (г. Пущино, 2003), нашли отражение в 5 научных публикациях (3 статьях и 2 тезисах) и использовались при написании ряда научно-технических отчетов. В 2003 году, по теме исследований, в рамках проекта Российского Фонда Фундаментальных Исследований № 02-05-64331, автором был получен грант MAC (Молодые Аспиранты и Студенты).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы и 2 приложений. Содержит 135 страниц машинописного текста, включающих 20 таблиц, 30 рисунков и список использованной литературы из 110 наименований.

Заключение Диссертация по теме "Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение", Кауркин, Василий Дмитриевич

основные выводы:

1. На протяжении последних 30-40 лет на всей территории республики Саха-Якутия отмечается устойчивое повышение среднегодовой температуры воздуха. Положительный тренд среднегодовой температуры воздуха имеет значительную широтно-региональную изменчивость, от 0,01 °С/год на севере республики до 0,088 °С/год на юге.

2. При сохранении установленных тенденций к потеплению климата в первой трети XXI века, на территории Якутии будет происходить деградация ММП, которая выразится в повышение их среднегодовой температуры и увеличение мощности сезонноталого слоя, а также в трансформации сезонного оттаивания в многолетнее в южных районах республики. Наиболее устойчивыми к потеплению климата являются районы, расположенные в Арктике и Субарктике, где современная среднегодовая температура ММП изменяется от -5 до —11 °С и ниже и где величина положительного тренда температуры воздуха минимальна (0,01 - 0,02 и 0,02 - 0,033 °С/год). Менее устойчивыми к потеплению климата, являются районы распространения ММП с температурами от -3 до -5 °С и где установлены тренды повышения среднегодовой температуры воздуха в пределах 0,02 - 0,033 °С/год. Неустойчивыми к потеплению климата являются районы, где современная среднегодовая температура ММП выше — 3 °С и установлены тренды повышения среднегодовой температуры воздуха более 0,033 °С/год.

Тикси, Саскылах, Чокурдах), наибольшее - в центральных и южных районах (Витим, Якутск, Усть-Мая, Чульман). К потенциально опасным в отношение деформаций и разрушений зданий можно отнести две группы районов: 1) в пределах Лено-Вилюйского междуречья, где широко распространены высокотемпературные и поэтому неустойчивые толщи многолетнемерзлых пород, и 2) в пределах Приленского плато и Алданского нагорья, где установлен максимальный положительный тренд среднегодовой температуры воздуха (0,045 - 0,088 °С/год).

Деформации сооружений будут происходить в результате растепления грунтов основания, интенсивность которого будет зависеть от их состава. По своей подверженности потере несущей способности в результате растепления основания грунты можно расположить в следующий возрастающий ряд: пески - супеси - суглинки и глины. Сопротивляемость свайных фундаментов растеплению грунтов основания выше, чем столбчатых, и возрастает с увеличением глубины их заложения.

Противостоять деформациям и разрушениям зданий возможно рядом способов: для вновь возводимых зданий за счет увеличения расчетного значения коэффициента надежности (запаса) по сравнению с нормированными значениями, для построенных — за счет дополнительно охлаждения основания при помощи специальных охлаждающих систем, использующих как естественный, так и искусственный холод. Так, например, хорошо зарекомендовал себя способов охлаждения с помощью горизонтальных и вертикальных термосифонов. В последнее время находят применение на практике и так называемые тепловые насосы, использование которые, экономически наиболее выгодно в случае одновременного снабжения объектов теплом и холодом, что доказывают теоретические и экспериментальные работы, проводимые в Канаде, Норвегии и России.

Заключение

По итогам проведенных исследований можно сделать следующие

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Кауркин, Василий Дмитриевич, Москва

1. Алисов Б.П., Полтараус Б.В. Климатология. М. Изд-во МГУ, 1974. 298 с.

2. Аиисимов О.А. К оценке чувствительности вечной мерзлоты к изменениям глобального термического режима земной поверхности // Метеорология и гидрология. 1990, № 3, с. 40-46

3. Аиисимов О. А. Оценка микроклимата криолитозоны Евразии и распространение вечной мерзлоты в условиях глобального потепления // Метеорология и гидрология, 1994, № 9, с. 12-19.

4. Аиисимов О.А., Нельсон Ф.Э. Влияние изменений климата на вечную мерзлоту в Северном полушарии // Метеорология и гидрология, 1997, № 5, с. 71-80.

5. Аиисимов О.А., Нельсон Ф.Э., Павлов А.В. Прогнозные сценарии эволюции криолитозоны при глобальных изменениях климата в XXI веке // Криосфера Земли, 1999, т. 3, N 4, с. 15-25.

6. Аиисимов О.А., Поляков В.Ю. К прогнозу изменения температуры воздуха для первой четверти XXI столетия // Метеорология и гидрология, 1999, №2, с. 25-31.

7. Антропогенные изменения климата. / Под ред. М.И. Будыко и Ю.А. Израэля. JL, Гидрометеоиздат, 1987,406 с.

8. Балобаев В. Т. Геотермия мерзлой зоны литосферы севера Азии. Новосибирск. Наука, 1991 с. 193

9. Балобаев В. Т. О реконструкции палеотемператур многолетнемерзлых пород // Развитие криолитозоны Евразии в верхнем кайнозое. М., 1985. с. 129-136.

10. Балобаев В.Т., Дучков А.Д. Прогноз изменения теплового и фазового состояния криолитозоны Западной Сибири // Глобальные изменения природной среды. Изд-во СО РАН НИЦОИГГМ, Новосибирск, 1998, с. 1929.

11. Балобаев В.Т., Павлов А.В. Динамика криолитозоны в связи с изменениями климата и антропогенными воздействиями // Проблемы геокриологии. М., 1983, с 184-194.

12. Балобаев В.Т., Павлов А.В. Эволюция криолитозоны Западной Сибири13

Информация о работе

Кауркин, Василий Дмитриевич
кандидата геолого-минералогических наук
Москва, 2005
ВАК 25.00.08

Диссертация

Прогноз термического режима многолетнемерзлых пород и оценка надежности геотехнических систем на территории Республики Саха-Якутия в связи с возможными климатическими изменениями - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы