Когда говорят о таянии мёрзлых грунтов, на ум приходят последствия: провалы, покосившиеся дома на вечной мерзлоте, разрушенные дороги. Но проблема начинается раньше и глубже. Учёные доказали, когда мёрзлый грунт прогревается от −5 до +1 °C, он становится в 25–100 раз более проницаемым. Лёд в порах тает, внутри породы открываются каналы для воды и газов. Всё это происходит незаметно, пока грунт внешне выглядит стабильным.
В этой статье разбираем данные наблюдений из российских и зарубежных исследовательских центров, чтобы понять, что происходит с вечной мерзлотой при потеплении, почему её невозможно просто укрепить и что помогает замедлить разрушение.
Из чего состоят грунты вечной мерзлоты и как за ними наблюдают
В геологии вечная мерзлота — это почвы, в которых температура держится ниже 0 °C не менее двух лет подряд. Это не однородная промёрзшая масса, внутри — лёд, минеральная часть, органика, вода и пустоты. Их соотношение сильно различается от региона к региону, например:
- на арктическом побережье Аляски содержание льда в верхних метрах грунта может достигать 80%;
- в едомных отложениях Восточной Сибири, которые формировались десятки тысяч лет, лёд занимает от 50 до 90% объёма породы.
Чем больше льда, тем сильнее грунт меняется при оттаивании вечной мерзлоты.
Именно поэтому оценить состояние подземной толщи на глаз невозможно. Учёные отслеживают два ключевых параметра:
- температуру грунта на глубине от нескольких метров до 10–20 м — там она стабильнее, чем у поверхности;
- глубину сезонно-талого слоя — верхней части вечной мерзлоты, которая оттаивает каждое лето (в высоких широтах Арктики этот слой составляет всего 20–40 см, а в более теплых районах, например в Якутии, достигает 1–2 метров).
Критическим считается диапазон температур от −5 до +1 °C. Именно в нём мерзлота быстрее всего теряет устойчивость и меняет свои свойства. Как показывают данные наблюдений, процесс уже идёт. В северной Якутии и на Таймыре глубина протаивания вечной мерзлоты растёт на протяжении последних десятилетий. По данным российского подразделения CALM (глобальная сеть из 260 площадок, на которых учёные занимаются геокриологией), такой тренд зафиксирован на 69 из 71 мониторинговой площадке.
Читайте также: «Новые стандарты строительства на вечной мерзлоте утверждены в России»
Как грунты теряют устойчивость при таянии вечной мерзлоты
Разберем три процесса, из-за которых мерзлота теряет устойчивость.
Сезонно-талый слой становится глубже
Каждое лето верхний слой почвы вечной мерзлоты оттаивает, а зимой снова замерзает. Его называют сезонно-талым, или активным. Глубина этого слоя — один из главных показателей состояния мерзлоты, и именно её динамика говорит о том, что происходит с породами.
На Таймыре, например, средняя глубина активного слоя увеличилась с примерно 80 см в 1980-х до 96 см в 2000–2020-х годах. Тенденция — около 1 см в год. Чем глубже проникает сезонное протаивание, тем быстрее мерзлота теряет устойчивость, даже если на поверхности пока ничего не изменилось.
Мерзлота становится более проницаемой
Когда лёд внутри грунтов начинает таять, в породе появляются каналы для воды и газов. Вода переносит тепло вглубь и ускоряет процесс, а метан и углекислый газ, которые тысячелетиями были заперты в толще, получают выход на поверхность.
К чему это приводит на практике, показало исследование Университета Массачусетса. На севере Аляски подземный сток через оттаивающий грунт растёт, сезон таяния вечной мерзлоты растянулся до октября, а объём древнего углерода, который реки выносят в океан, увеличился в разы. Так оттаивание запускает цепную реакцию: больше воды внутри породы — больше таяния — больше выбросов — больше потепления.
Разрушения происходят резко
Мерзлота не всегда разрушается постепенно. Одно из характерных явлений — регрессивные термоцирки. Так называют оползнеподобные обвалы, которые возникают при резком оттаивании грунта. Поверхность может проседать за один сезон, меняя рельеф на десятки и сотни метров.
По данным исследования Университета Иллинойса, восстановление растительности после таких обвалов занимает от десяти лет в низких широтах Арктики до столетия в высокоарктических и высокогорных районах. При этом возвращение зелени не означает, что восстановилась сама мерзлота.
Читайте также: «Мониторинг мерзлоты быстрыми методами — разработка учёных»
Дома на вечной мерзлоте только часть проблемы
Деградация промерзших грунтов затрагивает инфраструктуру, меняет углеродный баланс, гидрологию и экосистемы целых регионов.
Мерзлота — один из крупнейших резервуаров углерода на планете, который содержит около 1700 млрд тонн, это втрое больше, чем во всей атмосфере Земли. Пока грунт остается замёрзшим, этот углерод законсервирован. Сегодня арктическая тундра уже перестала быть поглотителем углерода и превратилась в его источник. Среднегодовые выбросы от пожаров в регионе составляют около 207 млн тонн углерода.
Меняется и облик самой Арктики. В 200 реках Аляски вода за последнее десятилетие стала оранжевой. Из тающей мерзлоты высвобождаются железо и другие металлы, которые повышают кислотность и угрожают экосистемам. Береговая линия тоже становится уязвимее. В Чукотском море сезон защитного припайного льда сократился на 57 дней, в море Бофорта — на 39 дней за период с 1996 по 2023 год. Без ледового щита берега, сложенные мёрзлыми породами, разрушаются быстрее.
Все эти процессы ставят один практический вопрос: можно ли замедлить деградацию мерзлоты — и если да, то как?
Так можно ли укрепить вечную мерзлоту
Слово «укрепить» — это иллюзия. Мерзлоту нельзя сделать снова твёрдой как отремонтировать фундамент. На практике задача иная: не вернуть мерзлоту в прежнее состояние, а замедлить её деградацию там, где это возможно.
Сегодня основной инструмент — мониторинг. В России с 2023 года ААНИИ разворачивает государственную систему фонового наблюдения за мерзлотой. На начало 2026 года работают 78 пунктов в 12 регионах — от Шпицбергена до Чукотки. Каждый пункт — это скважина глубиной 25 метров с 32 датчиками, которые несколько раз в сутки передают данные о температуре грунта на разных горизонтах. Полная сеть из 140 пунктов ещё формируется.
«В ближайшие сотни лет глобально мерзлота не разрушится, хотя будет происходить перестройка этой системы. За ней надо внимательно наблюдать, своевременно и правильно реагировать на изменения», — отмечает директор ААНИИ Александр Макаров.
Параллельно тестируются и локальные инженерные решения. В арктических городах — Норильске и Салехарде — применяют термостабилизаторы: устройства, которые используют зимний холод для охлаждения грунта под зданиями. Это не укрепление мерзлоты в широком смысле, а точечная стабилизация температуры в основании конкретных строений. Такие меры помогают защитить инфраструктуру, но не решают проблему деградации мерзлоты как геологической системы.
На уровне ландшафта ученые говорят о другом наборе мер: сохранение растительного покрова, контроль дренажа и снегонакопления, ограничение вмешательства в поверхностные условия.
А как обстоят дела с мерзлотой в вашем регионе? Если вы работаете в Арктике, сталкивались с последствиями деградации мерзлоты или участвуете в мониторинге, расскажите в комментариях. Нам важен ваш опыт.
