Научная статья на тему 'Влияние климатических изменений на транспортную инфраструктуру в Арктической зоне и на территориях распространения вечной мерзлоты'

Влияние климатических изменений на транспортную инфраструктуру в Арктической зоне и на территориях распространения вечной мерзлоты Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

CC BY
2742
279
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
КЛИМАТ / CLIMATE / ВЕЧНАЯ МЕРЗЛОТА / PERMAFROST / АРКТИКА / ARCTIC / ТРАНСПОРТНАЯ ИНФРАСТРУКТУРА / TRANSPORT INFRASTRUCTURE / БЕЗОПАСНОСТЬ / SAFETY

Аннотация научной статьи по наукам о Земле и смежным экологическим наукам, автор научной работы — Воронцова С.Д.

Дан аналитический обзор существующих методов оценки рисков для объектов транспортной инфраструктуры от опасных климатических изменений в Арктической зоне и на территориях распространения многолетней (вечной) мерзлоты. Сформулированы результаты анализа эффективности и достаточности технических и инженерных решений, направленных на обеспечение безопасности исследуемых объектов транспортной инфраструктуры в прогнозируемых условиях.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Influence of climate change on functioning of transport infrastructure objects in Russian Federation’s Arctic zone and in the territories affected by permafrost

The article provides an analytical overview of existing risk evaluation methods for transport infrastructure objects from dangerous climate changes in the Arctic zone and the territories affected by permafrost. Analysis of Russian and international scientific papers regarding proposed modern mechanisms of adapting infrastructure objects to climate change in the Arctic conditions and in the territories affected by permafrost is offered. Results of efficiency and sufficiency analysis of technical and engineering solutions aiming to ensure safety of studied transport infrastructure objects under forecast conditions are formulated.

Текст научной работы на тему «Влияние климатических изменений на транспортную инфраструктуру в Арктической зоне и на территориях распространения вечной мерзлоты»

Влияние климатических изменений на транспортную инфраструктуру в Арктической зоне и на территориях распространения вечной мерзлоты

С. Д. Воронцова,

первый вице-президент ГК «Транспортная интеграция»

на территории россии темпы изменения климата превышают средне-глобальные масштабы. особую озабоченность вызывает воздействие климатических изменений на транспортную инфраструктуру в районах распространения вечной мерзлоты, поскольку климато-обусловленное уменьшение несущей способности грунтов и развитие деструктивных геоморфологических процессов могут привести (а в ряде регионов уже привели) к нарушению эксплуатационных условий и разрушению транспортных объектов.

Комплексные оценки природных и социально-экономических последствий изменения климата в Арктической зоне (рис. 1) и в районах распространения многолетней (вечной) мерзлоты на территории России содержатся в работах, подготовленных Росгидрометом. В них Арктика выделена в особый регион, где изменения климата происходят наиболее быстро [1, 2].

тенденции изменения климата в Арктике и на территориях распространения многолетней (вечной) мерзлоты

По данным Росгидромета, за период 1976-2015 гг. среднегодовая температура на территории России увеличивалась

рис. 1. Границы арктической зоны рФ

со скоростью 0,45 °С за 10 лет. Наибольшие изменения произошли в Восточной Сибири и на Дальнем Востоке, особенно в северных частях этих регионов, расположенных в криолитозоне (на территории, полностью или частично покрытой многолетнемерзлыми грунтами), где потепление составило до 0,8 °С за 10 лет, а на Таймыре — до 1 °С за 10 лет.

Наиболее существенные сезонные изменения температуры отмечались весной (средний по России тренд 0,59 °С за 10 лет) и осенью (0,48 °С за 10 лет). Весенние и осенние значения температуры наиболее сильно повышались в северных районах Восточной Сибири и на Дальнем Востоке, где тренд составляет от 0,8 до 1 °С за 10 лет, а в отдельных очагах превышает 1 °С за 10 лет. Таким образом, самое интенсивное потепление воздуха наблюдается в переходные сезоны (весна и осень). Потепление воздуха весной в совокупности с умеренным повышением температуры воздуха летом создает предпосылки для увеличения глубины сезонного оттаивания многолетней (вечной) мерзлоты.

В России преобладает умеренное увеличение годовой суммы осадков со средней интенсивностью 2 % за 10 лет, лишь в немногих регионах Сибири и Дальнего Востока скорость роста превышает 5 % за 10 лет. В зимний период наблюдается уменьшение осадков в Якутии, на Чукотке и в Средней Сибири,

Зеаеее*1еглтЗер1етЬег2015. Эеа ¡се е*1егл ¡п ЭергетЬег 2014. Эеа ¡се е*1егШп 5ер1етЬегЭ013. Эеа ¡се ещет т Зер1етЬег 2012. РготгаОС РготЩК. РготМ5ЮС. РготуЗЮС.

Беа ¡се е*1еп1 ¡п Бе^етЬег 2011. Беа ¡се ех1егИ ¡п 5ер(ет^с 2010. Беа ¡се еЯет ¡п 5ер1етЬег 2009. Беа ¡се ех1еп! ¡п 5ер1етЬег 2008.

Пип №ЮС. Г г-снп I. .1 ОС Ргот№ЮС. ГготШ0£.

Зеасеех1еп1тЗер1етЬес2007. Эеа ¡се ех1ет ¡п Зер1етСег 2006. Эеаюе ех1егИт Зер1етЬег2005. Эеа ¡се ех1ег1 ¡п 5ер1етЬег 2002

Пип1..1.1С.С. Пот I.'О'. Г|Ц--| 1. ■..I."'. Гг.у-.^Х

рис. 2. минимальная область распространения морских полярных льдов в северном полушарии по данным спутниковых наблюдений NOAA в 2002-2015 гг. (спутниковые данные NOAA http://www.arctic. noaa.gov/detect/ice-seaice.shtml)

а также вдоль всего Арктического побережья к востоку от Ямала. Весной во всех регионах имеет место наибольший рост осадков со средней скоростью 5,8 % за 10 лет, в Восточной Сибири — до 15-20 % за 10 лет.

В криолитозоне увеличение осадков происходит преимущественно в летний сезон, что приводит к увеличению влажности и теплопроводности грунта, а также к более глубокому сезонному протаи-ванию многолетнемерзлых грунтов.

За последние годы некоторое уменьшение зимних осадков в средних широтах отмечается в Восточной Сибири и на Чукотке, небольшое увеличение — на севере Западной Сибири. Спутниковые данные отражают значительные изменения снежного покрова, площадь распространения которого на севере России в весенний период быстро сокращается. Продолжительность залегания снежного покрова уменьшается в среднем по России на 1,84 дн. за 10 лет, на Чукотке и на севере Камчатки — до 7,48 дн. за 10 лет.

Продолжительность снежного периода и высота снежного покрова определяют условия эксплуатации временных зимних дорог (зимников), по которым осуществляется доставка грузов автотранспортом во многие поселки и города Арктической зоны России. Увеличение высоты снежного покрова ведет к росту затрат на расчистку автомобильных и железных дорог, взлетно-посадочных полос и других объектов транспортной инфраструктуры. Уменьшение

высоты снежного покрова способствует ослаблению его теплоизолирующего влияния в холодный период года и повышению температуры грунта, что ведет к оттаиванию вечной мерзлоты.

В результате многочисленных наблюдений выявлены значительные изменения элементов природной среды в Арктической зоне РФ и в области распространения многолетнемерзлых грунтов. В совокупности эти данные подтверждают тенденции глобального изменения климата.

За последние годы четко прослеживается тенденция уменьшения площади распространения морских полярных льдов. Изменения конфигурации морских льдов в период, когда они достигают наименьшей площади в Арктическом бассейне, показано на рис. 2. Прямое следствие этих изменений — увеличение безледного периода и улучшение условий навигации вдоль трассы Северного морского пути (СМП). Согласно прогнозам, к концу XXI в. навигационный период по трассе СМП увеличится до четырех — шести месяцев, что позволит сократить расходы на ледокольное сопровождение судов [3, 4].

Увеличение продолжительности безледного периода ведет к усилению береговой эрозии. Льдистые морские берега, протяженность которых составляет более трети побережья Восточной Сибири, отступают со скоростью от 0,5 до 25 м/год. В последние десятилетия на побережье моря Лаптевых ско-

рость разрушения и отступания берегов увеличилась в 1,5-2 раза по сравнению со среднемноголетней нормой.

Влияние разрушительных процессов испытывают на себе населенные пункты, объекты транспортной инфраструктуры и средства навигационного обеспечения, расположенные на побережье северных морей.

Вследствие потепления климата, увеличения глубины сезонного оттаивания прибрежных участков и сокращения площади морских льдов возрастает штормовая активность, играющая главную роль в разрушении берегов [5]. Быстро развиваются овраги и провалы, интенсифицируются оползни, разрушаются склоны даже на большом удалении от берега. Эти процессы, сопутствующие отступанию берегов, весьма опасны для транспортной инфраструктуры: они охватывают значительные площади, распространяясь с высокой скоростью вглубь суши.

Область распространения многолетней (вечной) мерзлоты в России занимает около 11,3 млн км2, что составляет почти 65 % территории страны (рис. 3). На этой территории проживают около шести миллионов человек (почти 4 % населения РФ).

К многолетнемерзлым грунтам, которые называют вечной мерзлотой, относят грунты, находящиеся ниже уровня нулевых отметок, если их температура в течение двух или более лет остается отрицательной. В России многолетне-мерзлые грунты имеют сплошное распространение на площади 7 млн км2, прерывистое — 1,8, островное и редкоо-стровное — на площади 2,5 млн км2.

По данным многолетних наблюдений, температура многолетнемерзлых грунтов повсеместно увеличивается, за последние годы на многих участках — на 1,5-2 °С. На севере европейской территории России площадь приповерхностной вечной мерзлоты сокращается, а в южных районах островного распространения она полностью оттаяла.

Для России состояние многолетне-мерзлых грунтов имеет важное значение. Это связано с несколькими причинами:

1) безопасность и надежность эксплуатации объектов транспортной инфраструктуры, расположенных на территории вечной мерзлоты, напрямую зависят от несущей способности многолетне-мерзлых грунтов, которая уменьшается с ростом температуры (оттаивание вечной

мерзлоты приводит к частичному или полному разрушению объектов транспортной инфраструктуры);

2) многочисленные деструктивные геоморфологические процессы, развивающиеся при оттаивании многолетнемер-злых грунтов (оползни, береговая эрозия, термокарстовые просадки и др.), ведут к изменению гидрологического режима, заболачиванию почвы, гибели леса;

3) в результате таяния многолетне-мерзлых грунтов усиливается эмиссия парниковых газов, особенно метана, что негативно влияет на изменение климата.

влияние климатических изменений на транспортную инфраструктуру

На территории Арктической зоны РФ и зоны распространения многолетней (вечной) мерзлоты расположено множество инфраструктурных объектов, играющих важную роль в транспортной системе страны: морские и речные порты, аэропорты, автомобильные и железные дороги. В связи с климатическими изменениями и их последствиями, в частности с оттаиванием многолетней мерзлоты, значительная часть объектов транспортной инфраструктуры, расположенных на указанных территориях, подвержена риску полной или частичной утраты функциональности.

Через морские порты Арктического и Дальневосточного бассейнов проходит треть экспортно-импортных и каботажных грузов России. В 2016 г. через морские порты этих бассейнов было перевалено 235,2 млн т грузов. Операторы морских терминалов Арктического бассейна перегрузили в 2016 г. 49,7 млн т грузов (+40,6 % по сравнению с 2015 г.). Увеличился объем перевалки сухогрузов до 26,6 млн т (+6,6 %) и наливных грузов до 23,1 млн т (в 2,2 раза). Наиболее высокими темпами вырос грузооборот порта Мурманск — до 33,4 млн т (в 1,5 раза) и порта Варандей — до 8 млн т (+21,6 %).

В морских портах Дальневосточного бассейна грузооборот увеличился до 185,5 млн т (+8,3 %), из них сухогрузов — до 111 млн т (+13 %), наливных грузов — до 74,5 млн т (+2,1 %). Грузооборот порта Восточный вырос до 68,5 млн т (+5,2 %), Ванино—до 30,2 млн т (+11,6 %), Находка — до 23,3 млн т (+9,4 %), Пригородное — 16,4 млн т (+2,4 %), Владивосток — до 14,3 млн т (+11,2 %), Де-Кастри — до 11,5 млн.т (+10,4 %), Посьет — до 8,2 млн т (+26,6 %).

Основные направления деятельности портов в арктической зоне и областях, находящихся под влиянием вечной мерзлоты, — это транспортировка добываемых на территории России углеводородов, лесоматериалов, горнорудной продукции, бункеровка топлива, доставка генеральных и проектных грузов. Северные и восточные порты отличают сложные условия их эксплуатации и малый период навигации. Северные порты играют важную роль в социально-экономическом развитии арктических регионов страны, так как через них осуществляется северный завоз.

За последние годы наблюдается рост грузопотоков по трассе СМП. Это необходимо для обеспечения деятельности многих крупных российских компаний: Норильского горно-металлургического комбината, ПАО «Газпром», ПАО «НК „Роснефть"», ПАО «Лукойл», ПАО «НО-ВАТЭК», ЗАО «Росшельф» и др.

Основные порты СМП, относящиеся к арктическому бассейну, — Игарка, Дудинка, Диксон, Тикси, Певек, Провидения. В акватории СМП грузовые операции осуществляются помимо морских портов в 19 портопунктах, расположенных на побережье и островах. В акватории СМП расположен порт Са-бетта, который обеспечит эффективное освоение Южно-Тамбейского газокон-денсатного месторождения. Рост объемов перевозок по трассе СПМ связан с этапами освоения Южно-Тамбейского газоконденсатного месторождения и

вовлечения в разработку углеводородного сырья месторождений Ямала.

Сегодня к основным сдерживающим факторам интенсивного использования СМП относится сложная ледовая обстановка. Продолжительная и суровая зима при коротком и холодном лете обусловливает большую ледовитость арктических морей, что служит главным препятствием для прохода судов на многих участках трассы СМП. Наиболее трудные условия плавания складываются в районах больших скоплений тяжелых льдов (Таймырского и Айонского ледовых массивов), которые до конца не тают даже в самые теплые месяцы. На таких участках проводка судов возможна только с помощью ледоколов.

На внутренних водных путях, расположенных в Арктической зоне РФ и на территории распространения многолетней (вечной) мерзлоты, насчитывается 61 речной порт, шесть из них входят в Арктическую зону РФ.

На территории вечной мерзлоты РФ находится около 20 аэропортов, из них семь — в Арктической зоне. Относительно авиационных перевозок отмечается следующее:

• недостаточное развитие аэропортов тех арктических городов и поселков, где авиация является основным видом транспорта;

• высокий процент износа взлетно-посадочных полос, светосигнального оборудования, наземной и авиационной техники;

• нехватка парка малой авиации, отсутствие серийного выпуска самолетов малого размера, соответствующих спросу на перевозки и условиям эксплуатации в арктических районах.

Для сохранения сети аэродромов региональных и местных воздушных линий в Арктике созданы семь федеральных казенных предприятий, выполняющих функции заказчика по реконструкции аэродромов. В перспективе основными арктическими авиаузлами для магистральных и международных линий станут аэропорты Мурманска, Архангельска и Анадыря. Важное значение для региональных перевозок будут иметь аэропорты Нарьян-Мара, Салехарда, Норильска, Хатанги, Тикси и Певека. Получит развитие сеть малых аэропортов с взлетно-посадочными полосами для грузопассажирских перевозок в районы Арктики.

В Арктической зоне РФ и на территориях многолетней мерзлоты расположены железнодорожные магистрали, которые обеспечивают доставку грузов в северные регионы и в морские порты для экспорта углеводородов и горнорудной продукции, а также осуществляют пассажирские перевозки. В перспективе планируется развитие сети железных дорог в северных регионах за счет реализации проектов «Белкомур» и «Северный широтный ход», а также строительства в Дальневосточном федеральном округе нового участка железной дороги до Магадана для транспортировки грузов в морские порты Охотского моря (рис. 4).

Протяженность автомобильных дорог в рассматриваемых зонах составляет 79 тыс. км, из которых на долю федеральных дорог приходится 8 %. На федеральных автомобильных дорогах (Р-21 «Кола», Р-297 «Амур», А-331 «Вилюй», А-360 «Лена», А-381 подъезд к аэропорту г. Нарьян-Мара и др.) имеются отдельные участки, проходящие по территориям распространения многолетней мерзлоты прерывистого и островного типов. Эти участки автомобильных дорог и мостовые переходы на них наиболее уязвимы при возникновении чрезвычайных ситуаций, связанных с климатическими изменениями.

В перспективе планируется развитие сети автомобильных дорог за счет создания новых автодорожных коридоров «Северо-Запад — Сибирь» и «Северо-Восток — Полярный Урал», строительства ответвлений транспортного коридора «Запад — Восток», строительства новых автодорог в рамках реали-

Рис. 4. Приоритетные проекты развития железных дорог в Арктической зоне РФ и на территориях многолетней мерзлоты

зации проекта «Промышленный Урал — Полярный Урал» (рис. 5).

На объекты транспортной инфраструктуры оказывают влияние как значения климатических факторов (температуры воздуха, количества осадков, числа переходов температуры через точку замерзания, экстремально низких и высоких значений температуры и др.), так и деградация многолетнемерзлых грунтов, обусловленная изменением климата.

Опасные геокриологические процессы в криолитозоне — термокарст, термоэрозия, образование наледей, пучение, курумы, массовые смещения оттаивающего грунта на склонах. Основные воздействия опасных геокриологических процессов на объекты транспортной инфраструктуры можно разделить на три группы:

1) давление на воспринимающую поверхность транспортных сооружений, обусловленное подвижками крупных массивов грунта (оползнями, куру-мами и др.);

2) формирование пустот в грунте, что ведет к существенному изменению напряженно-деформированного состояния транспортного объекта или его фундамента (термокарст, эрозионные процессы, карст и др.);

3) нарушение полотна автомобильных и железных дорог, покрытий аэродромов, инфраструктуры морских и речных портов (наледи, затопление и др.) [6, 7].

В последние десятилетия площадь распространения деструктивных криогенных процессов расширяется. Это выражается в разрушении дорожных покрытий и коммуникаций, деформациях

Рис. 5. Перспективы развития сети автомобильных дорог в Арктической зоне РФ и на территории вечной мерзлоты

насыпей, фундаментов сооружений, в увеличении зон заболачивания.

Возможные последствия климатических изменений для рассматриваемых объектов транспортной инфраструктуры приведены в таблице.

Приведенные в таблице опасные природные процессы служат причиной рисков полной или частичной утраты функциональности объектов транспортной инфраструктуры в связи с прогнозируемыми климатическими

изменениями и их последствиями, в частности с оттаиванием многолетней (вечной) мерзлоты. Вечномерзлые грунты обладают высокой несущей способностью, но при оттаивании она снижается, вследствие высокой суммарной влажности происходят осадки и просадки, появляются участки земли, которые сдвигаются или затапливаются. При таянии вечной мерзлоты значительно возрастает береговая эрозия, которая усиливается из-за сокращения длитель-

ности ледового периода и связанного с этим удлинения периода волнового воздействия на берега арктических морей. Это представляет угрозу для портов и подходов к ним.

В условиях глобального потепления ледовые условия плавания по СМП улучшились, появилась возможность плавания по высокоширотным трассам к северу от таких арктических архипелагов, как Земля Франца-Иосифа, Северная Земля, Новосибирские острова. Од-

Бозможные последствия изменения климата для функционирования объектов транспортной инфраструктуры

Изменения Последствия

Автомобильные дороги Железные дороги Порты, БПП и аэропорты

Температура

- Повышение значений средней температуры;

- периоды аномальной жары / засухи;

- учащение смены теплых / холодных дней

- Деградация

и таяние вечной мерзлоты;

- сокращение площади арктических льдов

Тепловая нагрузка на покрытие / износ; колейность; термическое повреждение мостов; более частые оползни в горах; сокращение сроков эксплуатации; рост потребности в охлаждении (при перевозке пассажиров / грузов) и, следовательно, в топливе; сокращение интервалов между ремонтными работами; увеличение расходов на строительные и ремонтные работы; изменение спроса

Деформация дорог; сокращение количества дней, пригодных для перевозок; нестабильность склонов и разрушение насыпей; ограничение грузовых и пассажирских перевозок

Деформация путей; перегрев / сбои в работе объектов инфраструктуры и подвижного состава; пожары на откосах и отказ оборудования; проблемы с электроникой и сигнальными устройствами; ограничение скорости; сокращение срока эксплуатации оборудования; рост потребностей в охлаждении / топливе; сокращение интервалов между ремонтными работами; рост расходов на строительные и ремонтные работы; изменение спроса

Повреждение путей; ненадежность склонов и разрушение насыпей; ограничения грузовых и пассажирских перевозок

Повреждение инфраструктуры, оборудования и грузов; рост энергопотребления для охлаждения грузов; понижение уровня воды и ограничение внутренней навигации; уменьшение полезной нагрузки авиационного транспорта; потепление приведет к снижению расходов на уборку снега / льда и удлинению периода строительных работ

Нарушение инфраструктуры морских портов и аэропортов; увеличение срока навигации по СМП; сокращение протяженности маршрутов на СМП / сокращение расходов на топливо при увеличении расходов на вспомогательное обслуживание

Осадки

Изменение интенсивности / частоты экстремальных осадков (наводнения и засухи)

Затопление; учащение оползней, случаев разрушения склонов и земляного полотна и отказов оборудования; воздействие на узловые объекты (например, на мосты); ухудшение видимости, приводящее к увеличению числа аварий; учащение схода грязевых потоков; задержки; изменение спроса

Затопление, размывание мостовых опор, проблемы с дренажными системами и туннелями; оползни; затопление подземных объектов; разрушение насыпей / земляных сооружений; эксплуатационные проблемы; задержки, изменение спроса

Затопление наземной инфраструктуры; повреждение грузов и оборудования; ограничение навигации на внутренних водных путях вследствие засухи

Ветры/грозы

Уровень моря/штормы

Изменение среднего уровня моря; усиление разрушительной силы штормов / штормовых нагонов; изменение силы и направления волн

Повышение опасности затопления и эрозии прибрежных районов с причинением ущерба автомобильным дорогам; временное затопление, невозможность использования дорог во время штормовых нагонов

Подмыв мостовых опор, повреждение объектов инфраструктуры / контактных сетей, ограничение / перебои в эксплуатации железных дорог, затопление насыпей / земляных сооружений

Повреждение инфраструктуры / грузов в результате затопления и усиления волн; увеличение расходов на строительство и обслуживание портов; заиление портовых / судоходных каналов; воздействие на ключевые транзитные пункты (например, на Панамский канал); перемещение людей / предприятий, страховые проблемы

нако вследствие разрушения островных ледников участилось появление айсбергов, что увеличивает риск для морских перевозок и добычи углеводородов на арктическом шельфе.

Приведем прогнозируемые изменения свойств ледяного покрова в Арктической зоне РФ:

• средняя толщина ледяного покрова уменьшится, главным образом из-за исчезновения двухлетних льдов;

• вследствие незначительного опреснения верхнего слоя океана несущественно изменятся прочностные свойства морского льда;

• несколько возрастет вероятность сильных сжатий льда, особенно в прибрежных зонах и ледяных массивах из-за усиления ветров;

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

• увеличится торосистость ледяного покрова вследствие усиления ветровой активности;

• сохранится вероятность появления айсбергов в северных частях арктических морей.

Таким образом, по трассам СМП изменится пространственное распределение льдов, они будут отступать в северные районы Арктики в летний период, что сопряжено с расширением временных рамок навигационного периода. Это сделает более доступными для плавания высокоширотные трассы и будет способствовать созданию условий для круглогодичной навигации на трассах СМП.

Климатические и ледовые условия на трассе СМП в значительной степени определяют:

• проектные решения для новых транспортных и ледокольных судов;

• выбор оптимальных судоходных трасс, обеспечивающих безопасное и наименее затратное мореплавание;

• сохранение контроля РФ над плаванием судов в пределах своей экономической зоны (в соответствии со ст. 234 Конвенции ООН по морскому праву), позволяющего в определенной степени компенсировать издержки на содержание российских атомных ледоколов за счет ледового сбора.

При проектировании арктических транспортных судов необходимо учитывать возможные изменения климата.

Сохранение положительного тренда температуры в вековом масштабе изменения климата следует рассматривать как фактор, требующий учета при проектировании объектов транспортной инфраструктуры. Для береговых

сооружений важны такие прогнозы, как повышение уровня моря, рост числа и интенсивности штормов, увеличение продолжительности безледного периода в прибрежной зоне, что будет способствовать более интенсивному разрушению берегов и угрожать инфраструктуре.

К 2030 г. ожидается рост на 15-20 % опасных природных явлений и рисков потери функциональности рассматриваемых объектов в связи с климатическими изменениями [8-10]. Высокая степень риска отмечается для морских и речных портов, аэродромов, отдельных участков железных и автомобильных дорог, расположенных в Арктической зоне РФ. Для обеспечения устойчивого и надежного функционирования этих объектов необходимы непрерывный мониторинг геологических и гидрометеорологических процессов в зоне их тяготения, контроль динамики их воздействия на элементы транспортных сооружений.

Основной способ адаптации транспортных сооружений к прогнозируемым климатическим изменениям — термостабилизация грунтов в криоли-тозоне с применением различных технических решений: вентиляционных каналов в насыпях, термосифонов, винтовых свай, изолирующих слоев, оригинальных конструкций свайно-эстакад-ных мостовых и других транспортных сооружений с различными пролетными строениями на винтовых свайных фундаментах с системой аккумуляции холода и др. [11-15]. Они различаются:

• по принципу работы: испарительные (двухфазные) и конвективные (газовые, жидкостные и газожидкостные);

• типу используемого теплоносителя (хладагента): газовые (воздушные), жидкостные, парожидкостные (двухфазные), газожидкостные (эффект газлифта);

• материалу изготовления: из углеродистой и нержавеющей стали и из алюминиевых сплавов, в отдельных случаях используются полиэтиленовые трубы;

• конструктивным особенностям.

Возможные сценарии адаптации

объектов транспортной инфраструктуры в части морских и речных портов к прогнозируемым климатическим изменениям сводятся к инженерным и техническим решениям: проведению мероприятий по берегоукреплению, расчистке и защите дна акваторий и

подходных каналов, созданию условий для искусственной мелиорации и др. Такие мероприятия достаточно дороги, они требуют проведения инженерных изысканий, разработки проектной документации, использования специальной техники. Минимизировать затраты на меры адаптации к климатическим изменениям можно, если использовать современные методы мониторинга и прогнозирования климатических изменений, в частности с помощью автоматизированных систем контроля технического состояния сооружений, их планово-высотного положения, термометрических измерений.

Рекомендации

На основе анализа влияния климатических изменений на функционирование объектов транспортной инфраструктуры и изучения опыта строительства транспортных сооружений в криолитозоне сформулирован ряд рекомендаций.

Прогнозировать климатические изменения для оценки надежности функционирования объектов транспортной инфраструктуры в условиях многолетней мерзлоты необходимо с учетом влияния на климат выделения метана в результате таяния многолетнемерзлых грунтов на заболоченных территориях, выделения аэрозольных частиц при сгорании тех или иных видов углеводородного топлива, других опасных природных явлений (наводнений, повышения уровня воды в реках, карстовых явлений, просадочных процессов и др.).

Новые конструкции и технологии адаптации объектов транспортной инфраструктуры к климатическим изменениям необходимо апробировать на стационарных экспериментальных участках, в пределах специально оборудованных полигонов, расположенных на территории строительства транспортных сооружений.

Необходимо разработать показатели учета климатических изменений при оценке риска потерь функциональности объектов транспортной инфраструктуры в результате опасных природных явлений и использовать их в технико-экономических расчетах при проектировании, строительстве и эксплуатации транспортных объектов.

Необходимо разработать и принять следующие нормативные документы:

• Методические рекомендации Минтранса России «Учет климатиче-

ских изменений при проектировании, строительстве и эксплуатации транспортных сооружений в зоне многолетней (вечной) мерзлоты» с отдельными рекомендациями по видам транспорта;

• Методические рекомендации по количественной оценке рисков потери функциональности транспортных сооружений в связи с прогнозируемыми климатическими изменениями и их последствиями, в частности с оттаиванием многолетней (вечной) мерзлоты;

• Свод правил «Учет климатических изменений при проектировании транспортных сооружений в зоне вечной мерзлоты».

Необходимо разработать региональные пакеты нормативных документов, регламентирующих вопросы природно-климатического районирования, особенностей проектирования, строительства, эксплуатации и утилизации транспортных сооружений в зоне многолетней (вечной) мерзлоты.

Литература

1. Второй оценочный доклад Росгидромета об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации. Общее резюме. М.: Планета, 2014. 58 с.

2. Доклад об особенностях климата на территории Российской Федерации за

п

2015 год / Росгидромет. М., 2016 68 с.

3. Гомонов К. Г., Осокина К. А., Сорокин Л. В. Экономические последствия от изменения уровня Мирового океана для прибрежной инфраструктуры // Вестн. РУДН. Сер. Экономика. 2015. № 3.

4. Данилов А.И. Обеспечение гидрометеорологической безопасности освоения и использования морских месторождений // Материалы IV Всерос. морской науч.-практич. конф. «Стратегия морской деятельности России и экономика природопользования в Арктике». Мурманск: Изд-во МГТУ, 2012. С. 146-147.

5. AMAP: Snow, Water, Ice and Permafrost in the Arctic (SWIPA). OsLo, Arctic Monitoring and Assessment Programme (AMAP), 2011.

6. Анисимов О. А. Основные природные и социально-экономические последствия изменения климата в районах распространения многолетнемерзлых пород: прогноз на основе синтеза наблюдений и моделирования. М.: Гринпис, 2010. 44 с.

7. Анисимов О. А., Кокорев В. А. Климат в арктической зоне России: анализ современных изменений и модельные проекции на XXI век // Вестн. МГУ. 2016. № 1. С. 61-69.

8. Катцов В. М., Порфирьев Б. Н. Оценка макроэкономических последствий изменений климата на территории Российской Федерации на период до

2030 г. и дальнейшую перспективу (резюме доклада) // Труды Главной ге-офиз. обсерватории им. А. И. Воейкова. 2011. № 563. С. 7-59.

9. Порфирьев Б., Катцов В. Последствия изменений климата в России и адаптация к ним (оценка и прогноз) // Вопр. экономики. 2011. № 11. С. 94-108.

10. Pinnegar J., Watt T., Kennedy K. CLimate Change Risk Assessment for the Martine and Fisheries Sector. UK CLimate Change Risk, 2012.

11. Зеленина Л. И., Федькушова С. И. Арктические льды: прогноз и адаптация // Инноватика. 2014. № 2.

12. Зеленина Л., Антипин А. Льды Арктики: мониторинг и меры адаптации // Север. 2015. № 18. С. 122.

13. Селин В. С., Васильев В. В. Влияние возможного потепления климата на хозяйственную деятельность в Арктике // Север и рынок: формирование экономического порядка. 2009. С. 27.

14. Хрусталев Л. Н., Пармузин С. Ю., Емельянова Л. В. Надежность северной инфраструктуры в условиях меняющегося климата: моногр. М.: Университетская книга, 2011. 260 с.

15. Цатуров Ю. С., Клепиков А. В. Современное изменение климата Арктики: результаты нового оценочного доклада Арктического совета // Арктика: Экология и экономика. 2012. № 4 (8). С 76-818

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.