Презентация: «Судьба вечной мерзлоты: взгляд из прошлого в будущее»

Муниципальное казённое общеобразовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа №4 городского округа город Нововоронеж» «Судьба вечной мерзлоты: взгляд из прошлого в будущее» учитель географии Ковалева Г.В.

На территории нашей планеты можно встретить множество необычных и даже необъяснимых явлений. Одно из таких - вечная мерзлота. Многолетняя мерзлота - уникальное и в тоже время, широко представленное на территории нашей страны, явление. Очень многим будет интересно узнать, откуда она берется, какие факторы способствуют ее образованию, территории ее распространения.

Что такое вечная мерзлота? В первую очередь это огромный природный  холодильник с бесперебойной  работой, оказывающий постоянное охлаждающее  действие на почву и приземный  слой воздуха. И так вечная мерзлота это верхняя часть земной коры, температура которой более двух лет и до нескольких тысячелетий не поднимается выше 0 °C. Глубина вечной мерзлоты может превышать 500 м, а в горах — до 1500 м.

Исторические аспекты объекта Русским ученым принадлежит приоритет в научном истолковании явления глубокого промерзания земной коры. Еще в XVIII в. они опубликовали данные, свидетельствующие о широком распространении вечной мерзлоты в Сибири и о находках в ее толще неразложившихся трупов мамонтов. История изучения вечной мерзлоты насчитывает около 350 лет и содержит немало интересных, волнующих, драматических случаев.

Таблица 1. Глубина промерзания вечной мерзлоты Глубина промерзания при средних отрицательных температурах. Время (количество лет) Глубина мерзлоты (м)   1 4,44 350 79,9 3500 219,3 35000 461,4 100000 567,8 225000 626,5 775000 687,7 А. Ф. Миддендорф впервые вычислил значения температурного градиента и определил мощность вечной мерзлоты В 1843 году Академия наук послала в Якутск А. Ф. Миддендорфа для изучения мерзлоты в шергинской шахте и вообще в крае. По его наблюдениям и вычислениям, нижняя кромка мерзлоты должна располагаться на глубине от ста шестидесяти до двухсот восьмидесяти пяти метров. Миддендорф пришел к мысли, что именно здесь, в Якутии, должен быть «полюс холода». К этому ученого склонили раздумья над связью мерзлых пород с климатом Сибири. Вечная мерзлота, как стали ее называть, существует — это было доказано, но ее распространение, ее проявления, ее «сюрпризы» еще долго оставались неясными, а часто и неизвестными.

Влияние вечной мерзлоты на природу Многолетняя мерзлота составляет механическое препятствие и мешает развиваться корням деревьев вглубь грунта. Поэтому у них развитая горизонтальная и поверхностная корневая система. Кроме этого вечная мерзлота способствует развитию болотной растительности. Под толстой подстилкой, под мхами, в тенистых густых зарослях процесс оттаивания происходит слабее. Поэтому вечная мерзлота залегает ближе к поверхности. Она затрудняет передвижение подземных вод — подмерзлотных, межмерзлотных и, особенно, надмерзлотных, расположенных наиболее близко к поверхности.

Влияние вечной мерзлоты на деятельность человека Вечная мерзлота создает проблемы: - Для строительства дорог, зданий опасность представляют как протаивание, так и выпучивание грунтов. Провалы поверхности также бывают на пашнях, полученных путем выкорчевки леса. Жители таких территорий с подобными разрушениями сталкиваются ежедневно. Все это ведет к увеличению и удорожанию строительных и ремонтных работ. - Многолетняя мерзлота затрудняет также водоснабжение в населенных пунктах и на железных дорогах. Это потребовало разработки специальных методов строительства в условиях многолетнемерзлых горных пород. - Мерзлота способствует заболачиванию сельскохозяйственных земель, вследствие чего необходимы дополнительные мелиоративные работы, удаление излишней влаги с полей.

Таяние вечной мерзлоты Начала таять вечная мерзлота из - за того, что верхняя часть мерзлоты представляет из себя землю, разделенную целыми глыбами льда, то происходит эрозия почвы, и через образовавшиеся щели таяние происходит достаточно быстро. В некоторых местах скорость таяния достигает 20 см в год. В свою очередь нижний слой вечной мерзлоты практически полностью состоит изо льда. Поэтому со временем благодаря оттаиванию нижних слоев север Сибири опустится примерно на 20 метров. Мерзлота тает быстрее, чем ученые предполагали еще 60 лет назад. По последним расчетам исследователей, в Сибири она может полностью исчезнуть до 2300 года, превратившись в незамерзающий грунт на остатках бывшей мерзлоты.

Таблица 2. Расчетные сроки эксплуатации объектов в зоне вечной мерзлоты Дороги с покрытием 15-20 лет Трубопроводы 30 лет Дома с фундаментом 30-50 лет Железные дороги 50 лет Мосты и тоннели 75-100 лет Последствия таяния вечной мерзлоты В течение следующих 300 лет мы будем страдать от последствий таяния. В атмосферу поступит огромное количество метана и углекислого газа. Они образовались из-за разложения растений и животных и скованы во льдах в течение тысяч лет. В результате в атмосферу попадёт большое количество парниковых газов, и глобальное потепление лишь усилится. К концу XXI века общий ущерб от таяния вечной мерзлоты составит примерно 43 триллиона долларов. Для России таяние многолетней мерзлоты особо плохо, так как в нашей стране очень много населенных пунктов находится в зоне многолетней мерзлоты, проложены автострады и железнодорожные пути, работают гидроэлектростанции, порты, аэропорты. Лёд скрепляет рыхлые осадочные породы, и без него многие постройки просядут. Однако, есть и положительные качества для экономики стран со значительной территорией вечной мерзлоты, России и Канады, поскольку в результате потепление климата расширится зона, благоприятная для сельского хозяйства и жизни людей.

Вечная мерзлота и борьба с ней Мы должны строить прочно, дешево и скоро. Многолетняя мерзлота в России занимает 60%. Освоение мерзлотных районов идет у нас огромными шагами, а пойдет еще быстрее. Сейчас строятся дороги, поселки, заводы, целые города на мерзлоте. Российские ученые все еще овладевают «секретами» вечной мерзлоты, но мы уже знаем основные правила жизни и строительства на ней. Можно построить здание на столбах, зарытых метра на 2,5, но внизу соединенных между собою сплошными связками в два бревна, лежащих рядом. Эти нижние скрепы тоже не позволят столбам подниматься вверх при пучении и зданию оседать при летнем оттаивании грунтов. Этот способ тоже испробован еще в советское время и дал хорошие результаты. Широко используется современный способ строительства жилья на сваях. Главным «вредным элементом» в области вечной мерзлоты является вода, то ее нужно отводить от фундаментов, насыпей, выемок и от всех тех мест, где она может прорваться, нужно по возможности осушать почву.

Схема 1. Классификация вечномёрзлых грунтов Способы борьбы с оттаиванием на вечномерзлых грунтах Освоение природных богатств Сибири важно осваивать для роста экономики страны, поэтому возведение зданий и сооружений необходимо даже в сложных условиях вечномерзлых грунтах. Неотъемлемой частью процесса возведения зданий и сооружений является разработка грунта. Вечномёрзлый грунт — это среда, состоящая из воды, газа, льда и твёрдых частиц. Он обладает более высокой прочностью по сравнению с грунтом в обычном состоянии.

Таблица 3. Результаты исследования скорости промерзания грунта Глубина промерзания, м Скорость промерзания, см/сутки 0,4 0,65 - 0,75 1,5 0,16 – 0,21 2,6 24 3 35 3,37 36 - 37 4,4 42 - 58 Возможности адаптации к изменениям вечной мерзлоты Основной способ адаптации линейных сооружений к прогнозируемым изменениям – термостабилизация вечной мерзлоты с применением различных технических средств и инженерных решений. К таковым можно отнести установку парожидкостных термосифонов. Это достаточно простое устройство работает по принципу теплового насоса, «закачивая холод» из атмосферного воздуха в верхний слой вечной мерзлоты и понижая ее температуру в холодный период года. Второй аспект адаптации населения – медицинский. Он связан с прогнозируемым ухудшением санитарно эпидемиологической обстановки, прежде с повышенным риском проникновения токсичных веществ и патогенных микробов при оттаивании различного рода хранилищ отходов в питьевую воду, но также и с продвижением на север ареалов различных животных и паразитов, и переносимых ими болезней. Меры по адаптации состоит в усилении санитарного контроля над качеством потребляемой воды и продуктов питания.

Человечество должно объединиться и вместе с учёными решить проблему, связанную с сокращением выбросов парниковых газов. Только так люди могут спасти сами себя, своих потомков и всю планету от надвигающейся глобальной катастрофы. Необходимо приспосабливаться к вечной мерзлоте и обязательно учитывать грунт для постройки сооружений и коммуникаций.