КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

---

Номер 16-17-00034

НазваниеРазработка единой системы комплексного мониторинга термоабразионных и ледово-экзарационных процессов в прибрежно-шельфовой зоне морей Российской Арктики

РуководительОгородов Станислав Анатольевич, Доктор географических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский государственный университет имени M.В.Ломоносова», г Москва

Период выполнения при поддержке РНФ

2019 г. - 2020 г.

Конкурс Конкурс на продление сроков выполнения проектов, поддержанных грантами Российского научного фонда по приоритетному направлению деятельности Российского научного фонда «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований по приоритетным тематическим направлениям исследований» (11).

Область знания, основной код классификатора 07 - Науки о Земле, 07-702 - Геоморфология

Ключевые словатермоабразия, ледовая экзарация, изменения климата, мониторинг, прогноз, природно-техногенные катастрофы, снижение рисков

Код ГРНТИ37.25.29

СтатусУспешно завершен

---

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

---

Аннотация
Согласно определению, абразия – процесс разрушения берегов и подводного склона. Применительно к морям криолитозоны, берега которых сложены дисперсными мерзлыми породами, помимо механической абразии, развивающейся под действием волн и штормовых нагонов, выделяют также и термическую, развивающуюся в процессе оттаивания мерзлых пород в результате контакта с водой и воздухом. На самом деле эти факторы работают одновременно, поэтому более правильно определять термоабразию как термомеханический процесс. Термоабразионные берега обладают низкой устойчивостью к размыву. Около половины протяженности берегов арктических морей России сложено дисперсными мерзлыми отложениями и охвачено процессом термической абразии. В естественных условиях морей Российской Арктики такие берега могут разрушаться со скоростью от 1 до 3 м в год. Одним из следствий глобального потепления климата является заметная активизация абразии и термоабразии берегов в последнее десятилетие, обусловленная изменением термического и ветро-волноэнергетического режимов, а также повышением уровня моря. Увеличение продолжительности динамически активного периода и длины разгона волн ведет к усилению воздействия волн на берег, что, несомненно, сказывается на динамике берегов, вызывая усиление их абразии. Особенно заметно потепление климата проявляется в динамике берегов, сложенных многолетнемерзлыми грунтами. На некоторых участках арктических морей России такие берега в последние годы разрушаются со скоростью до 5-10 м в год. За год только в пределах арктического побережья Россия теряет территорию, сопоставимую с площадью небольшого европейского государства, такого, как княжество Лихтенштейн. Динамические воздействия ледяных образований (морских льдов и айсбергов) на берега и дно относятся к категории опасных процессов, среди которых к наиболее распространенному явлению следует отнести экзарацию. Экзарация (выпахивание) – деструктивное механическое воздействие льдов на подстилающую поверхность. Механическое воздействие на берега и дно замерзающих морей связано с динамикой и дрейфом морских льдов, их подвижностью, торошением и стамухообразованием под влиянием гидрометеорологических факторов и рельефа береговой зоны. Экзарация захватывает участки береговой зоны до 15-20 м выше уровня моря на суше и до глубин 15-30 м на дне, а в ряде регионов даже до глубин 50-65 м. Прямыми наблюдениями с подводных лодок зафиксированы кили крупных торосистых образований, достигающие глубины 50 м. Ледяные торосистые образования, сформировавшиеся из многолетних морских льдов высокой прочности, при своем движении под действием течений, ветра, нагрузок ледяных полей, способны выпахивать дно на глубину до 4 м. Предельная глубина шельфа, на которую распространяется динамическое воздействие айсбергов в Российской Арктике, документально не определена, но в условиях арктического бассейна, по-видимому, может достигать не менее 100-150 м. В районах разгрузки ледников и массового распространения айсбергов на дне обнаружены ямы, вмятины и борозды, глубиной до 10 м. В настоящее время начинается новый этап освоения отдаленных месторождений на побережье и шельфе арктических морей. На побережьях и в прибрежно-шельфовой зоне эксплуатируется и ведется строительство различных сооружений: нефтенакопительных терминалов, буровых и добывающих платформ, подводных трубопроводов, портов, других производственных и жилых объектов инфраструктуры. Обустройство месторождений и создание инженерных объектов, необходимых для хранения и транспортировки углеводородов в суровых условиях Арктики и других замерзающих морей диктует необходимость полноценного учета природных факторов, определяющих геоэкологическую и геотехническую безопасность. Однако, как показывает практика, в ряде случаев строительство и эксплуатация этих объектов ведется без должного учета особенностей динамики берегов в криолитозоне и воздействия ледяного покрова на берега и дно. К сожалению, на объектах нефтегазового освоения имеется множество примеров, когда проектирование и строительство, проведенные без учета береговых процессов и ледовых воздействий, привели к возникновению аварийных ситуаций и большим материальным потерям. Так, подводный трубопровод, оголившийся в результате абразии, с большей вероятностью подвергнется воздействию морских льдов. В качестве примера можно привести Варандейский промышленный участок в Печорском море и месторождение Кашаган в Каспийском море (Ogorodov, 2005; Черников 2006; Buharitsin, Ayazbayev, 2013), где аварии, связанные с вышеобозначенными явлениями, серьезно осложнили условия промышленного освоения береговой зоны, вызвали значительные непроизводственные затраты на ликвидацию негативных последствий и восстановление нарушенных экосистем. Таким образом, исследование опасных рельефообразующих процессов в прибрежно-шельфовой зоне замерзающих морей имеет не только фундаментально-научное, но и прикладное значение. На начальном этапе исследований в рамках проекта РНФ в 2016-2018 гг. разработана и апробирована комплексная технология мониторинга термоабразионных берегов и ледово-экзарационного микрорельефа в прибрежно-шельфовой зоне замерзающих морей, в полной мере охватывающая весь спектр имеющихся в настоящее время самых современных методов наблюдений. Новый этап поисковых исследований 2019-2020 гг. предполагает переход от разработанных технологий и методов – к адаптации научных результатов для их подготовки к последующему внедрения в практику. Важнейшая задача, которая встает при планировании, проектировании и реализации любого проекта в суровых условиях прибрежно-шельфовой зоны Российской Арктики – это обеспечение безопасного строительства и эксплуатации инженерных сооружений. На практике стратегические решения по проектированию и строительству тех или иных сооружений на том или ином участке арктического побережья часто принимаются еще на прединвестиционной фазе, до проведения изысканий под конкретный инженерный объект, когда нет даже частичного понимания с какими проблемами обеспечения безопасного функционирования этот объект столкнется. Строительство, в свою очередь, осуществляется опережающими темпами и до того, как учены все рекомендации и замечания ученых и специалистов. В качестве примера можно привести подводный переход системы магистральных газопроводов «Бованенково – Ухта» через Байдарацкую губу Карского моря, построенный на участке с наиболее интенсивным воздействием ледяных образований на дно (Ogorodov et al., 2013). Становится очевидным необходимость создания источника данных и информации об интенсивности опасных морфолитодинамических процессов (абразии и экзарации) в прибрежно-шельфовой зоне Российской Арктике, понятного не только узкому специалисту в этой области и доступного широкому кругу инженеров, проектировщиков, руководителей еще на стадиях, предшествующих инвестициям и изысканиям. Наиболее удобным и понятным широкому кругу заинтересованных лиц источником информации об интенсивности опасных процессов и масштабах их развития и распространения является карта. Таким образом, предлагается на основе разработанных в 2016-2018 гг. методик морфодинамической сегментации береговой линии и районирования прибрежно-шельфовой зоны по интенсивности воздействий ледяных образований на берега и дно построить серию карт «абразионной и ледово-экзарационной опасности», объединив их в «Электронный атлас», размещенный в открытом доступе в сети Интернет. Указанные карты могут стать связующим звеном между наукой и практикой, наглядно иллюстрируя степень интенсивности развития опасных для функционирования гидротехнических сооружений процессов в прибрежно-шельфовой зоне Российской Арктики. Будет обеспечено научное единство и логический переход от фундаментально-методических задач начального к поисковым и научно-прикладным этапа 2019-2020 гг., основной задачей которого станет создание «Электронного атласа абразионной и ледово-экзарационной опасности прибрежно-шельфовой зоны Российской Арктики». Основной результат проекта и его главная научная новизна – создание синтетических карт «абразионной и ледово-экзарационной опасности». Такие карты объединят оценку интенсивности двух ведущих рельефообразующих процессов в прибрежно-шельфовой зоне замерзающих морей, вместе и по отдельности представляющих непосредственную опасность для объектов строящейся инфраструктуры и станут инновационным научно-прикладным продуктом, не имеющим аналогов в России и за рубежом.

Ожидаемые результаты
Итогом работы этапа 2019-2020 г. Проекта РНФ должен стать Электронный атлас абразионной и ледово-экзарационной опасности прибрежно-шельфовой зоны Российской Арктики. Атлас планируется разместить в свободном доступе на сайте географического факультета МГУ http://geogr.msu.ru/. Впервые в мировой практике будет создан атлас, включающий картографическую интерпретацию оценок интенсивности рельефообразующих процессов, опасных для человеческой деятельности в прибрежно-шельфовой зоне замерзающих морей: (1) абразии берегов и подводного склона (включая термоабразию) и (2) экзарацию берегов и дна ледяными образованиями. Эти процессы неразрывно связаны между собой, будучи частью морфолитогенеза. Типизация берегов Российской Арктики по абразионной опасности будет включать геоморфологическую (тип берега) и динамическую (скорость отступания/проградации береговой линии) составляющие. Абразия берегов опасна как для инженерных сооружений, пересекающих береговую черту, так и для объектов, расположенных в непосредственной близости от берегового уступа. Чем выше скорость отступания берега, тем выше абразионная опасность и опасность для инженерных сооружений. Районирование прибрежно-шельфовой зоны по интенсивности воздействия ледяных образований на берега и дно и последующее картирование, в свою очередь, позволят выявить участки дна замерзающих морей с различным механизмом ледово-экзарационных воздействий, различной интенсивностью экзарации или с ее отсутствием, т.е. более или менее опасные для инженерных сооружений. Пользователь атласа: ученый, инженер, проектировщик, инвестор, принимающий стратегические решения, или простой студент -смогут сделать выводы об опасности того или иного участка, например, для прокладки трубопровода или кабеля связи. Электронный атлас, как и результаты НИР по проекту РНФ в целом, дадут возможность повысить уровень геоэкологической и геотехнической безопасности при проектировании и строительстве инженерных сооружений в прибрежно-шельфовой зоне Российской Арктики, что, несомненно, даст значительный экономический эффект за счет снижения рисков возникновения чрезвычайных ситуаций и катастроф природно-техногенного происхождения. Полученные результаты также могут найти широкое применение в научно-методическом и образовательном процессе.

---

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

---