Новости

Эмиссия парниковых газов из арктических болот острова Самойловский

21.01.2026

<div> Полигональные тундры Арктики – это удивительной, но один из наиболее характерных и широко распространённых болотных ландшафтов районов вечной мерзлоты. Структура этих болот похожа на расчерченную школьную тетрадку. Их образование является прямым следствием сложного взаимодействия отрицательных температур, мерзлоты и почвы. В процессе ежегодного промерзания и протаивания влажных грунтов в деятельном слое возникают напряжения, которые приводят к образованию сети трещин. В последующие годы эти трещины, расширяясь под действием морозобойных сил, заполняются льдом, формируя так называемые повторно-жильные льды. Именно эти вертикальные ледяные жилы, проникающие на глубину многих метров, и служат границами, разделяющими грунт на многоугольники — полигоны. Различают выпуклые (бугры в центре) и вогнутые (водоёмы в центре) полигоны, что зависит от гранулометрического состава грунтов и влажности. Температурные неоднородности в таких ландшафтах выражены чрезвычайно ярко и являются их ключевой экологической характеристикой. Ледяные жилы, выступающие в качестве эффективного теплоотводящего материала, создают зоны с более низкой температурой грунта. В то же время центр полигона, особенно если он представляет собой бугор, может прогреваться летом значительно сильнее. Эта температурная мозаика напрямую определяет глубину сезонного протаивания (мощность деятельного слоя). Контрасты температуры имеют не только сезонную изменчивость, но и выраженный суточный цикл. Таким образом, в пределах нескольких метров соседствуют участки с совершенно разными термическими режимами, что влечёт за собой контрастность в растительном покрове, гидрологии и биохимических процессах. Именно эти процессы делают полигональные тундры горячими точками эмиссии метана — одного из самых значимых парниковых газов. Водонасыщенные впадины становятся зонами анаэробных условий, где в тающих органо-минеральных отложениях деятельность метаногенных архей резко активизируется. Ледяные жилы, выступая барьерами для воды, способствуют заболачиванию внутриполигональных пространств, создавая идеальные условия для образования метана. Более того, сами трещины вдоль жил могут служить готовыми путями для миграции газа из глубинных горизонтов мерзлоты на поверхность. Сезонное протаивание высвобождает накопленный за зиму газ, и его эмиссия носит часто импульсный, взрывной характер. Наглядной и хорошо изученной моделью таких процессов служит полигональная тундра острова Самойловский в дельте реки Лены. На острове расположена международная научная станция, где детально исследуется динамика мерзлотных ландшафтов. Здесь, на низменной равнине, сложенной аллювиальными отложениями, развиты типичные низкоцентровые полигоны с обводнёнными трещинами по жильному льду. Территория острова характеризуется сплошным распространением многолетней мерзлоты и значительной мощностью (400–600 м) её толщи. В течение последних полутора десятилетий температура поверхностного слоя мерзлоты растет со скоростью ~ 0.15 °C в год. Сотрудники Лабораторий взаимодействия атмосферы и океана и парниковых газов ИФА РАН проводят исследования на острове с 2023 года в рамках проектов РНФ "Потоки и изотопный состав метана над неоднородными ландшафтами вечной мерзлоты в Арктике и торфяных болот в Сибири" и "Развитие параметризаций взаимодействия атмосферы с неоднородными ландшафтами для моделей Земной системы по данным измерений и вихреразрешающего моделирования". Для нас это уникальная природная лаборатория, в которой мы исследуем как температурные и структурные неоднородности поверхности влияют на динамику атмосферного пограничного слоя и процессы газообмена. Далее о результатах исследования читайте по <a href="https://telegra.ph/EHmissiya-parnikovyh-gazov-iz-Arkticheskih-bolot-12-08" target="_blank">ссылке</a>. </div> Подробнее с результатами исследования можно ознакомиться в <a href="https://link.springer.com/article/10.1134/S0097807825700216" target="_blank">статье</a> (авторы Л.А. Кривенок, Н.Б. Устинов – Лаборатория парниковых газов, ИФА РАН), И.А. Репина (Лабораторий взаимодействия атмосферы и океана, ИФА РАН). Сотрудники Лабораторий взаимодействия атмосферы и океана и парниковых газов ИФА РАН проводят исследования на острове с 2023 года в рамках проектов РНФ "Потоки и изотопный состав метана над неоднородными ландшафтами вечной мерзлоты в Арктике и торфяных болот в Сибири" и "Развитие параметризаций взаимодействия атмосферы с неоднородными ландшафтами для моделей Земной системы по данным измерений и вихреразрешающего моделирования". Источник: <a target="_blank" href="https://www.ifaran.ru/ru/posts/72640">Институт физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН</a>

Ученые Пермского Политеха нашли способ строить жилье и хранилища из снега для освоения Арктики

20.01.2026

Арктика — стратегически важный для России регион с огромными ресурсами. Однако освоение этих ресурсов сопряжено с серьезными трудностями. Экстремальный климат, вечная мерзлота и огромная удаленность от промышленных центров делают практически невозможным создание необходимой инфраструктуры — жилья для вахтовиков или складов для провизии. Любое строительство здесь становится сложнейшей логистической и экономической проблемой. Доставка традиционных материалов — бетона, металлоконструкций, кирпича — в эти широты чрезвычайно затратна, а зачастую технически невыполнима. Снег, лежащий в Арктике по 8-10 месяцев в году, стал закономерным решением. Пытаясь применить его в строительстве, люди выработали два основных подхода: возведение конструкций из вырезанных блоков, как в случае иглу, и формовка блоков с помощью специальных разборных форм (опалубки) с последующим уплотнением. Реализовать эти преимущества снега на практике крайне сложно. Классические методы имеют фундаментальные недостатки, которые подрывают их надежность как утепленных укрытий. Во-первых, они полностью зависят от наличия "правильного" снега — плотного ветрового наста. Без него построить защищенное от холода убежище невозможно. Во-вторых, даже с хорошим материалом требуются часы работы и большое мастерство для создания герметичной конструкции — непозволительная трата времени и сил в критической ситуации. В-третьих, при оттепели структура снега разрушается, его теплопроводность резко растет, и укрытие за несколько часов утрачивает свои изоляционные свойства. Таким образом, материал на деле оказывается крайне ненадежным хранителем тепла. Ученые Пермского Политеха разработали метод, призванный преодолеть эти ограничения — технологию прессования снега с одновременным подплавлением его поверхности. Они провели серию экспериментов, в ходе которых построили из таких блоков полноразмерную хижину и доказали ее реальные теплоизоляционные свойства и долговечность. Для возведения сооружения использовалась подогреваемая опалубка — два листа фанеры с нагревательными элементами. Засыпанный между ними снег уплотняется, а легкий нагрев подтапливает поверхность, создавая монолитный блок с прочной ледяной коркой, что обеспечивает высокую и контролируемую прочность. Технология исключает трудоемкую резку и переноску, позволяя формировать стены сразу на месте. Из таких заготовок ученые построили экспериментальную иглу высотой около 1,8 метра со стенами толщиной почти 0,65 метра. Главной целью первого эксперимента было выяснить, можно ли обогреть такую хижину теплом одного человека. В экстренной ситуации у полярника или геолога зачастую нет никаких внешних источников энергии — только тепло собственного тела. А оно, даже в полном покое, работает как небольшая печка, выделяя тепло мощностью около 60-100 Вт, примерно, как старая лампочка. Для опыта именно ее и поместили внутрь иглу, чтобы смоделировать присутствие человека. "В течение десяти дней лампа накаливания мощностью 75 Ватт непрерывно работала внутри. Этот срок позволил провести полный цикл наблюдений: зафиксировать не только первоначальный нагрев, но и выход температуры на стабильный уровень. Показания контролировались с помощью высокоточных датчиков, размещенных внутри помещения и в толще стены, данные с которых непрерывно записывались регистратором. В результате было установлено, что температура воздуха в хижине поднялась с -21 °C до +1 °C", — рассказал Олег Зверев, доцент кафедры общей физики ПНИПУ, кандидат технических наук. Этот рост стал доказательством того, что тепла одного человека достаточно, чтобы создать в снежном укрытии жизнеспособные условия. На практике с несколькими людьми или дополнительным снаряжением температура будет значительно выше. Тепла двух-трех человек будет достаточно для поддержания в таком укрытии уже комфортной плюсовой температуры. Даже компактная газовая горелка или свеча позволит быстро прогреть помещение до значений, пригодных для безопасного отдыха. В ходе эксперимента выяснилось, что практически вся энергия (99,9%) поглощается массивом снежных стен. "Для точной оценки изоляционных свойств мы вплавили датчик прямо во внутреннюю поверхность стены, чтобы точно замерить температуру на ее границе с помещением. После того как система вышла на стабильный режим работы лампы, мы по разнице температур между этой точкой и серединой стены вычислили основной параметр — теплопроводность. Он определяет, насколько эффективно материал сберегает энергию, и чем меньше это значение, тем лучше. Оказалось, что наш прессованный снег имеет показатель 0,39 Вт/(м×К)", — объяснил Олег Зверев. Для сравнения, у кирпичной стены значение почти вдвое выше (0,6-0,8). Это значит, что стена из такого снега будет чрезвычайно медленно выпускать накопленное тепло. Благодаря этому даже слабый и постоянный внутренний источник (как человек) способен эффективно поддерживать внутри температуру около 0 °С в течение долгого времени. "Также мы оценили долговечность снежных сооружений в условиях весеннего потепления. Конструкция начала работать как естественная холодильная камера. Наблюдения велись в марте-апреле с помощью все тех же температурных датчиков, которые непрерывно фиксировали, как меняются показания внутри помещения, в толще стены и снаружи", — поделился Олег Зверев. Данные показали, что даже когда на улице периодически теплело до +14 °C, внутри хижины почти три недели держалась температура около 0 °C. Это происходит благодаря свойству льда: для его плавления требуется значительная энергия. Пока стены остаются ледяными, тепло снаружи в первую очередь расходуется именно на этот процесс, а не на повышение температуры воздуха внутри. Сама конструкция будет стоять и работать как "холодильник" до тех пор, пока ее стены полностью не растают. В условиях весны, когда заморозки чередуются с оттепелями, этот процесс может растянуться на несколько недель или месяцев. Это доказало, что такие снежные сооружения полезны не только зимой, но и в межсезонье для хранения запасов. Таким образом, разработка ученых имеет ряд ключевых преимуществ перед традиционными методами. В отличие от классического иглу, для которого нужен особый "ветровой" снег, новая технология позволяет быстро строить из любого снега, обеспечивая предсказуемую прочность и герметичность. Стены такой конструкции доказано сохраняют тепло почти вдвое эффективнее многих традиционных строительных материалов, накапливая и удерживая даже слабое тепло человеческого тела для поддержания стабильного микроклимата. Кроме того, сооружение универсально. Все это создает основу для дешевой, автономной и быстровозводимой инфраструктуры в условиях Арктики. Статья <a href="https://vk.com/doc9453166_693249957?hash=AC1YMXxwjRdN3MvSpt6V2F2kRM1ZK12Vw5t4KBxQ4YD&dl=q3FwZzum4wQkz6zf5YKff9f3hZpPvzUkQzzIBXFlWag&from_module=vkmsg_desktop" target="_blank">опубликована</a> в «Вестнике ПНИПУ. Прикладная экология. Урбанистика», т. 1, 2025 г. Источник: <a target="_blank" href="https://pstu.ru/media/news/uchenye-permskogo-politekha-nashli-sposob-stroit-zhile-i-khranilishcha-iz-snega-dlya-osvoeniya-arkti/">Пресс-служба ПНИПУ</a>

НОВОСТИ НАУКИ И ОБРАЗОВАНИЯ В АРКТИКЕ