Исследователи из Новосибирска создали методику, основанную на математическом моделировании, которая позволяет оценивать состояние арктических почв при изменении температуры и внешних нагрузках. Этот подход в перспективе обеспечит более точные прогнозы таяния вечной мерзлоты, чем существующие модели.
С помощью численного моделирования ученые изучили, как мерзлые грунты реагируют на колебания температуры и нагрузок. Выяснилось, что даже без учета движения грунтовых вод, под воздействием гравитации, порода может проседать на два сантиметра за сезон. Также были зафиксированы циклы таяния и замерзания породы на глубину до четырех метров, что приводит к разрушению ее структуры.
Исследование, проведенное учеными НГТУ, является уникальным. Методика учитывает несколько взаимосвязанных процессов: теплопередачу, механическую деформацию и фазовые изменения.
Летом грунт может оттаивать на глубину до четырех метров, а зимой промерзать на пять метров. Моделирование показало, что на эти процессы влияют не только температура воздуха, но и снежный покров, который действует как естественный утеплитель.
Ученые также получили важные данные о воздействии техногенных факторов на мерзлоту, например, влиянии свайных конструкций. Оказалось, что теплая бетонная свая «прожигает» грунт вокруг себя, формируя зону постоянного оттаивания, а это снижает прочность породы и создает серьезные риски для строительства, инфраструктуры и экологии.
Разрушение мерзлых грунтов может привести к выбросам парниковых газов, таких как метан и углекислый газ, что усугубляет процессы глобального потепления.
Фото: freepik.com