Российские ученые создали экспериментальную установку для моделирования газодинамических процессов в арктических грунтах. Это оборудование поможет спрогнозировать опасные выбросы метана, которые, из-за таяния льдов, все чаще вызывают взрывы. Это представляет серьезную угрозу для газопроводов, инфраструктуры и жителей северных регионов.
Ледники содержат метан, который, накопившись под грунтом, при достижении критического давления может вырываться на поверхность. Подобные взрывы происходят на суше и под водой, где они создают крупные кратеры, нередко превращающиеся в озера. С повышением глобальной температуры вероятность таких выбросов растет, представляя угрозу для климата, поскольку метан удерживает тепло в атмосфере в 28 раз эффективнее углекислого газа.
Одной из задач ученых стало определение проницаемости мерзлых грунтов, которая варьируется в зависимости от их состава и температуры. Это важный параметр, поскольку именно через пористую структуру почвы метан может просачиваться наружу. Традиционные методы моделирования обычно предполагают стабильные условия, но новый подход позволяет учитывать природные изменения температуры и давления. Установка, созданная в Сколковском институте науки и технологий (Сколтех), позволяет проводить комплексные эксперименты, изменяя условия для грунта, что помогает изучить процессы таяния вечного льда и выбросы метана более точно.
Инженер Сколтеха Максим Жмаев объясняет: установка позволяет моделировать процессы, включая изменение пористости и других свойств мерзлого грунта при нагреве, что создает условия для более точного прогноза выбросов. Система оснащена датчиками, которые фиксируют изменения соотношения льда, незамерзшей воды и других фаз. Это дает возможность анализировать газопроницаемость и определять критические температуры, при которых ледник начинает частично пропускать метан.
Эксперименты уже показали, что установка успешно справляется с задачами. Например, ученые смогли измерить температуры и давление, при которых грунт становится проницаемым.
Однако несмотря на усилия ученых, взрывы в Арктике довольно трудно прогнозировать. Быстрое поднятие курганов — одно из немногих известных предупреждающих признаков, и даже в этом случае определить точное время взрыва сложно. Моделирование может лишь приблизительно предсказывать вероятность взрыва, но для точного прогноза необходим постоянный мониторинг. С накоплением тепла в атмосфере выбросы станут более частыми и интенсивными, а общее количество метана под землёй и в арктических водах настолько велико, что последствия его выбросов для экологии планеты неизбежно будут серьезными.
Читайте также нашу статью об необъяснимых кратерах появляющихся в Сибири.