Ученые в Новосибирске разработали методику на основе математического моделирования, которая позволяет оценивать состояние почв в Арктике при изменении температуры и под влиянием внешних нагрузок. Методика в будущем позволит давать более точные результаты по прогнозированию таяния вечной мерзлоты, чем другие модели, сообщили ТАСС в пресс-службе вуза.

«Мы использовали специальные вычислительные методы, которые позволили проследить за изменениями мерзлоты с шагом в 10 минут для суточных процессов и один день - для сезонных. Все это в будущем поможет спрогнозировать, как будет вести себя грунт дальше, а также учесть различные факторы при строительстве дорог, зданий и трубопроводов в районах вечной мерзлоты», — приводит пресс-служба слова руководителя проекта Анастасии Кутищевой.

Ученые с помощью численного моделирования проверили, как именно мерзлые грунты реагируют на изменения температуры и нагрузки. Выяснилось, что даже без учета подвижности грунтовых вод при оттаивании грунта, а просто под действием гравитации за сезон порода проседает на два сантиметра. Также исследователи зафиксировали последовательное таяние и замерзание породы до четырех метров в глубину, что приводит к деградации структуры породы.

По словам Кутищевой, работа ученых НГТУ является уникальной. Методика учитывает сразу несколько взаимосвязанных процессов - теплопередачу, механическую деформацию и фазовые переходы воды в грунт, что дает более точные результаты, чем другие модели, которые чаще всего сосредотачиваются лишь на одной из этих задач. «Кроме этого, созданные алгоритмы мы оптимизировали для параллельных вычислений. Это позволило провести расчеты быстрее и в более высоком разрешении. Чем выше детализация, тем лучше прогноз, а в таких вопросах, как устойчивость зданий или безопасность трубопроводов, точность решает все», — подчеркнула Кутищева.

По ее словам, летом порода может растаять до глубины четырех метров, но зимой вновь промерзнуть метров на пять. По данным моделирования, большое значение имеет не только температура воздуха, но и снежный покров, который работает как естественный утеплитель.

Ученые также получили важные данные о влиянии техногенных факторов, на мерзлоту например, влияния свайных конструкций. Выяснилось, что теплая бетонная свая буквально «прожигает» грунт вокруг себя, создавая область постоянного оттаивания, что делает породу менее прочной и создает серьезные риски для строительства, инфраструктуры и экологии.

Разрушение мерзлых грунтов может привести к выбросу парниковых газов, таких как метан и углекислый газ, что ускоряет процессы глобального потепления.

Изображения: Shutterstock