Сибирские ученые создают технологию электромагнитного мониторинга многолетней мерзлоты
<div>
Сегодня во всем мире большое внимание уделяется проблемам изменения климата, особенно важны темы таяния многолетней мерзлоты. Россия, с ее обширными арктическими территориями, столкнулась с ускоренным процессом потепления. К 2050 году, если не предпринять необходимые меры, убытки страны от таяния мерзлоты в совокупности могут достигнуть 5 триллионов рублей. Для того чтобы наблюдать за процессами, происходящими в таких породах и грунтах, ученые из Института нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А. Трофимука СО РАН предлагают воспользоваться импульсным электромагнитным мониторингом многолетней мерзлоты. Статья об исследовании опубликована в высокорейтинговом журнале <a target="_blank" href="https://www.mdpi.com/2227-7390/12/4/585"><span style="color: #00aeef;">Mathematics</span></a>. Подробнее в <a target="_blank" href="https://www.sbras.info/articles/nauka-dlya-obschestva/sibirskie-uchenye-sozdayut-tekhnologiyu-elektromagnitnogo"><span style="color: #00aeef;">материале</span></a> Ирины Барановой для издания "Наука в Сибири".<br>
<br>
</div>
<div>
Порядка двух третей территории России находится в области многолетней мерзлоты. Из-за заметных изменений климата в этих местностях происходит постепенное таяние замерзших грунтов и пород, что может вызывать нарушения в почвенном покрове и трансформации ландшафта. В таких зонах расположено много гражданских и промышленных зданий и сооружений, и практически все из них построены на сваях. Во время таяния сваи проваливаются, что приводит к разрушению строений и экологическим последствиям.<br>
<br>
Для того чтобы не допустить подобного развития событий, требуется своевременно отслеживать изменения состояния грунта под зданиями и сооружениями на сваях. То же самое касается железных и автодорог, подземных газопроводов. Ученые из ИНГГ СО РАН разрабатывают систему импульсного электромагнитного мониторинга состояния многолетнемерзлых пород. С ее помощью можно быстро и точно отследить их электрофизические параметры.<br>
<br>
<i>"Мы предположили, что некоторые технологии, которые мы применяем для поиска нефти и газа, можно использовать для изучения деградации многолетнемерзлых пород и криолитозоны, и представили научно-исследовательский проект, который был одобрен Российским научным фондом. Как только мы стали заниматься научным обоснованием, к нам подключился индустриальный партнер — Научно-исследовательский институт измерительных приборов — Новосибирский завод имени Коминтерна. Мы проводим исследования, компьютерное моделирование тех процессов, которые нас интересуют, а наши коллеги создают подходящую аппаратуру", </i>— рассказывает руководитель проекта, директор ИНГГ СО РАН член-корреспондент РАН<b> Вячеслав Николаевич Глинских</b>. <br>
<br>
На сегодня самый распространенный способ мониторинга состояния грунта — это измерение с помощью термометра. Однако замеры температуры могут занимать время, и, пока информация достигнет датчиков, ситуация может измениться, и, возможно, будет уже поздно принять необходимые меры. Электромагнитный мониторинг позволяет измерить электрическое сопротивление — в зонах протаивания оно существенно ниже, чем у мерзлых пород; за счет информации об этой разнице результат можно получить мгновенно. <br>
<br>
<i>"При реализации проекта мы создали полигон на материальной базе нашего индустриального партнера в Дорогино. Мы приложили большие усилия к его развитию, использовали разные мишени, проводили анализ не только в летний и осенне-весенний, но и зимний периоды, то есть удалось учесть все особенности. Эта работа будет способствовать созданию оригинальной технологии, которую можно назвать электромагнитным термометром для изучения многолетнемерзлых пород",</i> — объяснил Вячеслав Глинских. <br>
<br>
Ученые рассмотрели реалистичные трехмерные модели гражданских и промышленных объектов на мерзлоте, построенные по полевым геофизическим данным. На них можно увидеть удельное сопротивление многолетнемерзлых пород и рассмотреть талики — зоны подтаивания различных размеров, расположенные в разных местах. В своей работе исследователи проанализировали процессы таяния мерзлоты в Якутии, на полуостровах Ямал и Гыдан, в Забайкалье и Красноярском крае. <br>
<br>
Для того чтобы воспользоваться системой мониторинга, нужно пробурить две скважины глубиной порядка 10—30 метров по разные стороны от целевого объекта, на расстоянии десятков метров друг от друга. В одной из них размещаются источники электромагнитного поля, в другой — приемники, они располагаются там стационарно. Передача данных будет вестись через спутник. Это позволит доставлять нужную информацию в любой город России, и по измеренным сигналам можно будет определить, что изменилось в среде под целевым объектом. <br>
<br>
<i>"Мы уже провели теоретико-экспериментальные исследования, и они указывают на хороший потенциал системы мониторинга. Она относительно дешевая в развертывании: не нужно каждый раз приезжать и уезжать с аппаратурой. Скважины закладываются стационарно, от аппаратуры идут данные, по которым интерпретаторы определяют, поменялась ли среда. Если поменялась, это значит, что образовалась зона подтаивания и нужно уже либо выезжать на место для принятия своевременных мер, либо начать исследовать целевой объект более подробно",</i> — дополнил старший научный сотрудник ИНГГ СО РАН кандидат технических наук <b>Игорь Владиславович Михайлов</b>. <br>
<br>
Главная задача электромагнитных зондирований — по измеренным сигналам узнать, что находится под землей. Для этого были разработаны специальные алгоритмы трехмерного моделирования сигналов: так можно заранее оценить возможности электромагнитного мониторинга. <br>
<br>
<i>"Была создана компьютерная программа трехмерного моделирования. В основе алгоритма лежит интегральное преобразование Сумуду и векторный метод конечных элементов. Мы определяем, как распространяется электромагнитное поле, с помощью уравнений. И для того, чтобы эффективно их решать, используются интегральные преобразования. Преобразование Сумуду применили к электромагнитным зондированиям впервые в мировой практике. Чтобы добиться еще большей скорости вычислений, были созданы нейронные сети, и за счет этой комбинации расчеты ускорились в 300 раз",</i> — прокомментировала ведущий научный сотрудник ИНГГ СО РАН доктор технических наук <b>Марина Николаевна Никитенко</b>. <br>
<br>
Сейчас ученые ведут научно-исследовательские работы, а следующим этапом планируются опытно-конструкторские с опробованием на конкретных объектах. В приоритете у специалистов — изучение Крайнего Севера России, который ко всему прочему представляет значительный потенциал для дальнейшей добычи нефти и газа. <br>
<br>
Исследование выполняется при поддержке гранта Российского научного фонда № 22-17-00181 "Импульсное электромагнитное зондирование многолетнемерзлых пород: теоретическое и экспериментальное развитие высокоразрешающего геофизического метода, научное обоснование и создание инновационной технологии мониторинга криолитозоны".<br>
<br>
Автор: Ирина Баранова<br>
Источник: <a target="_blank" href="https://www.sbras.info/articles/nauka-dlya-obschestva/sibirskie-uchenye-sozdayut-tekhnologiyu-elektromagnitnogo"><span style="color: #00aeef;">Наука в Сибири</span></a><br>
</div>
"Арктический плавучий университет" отправился в 18-ю экспедицию
<div>
18-я экспедиция "Арктического плавучего университета" проходит с 25 июня по 16 июля 2024 года на научно-исследовательском судне "Профессор Молчанов". Маршрут экспедиции проходит из Архангельска через Новую Землю, Землю Франца-Иосифа, акваторию Белого, Баренцева и Карского морей.<br>
<br>
Общий состав участников экспедиционного отряда 55 человек, из них 25 студентов и аспирантов из 17 научных и научно-образовательных учреждений и организаций, таких как Северный (Арктический) федеральный университет имени М. В. Ломоносова, Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова, Институт географии Российской академии наук, Арктический и антарктический научно-исследовательский институт, Санкт-Петербургский государственный университет, Российский государственный гидрометеорологический университет», Северный государственный медицинский университет, Северное управление по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, Национальный парк "Русская Арктика", Заполярный государственный университет им. Н. М. Федоровского, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского, Национальный исследовательский университет "Высшая школа экономики" (НИУ ВШЭ), Санкт-Петербургский государственный морской технический университет.<br>
<br>
<i>"Арктика не отпускает, полярник — это на всю жизнь. Я от всей души желаю вам новых знаний, новых результатов, всего вам самого доброго".</i> - приветствовал участников экспедиции исполняющий обязанности ректора САФУ <b>Павел Марьяндышев</b>.<br>
<br>
С приветственным словом перед молодыми исследователями выступил вице-президент Российской академии наук <b>Сергей Чернышев</b>, поздравивший их с победой в конкурсе за право войти в состав экспедиционного отряда.<br>
<br>
<i>"По сути дела, у вас начинается взрослая научная жизнь, вам предстоит осваивать важнейший для Российской Федерации регион. Арктика должна развиваться, и наша страна ждет от вас новых достижений и открытий. Вы будете заниматься чрезвычайно необходимым делом — решением задач экологического баланса арктической территории. Поэтому желаю вам удачи",</i> — отметил Сергей Чернышев.<br>
<br>
Также участников экспедиции напутствовал академик РАН, первый вице-президент Русского географического общества <b>Николай Касимов</b>. Известный ученый добавил, что в этом году проект "Арктический плавучий университет" был удостоен национальной премии "Хрустальный компас".<br>
<br>
В рамках экспедиции будут проведены важные для изучения состояния арктических экосистем в условиях климатических изменений и роста антропогенной нагрузки мониторинговые исследования. Арктический плавучий университет является уникальной площадкой для такого рода исследований, поскольку ежегодно предоставляет доступ исследователям со всей России на эти удаленные территории.<br>
<br>
Среди мониторинговых исследований ключевые направления — это изучение состояния и динамики биоразнообразия (мониторинг птичьих базаров, морских млекопитающих, планктонных сообществ, флоры, микробные сообщества, почвенный состав), загрязнения арктических морей и островных территорий (морским мусором и микропластиком, органическими и неорганическими загрязнителями, радиоэкологические исследования), гидрометеорологического режима морей Северного Ледовитого океана. Также в рамках рейса будет проведен ряд прикладных исследований.<br>
<br>
На сайте университета ежедневно будут публиковаться дневники экспедиции, где будет рассказываться о жизни ученых на борту НИС "Профессор Молчанов", научной работе и высадках.<br>
<br>
Официальные спонсоры и партнеры проекта: Правительство Архангельской области, Министерство науки и высшего образования РФ, Русское географическое общество, Банк ВТБ, ГМК Норильский Никель, Росгидромет (ФГБУ "Северное УГМС", национальный парк "Русская Арктика"; Координационный центр "Плавучий Университет" на базе МФТИ; Круглогодичный молодёжный образовательный центр "Наука". <br>
<br>
Источник: <a target="_blank" href="https://narfu.ru/life/news/university/390721/"><span style="color: #00aeef;">пресс-служба САФУ им. М.В. Ломоносова</span></a><br>
</div>
<br>
Ученые выяснили, как в Якутии появилось "кладбище мамонтов"
<div>
Скопление тысяч костей мамонтов, ранее найденных в арктической зоне Якутии, возникло благодаря людям, которые в древности активно использовали останки этих животных для собственных нужд – к такому выводу пришел коллектив ученых из нескольких исследовательских центров РФ, сообщили <a target="_blank" href="https://ria.ru/20240619/mamonty-1953861647.html"><span style="color: #00bff3;">РИА Новости</span></a> в Российском научном фонде (РНФ). Результаты исследования, <a target="_blank" href="https://rscf.ru/project/24-68-00031/"><span style="color: #00aeef;">поддержанного</span></a> грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале <a target="_blank" href="https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2024.108692"><span style="color: #00aeef;">Quaternary Science Reviews</span></a>. <br>
<br>
</div>
На севере Якутии, на левом берегу реки Берелех находится Берелехское "кладбище мамонтов" - место, где археологи ранее обнаружили тысячи костей этих крупных вымерших животных. Изначально считалось, что кости накапливались здесь естественным путем в период 13–12 тысяч лет назад безо всякого участия человека. Также исследователи не исключали возможность естественной единовременной гибели целой группы мамонтов. <br>
<br>
Вблизи "кладбища мамонтов" в разные годы были найдены следы деятельности человека - обработанные фрагменты бивней, в том числе с гравированным изображением мамонта, массивный заостренный стержень (копье) из бивня, а также немногочисленные каменные орудия труда и отходы их производства. На основе этих находок ученые в свое время предположили, что кости на "кладбище мамонтов" могли приносить люди, в древности населявшие берега реки Берелех. Однако до сих пор подтверждений этого не было. <br>
<br>
Специалисты из Института истории материальной культуры РАН Арктического и антарктического научно-исследовательского института (оба - Санкт-Петербург) и Геологического института РАН (Москва) исследовали кости, найденные на "кладбище мамонтов", а также археологические материалы, собранные в ходе полевых работ разными научными группами с 1970 по 2009 год. Кроме того, авторы подробно изучили отложения берега реки, к которым принадлежат археологические и палеонтологические остатки, и реконструировали условия и последовательность формирования Берелехского геоархеологического комплекса. Проект был поддержан грантом РНФ. <br>
<br>
Археологи обнаружили каменные острия необычной формы, возможно, использовавшиеся в качестве режущих инструментов или наконечников. Такие изделия в регионе встречаются редко и всегда сопутствуют массовым скоплениям костей мамонтов. Помимо упомянутых артефактов, ученые нашли украшения-подвески, а также обломки ребер мамонта со следами обработки и отходы производства изделий из бивней. С помощью радиоуглеродного анализа исследователи определили прямой возраст этих находок, который был использован в анализе общей выборки датировок из Берелехского "кладбища мамонтов". <br>
<br>
Оказалось, что массовое скопление костных остатков на реке Берелех формировалось очень короткое время и происходило 14,4–13,5 тысяч лет назад, первоначально довольно медленно, а затем более интенсивно. В реконструированной истории накопления костных остатков мамонтов отмечаются пики, отражающие ускоренное накопление, - 14,4, 14 и 13,8 тысяч лет назад. Эти пики соответствуют датировкам, полученным при анализе артефактов, а потому непосредственно связанным с деятельностью человека. <br>
<br>
Исследователи полагают, что люди активно использовали шерсть, бивни и жир мамонтов для собственных нужд. Часть скелетных элементов, среди которых особую ценность представляли бивни, помещали в определенном месте, которое впоследствии и стало "кладбищем". Его выбор не был случаен: исходя из реконструкций древнего рельефа, "кладбище мамонтов" располагалось в заболоченном изгибе реки или старице - части русла, превратившейся в небольшой самостоятельный водоем. Такое место было богато микроорганизмами, которые облегчают разложение соединительной ткани, именно поэтому его выбрали для хранения остатков. Это позволяло извлекать из черепов целые бивни, не разрушая их основание, что было технологически необходимо для дальнейших трудовых операций. <br>
<br>
По мнению авторов исследования, подтверждением участия людей в создании Берелехского "кладбища мамонтов" может служить также и то, что иные подобные объекты - в частности, подробно изученное массовое скопление костей этих животных, которое археологи обнаружили в низовьях реки Яна (Якутия), - также сформировались в период активной человеческой деятельности на этой территории. <br>
<br>
<i>"Шерстистый мамонт для древних людей служил важным источником разнообразных полезных материалов. Например, бивни использовались для изготовления орудий труда, жир и мясо служили в качестве пищи. Кости и черепа с бивнями, как показывают исследования, складывали в места, где благодаря деятельности микроорганизмов хорошо разлагаются соединительные ткани, что было важно для процедуры извлечения бивней и подготовки костных остатков к дальнейшему использованию",</i> - сказал руководитель проекта, ведущий научный сотрудник Института истории РАН и Центра Арктических исследований Музея антропологии и этнографии имени Петра Великого (Кунсткамера) РАН <b>Владимир Питулько</b>, - <i>"Процесс накопления костей мамонтов вблизи рек Берелех и Яна очень схож. При этом мы не можем утверждать, что люди проживали на соответствующих территориях все время формирования "кладбищ мамонтов". Они регулярно здесь присутствовали, скорее всего, то уходя, то возвращаясь",</i> - добавил специалист. <br>
<br>
В дальнейшем ученые планируют продолжить исследование прошлого арктической Восточной Сибири, включая расселение человека в этой области, особенности эволюции его культуры и адаптации к изменяющимся условиям природной среды.<br>
<br>
Источник: <a target="_blank" href="https://www.rscf.ru/news/humanitarian-sciences/uchenye-vyyasnili-kak-v-yakutii-poyavilos-kladbishche-mamontov/"><span style="color: #00aeef;">РНФ</span></a>, <a target="_blank" href="https://ria.ru/20240619/mamonty-1953861647.html"><span style="color: #00aeef;">РИА-Новости</span></a><br>
<p>
</p>