Науки о земле

Научно обоснованы основные параметры развития нефтегазового комплекса страны, которые были использованы при разработке Энергетической стратегии России до 2030 г. (ИНГГ СО РАН, ИПНГ РАН). Разработаны рекомендации по экологически безопасному размещению объектов нефтяной и газовой промышленности, вошедшие в “Стратегию развития Арктической зоны Российской Федерации и обеспечения национальной безопасности на период до 2020 года” (ИНГГ СО РАН, ИПНГ РАН).

Созданы теоретические и методические основы нового способа построения геомеханических моделей среды. Разработанная схема включена в технологический регламент по комплексному обеспечению безопасности горных работ и охране недр на рудниках крупнейшего в России Верхнекамского месторождения калийных солей (ГИ УрО РАН).

Разработана система экспертной оценки состояния экосистем и водосбора Белого моря на основе эколого-социо-экономического подхода, предназначенная для поддержки принятия управленческих решений для развития экономики Беломорья (ИВПС КарНЦ РАН).

Выявлены значимые климатические тренды усиления потоков тепла между океаном и атмосферой в северной части Тихого океана, наиболее выраженные в энергоактивной зоне Куросио. Установлен значительный рост температуры и солености промежуточных вод Ойясио, Аляскинского и Камчатского течений за период с 1949 по 2007 гг. Теплый промежуточный слой является резервуаром тепла, что может вызвать положительную аномалию температуры (ТОИ ДВО РАН).

Впервые выполнено глубокое керновое бурение на Эльбрусе. Полученный 182-метровый керн льда позволил обнаружить свидетельства древних (около 2 тыс. лет тому назад) извержений. Составлены карты толщины ледника и рельефа подледникового ложа. Завершен этап многолетней работы по палеогляциологической реконструкции климата субтропических широт Азии в эпоху похолодания, происшедшего 20 тыс. лет назад. С помощью космических снимков 2000–2007 гг. на Памире выявлены подвижки более 10 пульсирующих ледников (ИГ РАН).

Сравнительный анализ дистанционных и наземных данных по снегонакоплению в Антарктиде показал их удовлетворительное согласие. Обнаружено, что в результате неустойчивости систем подледниковых озер крупных ледниковых покровов возможны подледниковые паводки, вплоть до катастрофических, которые могут быть причиной глобально ощутимых изменений климата, таких как изменение течения Гольфстрима и разрушение наземных четвертичных ледниковых покровов. Предложена концепция нового направления конструктивной географии – морской экологической географии. Выполнен сравнительный анализ климатических изменений и параметров стока в бассейне Волги. Составлены картосхемы интегральной опасности гидрологических ситуаций для субъектов Российской Федерации (ИГ РАН).

Подготовлены предложения в проект “Водной стратегии Российской Федерации на период до 2020 года” по приоритетным направлениям гарантированного обеспечения водными ресурсами субъектов Российской Федерации. Водная стратегия утверждена Правительством Российской Федерации. Впервые в мировой практике разработаны методы долгосрочного прогнозирования весеннего половодья, которые позволяют детально описывать физические механизмы формирования талого стока в речных бассейнах. Предлагаемые методы существенно повышают точность и информативность прогнозов и учитывают неопределенность в задании погодных условий на период заблаговременности прогноза (ИВП РАН).

Впервые выявлены тренды в изменении температуры воды, толщины льда и продолжительности ледостава в Ладожском озере за период со второй половины ХХ в. до настоящего времени. Сформирована база данных по сбросам биогенных веществ промышленными, сельскохозяйственными и муниципальными предприятиями в водные объекты водосборов притоков реки Невы и Финского залива. Разработаны оптимальные комплексы показателей для водоемов, испытывающих антропогенное воздействие различной природы, характера и интенсивности (ИНОЗ РАН). Установлено территориальное распределение гидрохимических параметров природных вод в условиях аэро-техногенного загрязнения и поступления сточных вод. Впервые инструментально зафиксировано образование в донных отложениях аутигенных минералов (пирита) и установлены стадии их развития (ИППЭС КНЦ РАН).

Выполнен анализ состояния и сделан прогноз возможных изменений экосистем крупнейших озер Европы (Ладожского и Онежского) под влиянием изменения климата и антропогенной деятельности. Оценена ассимиляционная емкость этих озер. Составлен справочник “Озера Карелии”, включающий данные за последние 50 лет по комплексу лимнологических параметров 250 водоемов, который является основой для принятия решений в сфере водного хозяйства региона. Подготовлена экспертная система оценки состояния и перспектив регулирования рыбного промысла в озерах Карелии. Создана специализированная ГИС “Водные объекты на территории Республики Карелия”, обеспечивающая формирование, ведение и представление тематической информации по водному фонду Карелии. Результаты внедрены в практику Министерством природных ресурсов Республики Карелии (ИВПС КарНЦ РАН).

Получен обширный материал о современном состоянии природной среды российской части бассейна р. Амур. Выявлены циклы колебаний годового стока р. Сунгари с периодами 2–5, 12, 25–28 лет; р. Амур – 2–3, 4–5, 7, 12 и 27–28 лет. Обнаружены высокие концентрации канцерогенных веществ (до 0,016–0,206 мг/кг) в гидробионтах р. Амур (ихтиофауна, малакофауна), в том числе в ценных промысловых видах (ИВЭП ДВО РАН).

Показано, что загрязнение тропосферы московского мегаполиса диоксидом азота (NO₂) отличается пространственной неоднородностью. Наиболее чистым является северо-запад города, а наиболее загрязненным – восток и юго-восток. Выявлена недельная и сезонная цикличность загрязнения. Отмечавшийся в начале 2000-х годов рост тропосферного содержания NO₂ в 2006 г. сменился его убылью. Тем не менее, современный уровень загрязнения воздуха Москвы диоксидом азота превышает уровни других столиц в наиболее загрязненных регионах Западной Европы. Впервые проведен сравнительный анализ характеристик глобального поля облачности по различным данным спутниковых и наземных наблюдений за облачным покровом Земли за последние десятилетия. В целом доля покрытия облаками Земли лежит в пределах от 0,51 до 0,64. Разработанная климатическая модель дополнена возможностью учета влияния сельскохозяйственной деятельности человека на альбедо Земли (ИФА РАН).

За период глобального потепления 1975–2005 гг. рост температуры на азиатской части территории России составил 1,05^оС, а среднегодовые значения давления и осадков снизились как в теплый, так и в холодный сезоны. Эти изменения связаны с изменениями атмосферной циркуляции (ИМКЭС, ИПРЭК СО РАН). Установлены тенденции изменения криолитозоны за последние 20–100 лет. Обновлены геокриологические карты для новых районов экономической деятельности. Получены новые данные о темпах деградации береговой и прибрежно-шельфовой мерзлоты, проявляющейся при их взаимодействии с морскими водами ледовитых акваторий и атмосферой (ИМЗ, ИКЗ СО РАН). Получены количественные оценки сокращения ледников по сравнению с данными Каталога ледников СССР. Составлен прогноз деградации ледниковых систем Северо-Востока Сибири к середине XXI в. (ИГ РАН).

Проанализированы записи сейсмических колебаний в момент аварии на Саяно-Шушенской ГЭС. Анализ показал, что причиной аварии явился не гидроудар, а разрушение шпилек крышки второго гидроагрегата из-за вероятного совпадения собственных частот агрегата с собственной частотой крышки. По результатам специальных обследований плотины Саяно-Шушенской ГЭС после аварии установлено, что наряду с явно выраженной радиальной компонентой колебаний плотины появились ранее не наблюдавшиеся мощные тангенциальные колебания (в сторону бортов). Это было обусловлено тем, что в настоящее время электростанция не работает и вся вода проходит через водосброс, оказывая на плотину дополнительное динамическое воздействие и вызывая изменение частот собственных колебаний (ГС СО РАН).

Изучен класс кристаллических матриц, обеспечивающих надежную изоляцию актинидов и долгоживущих продуктов деления. Показано, что наиболее перспективными являются матрицы, состоящие из оксидов со структурой пирохлора, граната или муратаита. Скорость выноса актинидов из таких матриц на четыре порядка ниже значений, свойственных стеклообразным матрицам (ИГЕМ РАН). Исследовано образование критической массы в аварийных обводненных контейнерах с деградировавшим отработанным ядерным топливом судовых реакторных установок. Изучены ядерно-опасные сценарии при обращении с такими контейнерами в условиях Кольского полуострова. Доказано, что гарантированная ядерная безопасность может быть достигнута при использовании технологий обращения с осушением контейнеров. Проведена оценка экологического состояния морских акваторий арктического региона, в том числе в местах дампинга твердых радиоактивных отходов (ГоИ КНЦ РАН).

Разработаны “Эколого-геоморфологическая карта междуречья рек Фиагдон и Терек на период 2002–2007 годов” и “Динамика локальных опасных геоморфологических процессов и явлений на междуречье рек Фиагдон и Терек на периоды: до 1972 года, 1972–1984, 1986–1991, 2002–2007 годов”. Получены оценки аккумуляции углерода залежными землями в разных регионах России. Показано, что залежные земли служат важнейшими элементами углеродного баланса страны и могут быть использованы в переговорах о новом углеродном договоре. Выделены четыре группы причин изменения почвенного покрова России в ХХ в.: природные, природно-антропогенные, антропогенные, регенерационные, с дробным внутренним разделением. Проведен анализ участия чужеродных видов сосудистых растений во флорах заповедников европейской части России, позволивший выявить 600 таких видов (около 1/3 от всего числа чужеродных видов, натурализовавшихся в европейской части России) (ИГ РАН).

Создана концептуальная модель организованности урбанизированных систем водосборных бассейнов города Москвы. Показано, что трансформация расселения происходит в результате межмуниципальных миграций, преимущественно из сельской местности в города, при этом внутрирегиональные потоки интенсивнее, чем межрегиональные (ИГ РАН).

Получены количественные оценки вклада атмосферных циркуляционных механизмов в аномалии температуры. Показано, что тренды температуры с начала 1970-х годов полностью объясняются колебаниями макромасштабной циркуляции. На основе сравнительного анализа развития экосистем и климата гумидного (“лесного”) и аридного (“степного”) поясов Восточно-Европейской равнины сделан вывод, что фоновым глобальным процессом в текущую эпоху является похолодание (ИГ РАН). На основе численных экспериментов обнаружен нелинейный отклик температуры в зимний период над континентами Cеверного полушария на монотонное уменьшение площади ледового покрова, что может приводить к экстремальным похолоданиям (увеличению вероятности экстремально холодных зим в 2–3 раза) над территорией России при уменьшении ледового покрова в Арктике. Анализ пространственно-временной изменчивости газового состава атмосферы выявил квазидвухлетние колебания температуры, давления, влажности воздуха и ветра, сопровождающиеся существенными изменениями высоты и температуры тропопаузы. Западная фаза экваториального ветра (на уровне 50 гПа) связана с потеплением тропосферы, увеличением влагосодержания и понижением атмосферного давления, а восточная – с похолоданием, уменьшением влажности и повышением давления. Таким образом, по текущей фазе зонального ветра в экваториальной стратосфере можно на год вперед прогнозировать изменения температуры, влажности, давления и ветра над московским регионом (ИФА РАН).

Определены периоды очищения почв высоких широт от газового конденсата, дизельного топлива и мазута. Показано, что очищение легких углеводородов может происходить в течение одного вегетационного периода, а от нефтепродуктов значительно дольше (ИППЭС РАН).

Проведена типология административных районов Дальнего Востока по признаку сочетания типов природопользования. Выявлены основные факторы, связанные хозяйственной деятельностью в береговой зоне и вызывающие изменения прибрежных геосистем (ТИГ ДВО РАН). Разработаны критерии, принципы и карта (М 1: 2 000 000) рекреационно-туристического районирования территории Хабаровского края (ИВЭП ДВО РАН).

Составлена и подготовлена к изданию серия карт социально-экономического развития Байкальского региона (Республика Бурятия, Иркутская область и Забайкальский край) для “Атласа социально-экономического развития Российской Федерации”. Составлены фрагменты ландшафтно-оценочной карты для регионов Сибири. Разработано социально-географическое районирование азиатской части России на основе концепции качества жизни. Определены территориальные факторы конкурентоспособности хозяйственных комплексов Сибири в современных социально-экономических условиях (ИГ СО РАН, БИП СО РАН, ИПРЭК СО РАН).

Проведены исследования структурно-функциональной организации ландшафтов трансграничных и приграничных территорий России и Монголии, что позволило выявить особенности природопользования, степень трансформации природных комплексов , и разработать методологию определения вероятности экологических рисков на трансграничных территориях; провести районирование территории по степени опасности возникновения природных и техногенных чрезвычайных ситуаций, а также разработать карту природно-хозяйственного районирования трансграничного бассейна р. Селенга (БИП СО РАН).

На основе данных эколого-геохимической съемки выполнена оценка техногенного воздействия на окружающую среду (поверхностные и подземные воды, почвы, геологическая среда) в процессе проведения поисково-оценочных работ на нефть и газ на площади Сафаралинская (Республика Дагестан). Выполнена эколого-экономическая оценка и разработан перечень природоохранных мероприятий, позволяющих свести к минимуму последствия производственной деятельности (ИГ ДНЦ РАН).

Успешно завершен проект по созданию поискового сервиса погодных сценариев в сверхбольших базах данных по окружающей среде. Для систем поиска разработана общая модель представления и интеграции данных, оптимизированная для работы с большими распределенными массивами данных по окружающей среде в интерактивном режиме. Созданы инструментальные программные средства для разработки виртуальных тренажеров и интеллектуальных систем для оценки степени воздействия окружающей среды в системах поддержки принятия решений. Разработанный инструментарий совместим с Grid-инфраструктурой (ГЦ РАН).