Весна наступила, или Гигантские антропогенные снежники

Евгений Подольский, Валентина Андреевна Лобкина, Юрий Витальевич Генсиоровский
«Троицкий вариант» №6(175), 24 марта 2015 года

Против законов весны

Казалось, с приходом весны снегу пора стаять. Но из-за вмешательства человека этот закон природы ежегодно нарушается: простое складирование снега, убранного с городских улиц, может создавать снежники, которые без труда переживают лето. На первый взгляд, эти невинные отвалы не представляют особого практического интереса и тем более угрозы экологии. Тем не менее, как показывают исследования, снежные отвалы таят немало неприятных сюрпризов, но при этом и немало возможностей.

В сотрудничестве с исследователями из Японии и Франции мы показали, что два гигантских снежных отвала на окраинах Южно-Сахалинска связаны с неожиданно широким спектром неблагоприятных явлений и непростых механизмов взаимодействия с окружающей средой.

Антропогенные снежные отвалы под Южно-Сахалинском могут достигать впечатляющих размеров: высоты трех- или даже шестиэтажного дома и площади более 20 футбольных полей. Такие гигантские количества ежегодно свозимого снега сопоставимы с объемами очисток в гораздо более крупных городах, вроде Монреаля в Канаде. Это создает серьезную нагрузку на коммунальное хозяйство и ставит большое количество вопросов перед местными исследователями в столь многоснежном регионе России.

Рис. 1. Снежный отвал, который сформировался в результате складирования снега, убранного с городских улиц. Высота до 10–20 м; площадь до 15 га; объем до 1 млн м³ (Южно-Сахалинск, рядом с Железнодорожной улицей). Фото В. Лобкина, февраль 2011 года

Городские снежники имеют довольно своенравный характер. Например, летом, в период наиболее интенсивного таяния, они способны удивить пользователей соседних участков земли тем, что производят расход талой воды, сравнимый с тайфунами! В то же время огромное количество загрязненных вод, составившее за четыре года мониторинга объем, эквивалентный 1400 олимпийским бассейнам, попадает в почву и ручьи и ведет к так называемой «кислотной вспышке», связанной с низким pH талой воды.

Кроме того, ежегодное повторение таяния на одних и тех же участках складирования снега ведет сразу к нескольким кумулятивным эффектам: угнетает растительность, засоляет и заболачивает почвы, подмывает и затапливает дороги, оставляет тонны загрязняющих отложений.

Синтез наблюдений и моделирования как ответ на геоинженерные вопросы

Четыре сезона полевых наблюдений, химические анализы и компьютерное моделирование позволили нам выявить и количественно оценить эти процессы. Помимо этого была разработана численная методика оценки изменения снежных отвалов во времени в зависимости от количества выбрасываемого снега и метеорологических условий, определяющих масс-баланс этих объектов. Такой подход, ранее успешно применявшийся для моделирования ледников, показал хорошие результаты и может послужить основой для принятия решений о хранении снега на конкретных участках.

Рис. 2. Поверхность снежника в период таяния, покрытая горизонтом отложений средней мощностью 20 см, вытаивающих из грязного городского снега (Южно-Сахалинск, рядом с проспектом Мира). Фото В. Лобкина, 24 июля 2014 года

К нашему удивлению, самым нетривиальным фактором, определяющим интенсивность таяния снежников, оказался слой твердых отложений, постепенно вытаивающих из снега.

Этот горизонт формируется на поверхности снега из твердых взвесей вроде песка и суглинка, перемешанных с городским мусором. К июню на нем даже может расти трава. Поначалу в результате затемнения поверхности происходит более интенсивное таяние. Но при достижении определенной толщины этот покров начинает играть роль защитной брони, предохраняющей снег от тепла и позволяющей пережить лето.

Экологическая угроза или альтернативный источник энергии?

О химических процессах, происходящих в снежниках вследствие сложных комбинаций веществ, воды и фотохимических реакций, известно очень мало. Для более полной картины происходящего в этих искусственно созданных химических реакторах, как и для адекватной оценки их влияния на местную гидрологию почв требуются не только дальнейшие детальные и трудоемкие анализы, но и продолжение мониторинга изменений снежников.

Наша группа надеется, что такая междисциплинарная работа в конечном итоге приведет к оптимизации процесса складирования и минимизации ущерба, наносимого окружающей среде. С другой стороны, важно и то, что снежники могут служить источником холода для охлаждения различных производств и зданий, как это уже практикуется в некоторых странах. Например, в Швеции складирование снега под открытым небом с водосборной системой канализации холодной воды используется для охлаждения госпиталя летом. В то же время складирование снега в специальном хранилище позволяет осуществлять летнее охлаждение части помещений традиционных бань на соседнем с Сахалином острове Хоккайдо.

Подобные относительно простые геотехнические решения создают взаимовыгодные условия для уборщиков снега и производств, нуждающихся в летнем кондиционировании помещений. А потому снежные отвалы остаются интересными объектами будущих исследований.

Источник: Podolskiy E. A., Lobkina V. A., Gensiorovsky Yu. V. , and Thibert E. Evaluating ablation and environmental impact of giant anthropogenic snow patches (Yuzhno-Sakhalinsk, Russia) // Cold Regions Science and Technology. 2015. Doi:10.1016/j.coldregions.2015.03.001 [in press].

См. также:
Лобкина В.А., Генсиоровский Ю.В. Проблемы размещения снежных полигонов на урбанизированных территориях (на примере г. Южно-Сахалинск) // Вестник ДВО РАН. 2012. № 3. С. 97–102.

Любые советы, идеи или просто вопросы по данному проекту
искренне приветствуются авторами (E-mail: valentina-lobkina@rambler.ru).