В последние десятилетия тема климатических изменений постоянно обсуждается в экспертных кругах, в среде экологов, общественных деятелей. Глобальное потепление влияет на экономику прямо и косвенно: погодные условия меняются и требуют адаптации или принятия предупреждающих мер. Человечество стало внимательнее относиться к динамике изменений климата при накоплении масштаба очевидных изменений. Эксперты подсчитывают объём ущерба для мировой экономики и оценивают его в сотни миллиардов долларов США в год, прогнозируя, что до 2100 года он может достигнуть 20% глобального валового продукта.

Прогнозы дальнейшего роста температуры, выполняемые на современных климатических моделях, показывают, что в России потепление будет идти интенсивнее, чем в среднем по миру. К середине XXI века летняя температура возрастет по отношению к концу предыдущего столетия на 2-4 градуса. Ожидается рост осадков (особенно зимой) с увеличением их «резкости» и пиковой интенсивности — сильных паводков и наводнений, штормовых ветров, колебаний погоды.

В Якутии — самом большом регионе России, значительная часть площади которого расположена в Арктической зоне, изменение климата в последние десятилетия стало заметнее. В 2018 году республика столкнулась с самым сильным за последние 18 лет наводнением: тогда в зоне затопления оказались 63 населённых пункта, сумма ущерба составила 1,5 миллиарда рублей. Нынешним летом в Верхоянске, известном в мире как один из Полюсов холода Северного полушария (населённый пункт соперничает за это звание с якутским же Оймяконом), метеорологи зафиксировали аномальную жару. 20 июня температура воздуха повысилась до +38 градусов, и это самая высокая температура, когда-либо зафиксированная за Полярным кругом. Этот рекорд заинтересовал Всемирную метеорологическую организацию, аномалия после проверки может быть включена в Архив исключительных погодных и климатических температур. Кроме того, в октябре 2020 года впервые за всю историю наблюдений в Якутии не замёрзло море Лаптевых. Всё это говорит о необходимости изучения изменений климата и их последствий.

Среди явлений, связанных с климатическими изменения- ми, наибольшие риски несёт таяние вечной мерзлоты. Изменения климата и антропогенное воздействие привели к повышению температуры вечномёрзлых грунтов в Сибири на глубинах более 10 метров почти на один градус за последние 10 лет. Очевидно, что дестабилизация мерзлоты ведёт к уменьшению её несущей способности, что влечёт риски для сооружений, объектов инженерной инфраструктуры, которая попадает под риск учащения аварийных ситуаций (с дополнительным ущербом экологии), роста затрат на ремонт и обслуживание. По оценкам учёных, к середине XXI века из-за глобального потепления и таяния грунтов может быть повреждено до 70% арктической инфраструктуры. Уже в настоящее время многие инженерные сооружения, конструкции и фундаменты жилых домов теряют свою несущую способность.

Деградация мерзлотных грунтов несёт угрозу высвобождения древних вирусов и возбудителей болезней, с которыми уже начинают сталкиваться северные регионы России (несколько лет назад вспышка сибирской язвы в ЯНАО произошла именно из-за оттаявшего скотомогильника середины прошлого века). Кроме того, таяние вечной мерзлоты ведёт к выделению в атмосферу дополнительных выбросов углекислого газа и метана от разложения накопленной органики, то есть мерзлота не только сама разрушается из-за изменения климата, но и усиливает эти процессы.

Специалисты не первый год говорят об особой уязвимости мерзлоты, о необходимости постоянного мониторинга состояния грунтов в северных регионах. При этом проблема связана не только с труднодоступными арктическими территориями, где отсутствует регулярное население. В России зона многолетней мерзлоты занимает 65% всей площади страны, это — 10,7 млн кв. км, и зачастую населённые пункты, формально не относящиеся к Арктической зоне, тем не менее подвержены значительным рискам.

Для Республики Саха (Якутия) этот вопрос является чрезвычайно актуальным: регион полностью расположен на вечномёрзлых грунтах. 300-тысячный Якутск — крупнейший в мире город, расположенный на вечной мерзлоте. Толщина ледяного щита местами достигает 250 метров, все дома стоят на глубоко вбитых сваях, строительство автодорог требует особого подхода: здесь они изнашиваются быстрее, чем это предусмотрено федеральными нормативами. Высокая доля аварийного жилья в республике (7,5%) является прямым следствием таяния многолетнемёрзлых грунтов и последующей деформации фундаментов.
В зоне процессов деградации вечной мерзлоты (таяния, заболачивания, вспучивания) в республике находятся: 140 тыс. жилых домов, 27,4 тыс. км автодорог, 525 км железных дорог, 6,3 тыс. км магистральных трубопроводов, в том числе 1,5 тыс. км нефтепровода «Восточная Сибирь – Тихий океан», а также 1,3 тыс. км газопровода «Сила Сибири».

Наиболее уязвимыми и подверженными к изменениям климата и антропогенным воздействиям являются ландшафты с сильнольдистыми отложениями, в которых доля льда в почве может достигать 80 %. И это не только берега морей, но и земли, имеющие сельскохозяйственное значение. Очаги деградации вечной мерзлоты фиксируются не только на севере региона, но и на пашнях Центральной Якутии, где сосредоточено 60 % всех земель сельскохозяйственного назначения региона (964,5 тыс. га из 1 640 тыс.), 70 % посевных площадей (34,4 тыс. га из 48,5 тыс.), центральные районы производят 60% продукции сельского хозяйства. При этом ведущие сельскохозяйственные районы (Мегино-Кангаласский, Чурапчинский, Усть-Алданский) вследствие процессов деградации уже начинают терять пастбища и пашни, что чревато угрозами для продовольственной безопасности республики.

В этой ситуации Якутия становится проводником идеи о необходимости особого внимания к состоянию и динамике вечной мерзлоты и климатических изменений. Происходящие процессы должны стать предметом междисциплинарных международных исследований, и Якутии есть что сказать на этот счёт.

Лидирующую роль в вопросах изучения и мониторинга вечной мерзлоты играет расположенный в Якутске единственный в мире Институт мерзлотоведения им. П. И. Мельникова Сибирского отделения Российской академии наук. Учреждение организовано в 1960 г. , его организатором и бессменным руководителем с 1960 по 1987 гг. был один из основоположников геокриологической науки академик Мельников Павел Иванович (1908–1994 гг.). С 1995 г. Институт носит имя своего основателя и первого директора.

Согласно Уставу основной деятельностью Института, является выполнение фундаментальных научных исследований и прикладных разработок в рамках следующих научных направлений: эволюция криолитозоны под воздействием природных и антропогенных факторов; тепловое и механическое взаимодействие инженерных сооружений с многолетнемёрзлыми грунтами.

Институт разрабатывает национально значимое для России направление научных исследований — геокриологию (мерзлотоведение) и имеет обширную сеть мониторинга криолитозоны России. Помимо 6 научных подразделений в г. Якутске, Институт имеет ряд региональных научных подразделений (станций, лабораторий, стационаров), располагающихся в отдельных регионах РФ и за рубежом (Казахстан), обладает мощной материально-технической базой. Сотрудниками Института опубликовано около 400 монографий, методических рекомендаций и пособий, получено около 150 патентов, выдано свыше 500 научно-технических разработок индустриальным партнёрам. Институтом (при участии других научных организаций) в 2012 г. создана научно-исследовательская станция мирового уровня «Остров Самойловский», введено в эксплуатацию уникальное инженерное сооружение — федеральное криохранилище генофонда семян в толще многолетнемёрзлых грунтов.

В настоящее время в составе Института 212 сотрудников, из них 83 научных сотрудника, в том числе 17 докторов и 40 кандидатов наук. Институт имеет аспирантуру, филиал кафедры мерзлотоведения Северо-Восточного федерального университета им. М. К. Аммосова и докторский диссертационный совет. Институт является учредителем двух журналов: научного «Криосфера Земли» и научно-популярного «Наука и техника в Якутии». В Институте действуют 3 признанные геокриологические научные школы («Гидрогеология и инженерная геокриология», «Мерзлотно-климатические исследования», «Геотермия мёрзлой зоны литосферы») [1].

В 1956 г., когда в СССР был снят гриф секретности с проведения мерзлотных исследований, ученые-мерзлотоведы получили возможность принимать участие в международных научных мероприятиях. Первые научные контакты с зарубежными коллегами якутские мерзлотоведы установили в 1963 г. во время I Международной конференции по мерзлотоведению (МКМ) в г. Лафайет (штат Индиана США). В 1973 г. в г. Якутске состоялась II Международная конференция по мерзлотоведению. Именно здесь было принято решение проводить МКМ с периодичностью в 5 лет. Председателем оргкомитета этого крупного международного форума мерзлотоведов был П. И. Мельников [2].

В 1983 г. в г. Фербенкс (штат Аляска США) была организована Международная ассоциация по мерзлотоведению (МАМ), и П. И. Мельникова избрали её первым президентом. Всё это способствовало международной известности Института мерзлотоведения и росту научного авторитета якутской геокриологической школы. За прошедшие 37 лет деятельности МАМ доказала свою необходимость. П. И. Мельников воплотил в жизнь много других инициатив. К ним относится организация международных конференций по влиянию изменений климата на криолитозону в г. Ямбурге в 1989 г. и Норильске — в 1991 г. Он одним из первых внёс значительный вклад в разработку Международной Программы по изменению климата в начале 90-х годов прошлого века.

В последующем директора института Р. М. Каменский, Р. В. Чжан и М. Н. Железняк всегда стремились поддерживать и развивать международную научную деятельность сотрудников института, добиваясь успехов в различных направлениях. В 1993 г. в г. Чите по инициативе Р. М. Каменского, Р. В. Чжана и Д. М. Шестернева совместно с Хейлундзянским научно-исследовательским институтом по строительству в холодных регионах (г. Харбин, КНР) был организован и проведён первый Международный симпозиум по проблемам инженерного мерзлотоведения. Он стал мероприятием, дополняющим МКМ в инженерном направлении. Проводятся симпозиумы один раз в три года параллельно с основным международным форумом геокриологов под эгидой Совета по криологии Земли РАН и МАМ.

Одиннадцатый симпозиум прошёл в 2017 г. в г. Магадане, следующий — двенадцатый пройдёт в 2022 г. в г. Ланчьжоу (КНР). За более чем 27-летнюю историю проведения симпозиумов международное сотрудничество в области инженерного мерзлотоведения поднялось на качественно более высокий уровень и в ХХI в. призвано находить достойные ответы на запросы практики интенсивно развивающихся холодных регионов Земли [4].

Институт поддерживает взаимовыгодное сотрудничество со многими учёными зарубежных стран (Китай, Монголия, Германия, Канада, США, Южная Корея, Финляндия, Япония, Франция и др.) в рамках договоров, соглашений и меморандумов о совместном сотрудничестве. Институт является постоянным представителем в программе Арктического международного научного комитета «Динамика арктических берегов», а также участником других международных арктических программ. Научные связи с якутскими мерзлотоведами активно развивают такие организации, как:

— Институт полярных и морских исследований им. А. Вегенера (Германия) — совместные исследования вещественного состава и истории накопления прибрежно-морских, а также мёрзлых аллювиальных, озёрных и других континентальных отложений, процессов их преобразования в деятельном слое и таликах береговой зоны арктических морей, организация мониторинга процессов взаимодействия в системе суша-море-атмосфера и др.;

—   Шведский Музей естествознания (Швеция), Британский университет г. Оксфорд (Великобритания) — совместные биогеохимические исследования в районе водосбора реки Лены и её притоков; выявление изменений в процессе переноса углерода и микроэлементов металлов реками сибирского региона вследствие глобального изменения климата и др.;

—  Лаборатория взаимодействия и динамики окружающей среды с поверхностью — Университет Париж-Сюд г. Орси (Франция) — изучение геоморфологических, термических и гидрологических изменений при деградации вечной мерзлоты, реакции теплового режима вечной мерзлоты на глубине в ответ на её деградацию и др.;

—  Японское агентство морских и наземных исследований и технологий (JAMSTEC) (Япония) — мониторинговые метео-, водно— и теплобалансовые наблюдения, комплекс геокриологических и ландшафтных исследований на опытных полигонах Тикси и др.;

—  Институт географии Министерства образования Республики Казахстан, г. Алматы (Республика Казахстан) — научно-техническое сотрудничество в сфере гляциологии, геокриологии, ландшафтоведения, геоинформационных систем, геоморфологии, экзогенных и эндогенных процессов и явлений, климатологии и др.

Сотрудники института ежегодно участвуют в международных конференциях за рубежом: г. Потсдам, г. Гамбург (Германия), г. Сан-Франциско, г. Новый Орлеан (США), г. Фраскати (Италия), г. Брест (Франция), г. Брюссель (Бельгия), г. Цюрих (Швейцария), г. Фэрбенкс (США) и др. В свою очередь, институт ежегодно официально принимает от 60 до 100 зарубежных учёных, работающих по различным совместным договорам.

Свыше 20 лет в малоизучен- ном Восточно-Сибирском регионе Арктики ведёт работы Российско-Германская экспедиция «Лена». На базе Международной научно-исследовательской станции «Остров Самойловский» группы российских и немецких учёных-геоморфологов, геологов, палеогеографов, мерзлотоведов, геофизиков, гидрологов, зоологов, ботаников, почвоведов и представителей других областей науки проводят исследования в рамках проекта «Природная система моря Лаптевых». Реализация этого совместного проекта стимулирует международный научный обмен, развитие арктических исследований. По результатам работы этой экспедиции опубликованы сотни статей и десятки монографий, объясняющих современное и историческое состояние геосферы Земли, изменение климата в Арктике. Научная и материально-техническая база экспедиции «Дельта Лены», расположенная на о. Самойловском, является одной из лучших арктических научно-исследовательских станций в мире.

В 2018 и 2019 гг. в институте созданы две новые аналитические лаборатории: российско-германская изотопная лаборатория для анализа изотопного состава вод совместно с Лабораторией стабильных изотопов АВИ-Потсдам (Германия) и лаборатория по определению содержания углерода и воды в грунтовых образцах с использованием прибора Leco RC612 (производство США).

В последние годы особенно активно развивается научное сотрудничество с организациями Китая. В 2017 г. в г. Ланьчжоу (провинция Ганьсу) состоялось официальное открытие Международного исследовательского центра природных и технических систем холодных регионов Азии (International Research Center for Asian Cold Regions Environment and Engineering). Соглашение о создании Центра было подписано между Северо-Западным институтом экологии и природных ресурсов АН КНР и Институтом мерзлотоведения им. П. И. Мельникова СО РАН. Международный центр создан с целью укрепления и расширения научно-технического сотрудничества и информационного обмена для решения народнохозяйственных задач при освоении холодных регионов Азии. В рамках деятельности центра предусмотрена реализация совместных научно-исследовательских проектов по приоритетным научным направлениям сторон, включая общее мерзлотоведение, инженерное мерзлотоведение и материаловедение холодных регионов [1].

По гранту Государственного департамента Китайской Народной Республики по привлечению высококвалифицированных иностранных специалистов для обмена опытом (2017-2020) по теме «Эоловые процессы холодных регионов Якутии, Северного Китая и Тибета» (руководители д. г. н. А. А.Галанин и проф. Ц. Хуэйцзюнь) проведены ежегодные совместные полевые и лабораторные исследования в Тибете, Северном Китае и Центральной Якутии (Восточной Сибири).

Вступила в силу Международная программа сотрудничества с Китайской академией наук (CAS), включающая: оценку воз- действия изменяющейся криолитозоны в Китае, России и Монголии на крупные инженерные сооружения; обмен стипендиями Государственных департаментов образования и культуры с КНР; проект «Один пояс — одна дорога» — научно-техническое сопровождение и предварительные консультации по высокоскоростному железнодорожному звену Пекин-Москва; совместные исследования криолитозоны горных областей Центральной Азии на территории Алтая, Станового нагорья и Тибета.

В рамках международного сотрудничества выполняется большой объём полевых работ, лабораторных и натурных экспериментов, а также оперативная публикация полученных результатов в России и за рубежом.

Помимо научной работы и реализации исследовательских проектов, в Якутии уделяется большое внимание практическим аспектам данной проблематики. Впервые в мировой практике в 2018 году в регионе принят закон «Об охране вечной мерзлоты», который законодательно определяет понятие «вечная мерзлота» — как «мёрзлые горные породы, характеризующиеся нулевой или отрицательной температурой, содержащие в своём составе лёд и находящиеся в таком состоянии в течение длительного времени». Закон регулирует хозяйственную и иную деятельность человека, способную оказать негативное воздействие на вечную мерзлоту, в особенности в области строительства, транспорта и добычи полезных ископаемых.

Государственное Собрание (Ил Тумэн) РС (Якутия) разработало проект Федерального закона «О рациональном использовании и охране вечной мерзлоты». Актуальность такого законодательного акта очевидна: по некоторым оценкам примерно к середине двадцать первого столетия российская вечная мерзлота испытает значительную деградацию, а таяние вечной мерзлоты может к 2050 году принести России убытки на 250 миллиардов долларов, как прогнозируют некоторые зарубежные учёные, в частности, профессор Университета Джорджа Вашингтона (США) Дмитрий Стрелецкий.

Якутские парламентарии — авторы федерального законопроекта — предлагают создать федеральный фонд информации о состоянии вечной мерзлоты и ввести проведение государственной экспертизы и регулярного государственного мониторинга её состояния. Законопроект также предусматривает распределение полномочий федеральных, региональных и муниципальных органов власти в данном вопросе. В республике убеждены: должно быть чётко определены уровни и зоны ответственности в сфере охраны вечной мерзлоты и проведения адаптационных мероприятий. Важно понимать, какие виды воздействий вызывают деградацию мерзлоты, в чьём ведении находится конкретный объект и какие меры должны быть предприняты для уменьшения последствий антропогенной нагрузки на конкретной территории.

Должна быть создана единая система мониторинга вечной мерзлоты, геокриологического прогноза её состояния и анализа степени влияния изменений в состоянии многолетнемёрзлых грунтов на устойчивость зданий и объектов инфраструктуры. Необходимо уже сейчас масштабнее разворачивать не только исследовательское направление изысканий, но и прогностическое, строить варианты возможных моделей будущего, давать рекомендации по хеджированию рисков, связанных с таянием вечной мерзлоты.

Мероприятия по укреплению и защите грунтовых оснований в республике осуществляются уже не одно десятилетие. Впервые в мировой практике была апробирована технология охлаждения намывных грунтов. При строительстве жилого комплекса использовались горизонтальные заглублённые установки, с помощью которых отведённое тепло из грунта использовалось при обогреве помещений подземного гаража. Используются инновационные материалы и в дорожном строительстве — к примеру, был выполнен ремонт дорожного покрытия с использованием инновационных геотекстильных материалов. На протяжении двух зимних периодов покрытие дороги не деформировалось, что заслуживает дальнейшего изучения.

Республика ищет, находит и постоянно озвучивает конкретные предложения в этом направлении. Считаем необходимым принять комплекс мер, которые позволили бы всем нам адаптироваться к таянию вечной мерзлоты. Помимо принятия федерального закона об охране вечной мерзлоты, эти меры должны включать в себя разработку «зелёных стандартов» (стандартов строительства с минимальным воздействием на окружающую среду); принятие программы по обеспечению инженерной безопасности жилых домов, объектов инфраструктуры,  расположенных в муниципальных образованиях Арктической зоны Российской Федерации в условиях многолетнемёрзлых грунтов.

В 2021-2023 годах Россия будет председательствовать в Арктическом совете. Очевидно, что вопросы мониторинга вечной мерзлоты, ее всестороннего изучения, уменьшения антропогенного воздействия, оценки и уменьшения рисков должны занять значительное место в работе Арктического совета. Ожидаем, что к этому моменту проблема будет более ясно очерчена не только в поле зрения учёных, но и в общественном сознании.