РОЛЬ ПРОЦЕССА РАЗЛОЖЕНИЯ АРКТИЧЕСКИХ МЕТАНГИДРАТОВ В ИЗМЕНЕНИЯХ ГЛОБАЛЬНОГО КЛИМАТА, И НЕОБХОДИМОСТЬ УЧЁТА ЭТИХ РИСКОВ В ХОЗЯЙСТВЕННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ В АРКТИКЕ
АННОТАЦИЯ
За последние 30 лет концентрация метана в атмосфере выросла в 2,5 раза и продолжает расти в геометрической прогрессии. Так как время жизни метана в атмосфере составляет 12 лет, его потенциал глобального потепления (ПГП) составляет 72 за период 20 лет и 25 за период 100 лет (ПГП СО₂ за эти периоды равен 1), и темпы увеличения его концентрации в атмосфере в 2-4 раза выше, чем СО₂, то уже в настоящее время вклад метана в глобальный парниковый эффект составляет по разным оценкам от 20 до 40 % по отношению к вкладу СО₂, и в ближайшие несколько десятилетий между ними может быть достигнут паритет. Основным источником поступления метана в атмосферу являются метангидраты, причём в первую очередь метангидраты шельфовой и континентальной территорий Арктики. В связи с повышением температуры в высоких широтах метангидраты находятся в нетастабильном состоянии. Между повышением температур в арктической криосфере и разложением метангидратов существует положительная обратная связь, то есть этот процесс является самоускоряющимся. Следовательно, даже относительно слабое воздействие на него, в том числе антропогенного техногенного характера, способно существенно повлиять на планетарную климатическую систему. В истории Земли известны периоды, когда выбросы метана в атмосферу за счёт масштабного разложения метангидратов приводили к климатически-обусловленным биосферным катастрофам (катастрофические мезозойские и кайнозойские потепления, сопровождающиеся глобальными океаническими аноксическими событиями; последнее такое быстрое потепление ≈ на 8 ˚С, в течение нескольких тысячелетий, фиксируется на границе палеоцена и эоцена ≈ 55 млн. лет назад; предполагается, что оно вызвано разложением практически всех имеющихся на тот момент океанических метангидратов). В настоящее время запасы метангидратов почти в 10 раз превышают те, которые были на границе палеоцена и эоцена. Эти оценки позволяют с уверенностью утверждать, что Арктика сегодня является не просто «кухней погоды», но и «кухней глобального климата». Задача заключается в получении дополнительной информации о строении, состоянии и газовом составе криолитозоны Восточной Арктики — крупнейшего на планете источника метана — и выработки на её основе оптимальной стратегии освоения Арктики, для того чтобы избежать дополнительного ускорения разложения метангидратов при хозяйственной деятельности в регионе.
Корреляционный анализ изменений температуры воздуха, концентраций СО₂ и СН₄ в Антарктиде за последние 420 тысяч лет [1] (рис. 1) показывает значимость накопления метана в атмосфере (наряду с диоксидом углерода) в функционировании одной из важнейших составляющих глобальной климатической системы — карбонатно-метановой системы саморегуляции планетарного климата [2,3].
Рис. 1. Изменения концентрации СО2, СН4 в атмосфере и температуры воздуха в Антарктиде за последние 420 тысяч лет [1]
Метан — одно из трёх природных соединений (вода, углекислый газ, метан), определяющих парниковый эффект атмосферы Земли и связанные с ним климатические изменения. По вкладу в парниковый эффект на конец ХХ века, первое место занимает водяной пар (36-72 %), второе — углекислый газ (9-26 %), третье — метан (4-9 %) [4,5]. Рост концентрации метана за последнее тысячелетие представлен на рис. 2 [6].
Рис. 2. Изменения содержания метана в атмосфере с 900-го до 2000 г. нашей эры (по данным анализа пузырьков воздуха, запечатанного во льду Антарктиды и Гренландии) [6]
Синяя линия в правой, самой верхней части графика соответствует измерениям в атмосфере на Северном полюсе. Значения концентрации метана по оси Y — в
миллионных частях (т.е. цифры на шкале соответствуют диапазону от 0,6 до 1,7
ppm). Разные значки соответствуют разным местам взятия колонок льда (красные
значки — Антарктида, синие — Гренландия).
Рис. с сайта www-lgge.ujf-grenoble.fr
Синяя линия в правой, самой верхней части графика соответствует измерениям в атмосфере на Северном полюсе. Значения концентрации метана по оси Y — в
миллионных частях (т.е. цифры на шкале соответствуют диапазону от 0,6 до 1,7
ppm). Разные значки соответствуют разным местам взятия колонок льда (красные
значки — Антарктида, синие — Гренландия).
Рис. с сайта www-lgge.ujf-grenoble.fr
Видно, что за последние 30 лет концентрация метана в атмосфере выросла в 2,5 раза и продолжает расти в геометрической прогрессии. С учетом того, что время жизни метана в атмосфере составляет 12 лет (так как, в отличие от диоксида углерода он не поглощается Мировым океаном и окисляется лишь в верхних слоях атмосферы озоном), его потенциал глобального потепления (ПГП) составляет 72 за период 20 лет и 25 за период 100 лет (ПГП СО₂ за эти периоды равен 1), и темпы увеличения его концентрации в атмосфере в 2-4 раза выше, чем СО₂, следует признать, что уже в настоящее время вклад метана в глобальный парниковый эффект составляет по разным оценкам от 20 до 40 % по отношению к вкладу СО₂ и в ближайшие несколько десятилетий между ними может быть достигнут паритет [7].
Одним из основных источников поступления метана в атмосферу становится процесс разложения метангидратов, которые представляют собой твёрдое вещество, супрамолекулярный комплекс метана с водой (4CH₄∙23H₂O), устойчивый при низких температурах и повышенных давлениях. Это наиболее широко распространённый в природе газовый гидрат — его запасы оцениваются в 1016 кг, что более чем в 100 раз превышает мировые запасы нефти. Огромное количество метангидратов было найдено в виде отложений под океанским дном по всей планете (рис. 3).
Одним из основных источников поступления метана в атмосферу становится процесс разложения метангидратов, которые представляют собой твёрдое вещество, супрамолекулярный комплекс метана с водой (4CH₄∙23H₂O), устойчивый при низких температурах и повышенных давлениях. Это наиболее широко распространённый в природе газовый гидрат — его запасы оцениваются в 1016 кг, что более чем в 100 раз превышает мировые запасы нефти. Огромное количество метангидратов было найдено в виде отложений под океанским дном по всей планете (рис. 3).
Рис. 3. Карта распространения метангидратов на планете Земля
Причём, в наиболее нестабильном состоянии, вследствие низкого давления на мелководном
шельфе Арктических морей и деградации вечной мерзлоты, оказываются метангидраты именно в Арктической зоне. Вероятно, именно по этой причине основной источник поступления метана в атмосферу расположен в криолитозоне Северного полушария (рис. 4) [8,9].
шельфе Арктических морей и деградации вечной мерзлоты, оказываются метангидраты именно в Арктической зоне. Вероятно, именно по этой причине основной источник поступления метана в атмосферу расположен в криолитозоне Северного полушария (рис. 4) [8,9].
Рис. 4. Сезонная зависимость скорости изменения массы метана в атмосфере Южного и Северного полушарий в 1996 г. [8,9]
Джус Александр / GeoPhoto.ru
Метангидраты могут находиться в состоянии самоконсервации [10] за счёт образования на поверхности гидратных частиц ледяного покрытия в результате эндотермичности реакции разложения метангидратов, препятствующего свободному выделению газа из них [11]. Нарушение метастабильного состояния может произойти в результате повышения температуры криолитозоны уже на 0,5-1,0оС и/или снижения внешнего давления на 0,1-0,2 атм. Такие условия обеспечиваются повышением температуры приземного слоя воздуха в арктических районах за последние 30-50 лет [12].
По данным натурных наблюдений скорость повышения температуры приземного слоя воздуха на севере Восточно-Сибирского сектора Арктики составила 3°С за 1980-2019 гг. , а температура грунтов по скважине в пос. Тикси увеличилась всего с -11 до -9,5 °С [13]. Это высокие значения, поскольку средние повышения температуры криолитозоны на Северо-Востоке составляют 0,03 °С/год. Снижению гидростатического давления и повышению проницаемости криолитозоны может способствовать высокая сейсмичность района, активизация разломов и подъём территории арктических равнин [14], связанный, вероятно, с гляциоизостатическими движениями [15].
В континентальной части Арктики, в тундровой зоне нередко наблюдаются газовые пузырьки СН₄ на поверхности озёр [16,17]. Также отмечаются его выходы в скважинах, при вскрытии подошвы слоя, отвечающего годовым колебаниям температуры в тундровой и таёжной зоне. Так как эмиссия метана растёт в северном полушарии в осенний период (см. рис. 4) с возрастанием широты местности, то можно предположить, что рост его дебита связан с температурным режимом криолитозоны. По-видимому, поступление СН₄ к верхним горизонтам многолетнемёрзлых пород (ММП) обеспечивается за счёт его миграции из более глубоких горизонтов осадочного чехла, в которых сосредоточены запасы углеводородов. Кроме того, в ММП могут находиться реликтовые метангидраты. В условиях криолитозоны происходит консервация газа в виде газогидратов.
Разложение метангидратов в верхних горизонтах криолитозоны нередко приводит к формированию областей высокого давления метана. И когда оно превышает прочностные характеристики перекрывающего слоя пород, происходит взрывообразное высвобождение газа с образованием глубоких воронок. Образование знаменитых воронок на Ямале в 2014-2016 гг. , а также многочисленных небольших озёр круглой формы по всей территории арктической тундры, по-видимому, является следствием разложения криолитозональных метангидратов [18]. Размеры первой обнаруженной воронки: верхний диаметр 60 м, нижний — 40 м [19]. Большую опасность в этом отношении может представлять потенциальная близость образующихся воронок от скотомогильников и захоронений людей, погибших от особо опасных инфекций в XVIII-XX веках и захороненных в верхнем слое ММП, так как образование воронок сопровождается мощными взрывами за счёт высокого давления газа, скапливающегося под перекрывающими мёрзлыми грунтами. Взрывной волной споры бактерий могут разноситься на десятки и сотни метров. Например, только разброс грунта при образовании одной из воронок на Ямале составил до 120 м. Не исключено, что вспышка сибирской язвы летом 2017 года на Ямале объясняется климатическими изменениями не только на погодном уровне (жаркий июль), но и за счёт разложения метангидратов при оттайке ММП.
Мелководный шельф арктических морей, преимущественно морей Восточной Арктики (Лаптевых, Восточно-Сибирское, Чукотское), является самым обширным и мелководным шельфом Мирового океана, вмещает значительную часть мелководных метангидратов и 80 % субаквальной мерзлоты [20], вследствие чего он рассматривается в качестве основного поставщика метана в Северном полушарии [5,21].
Большинство современных моделей эмиссии метана построено на представлениях о формировании криолитозоны шельфа морей Восточной Арктики в среднем и позднем неоплейстоцене в субаэральных условиях и затоплении этой территории морем в голоцене. Проведённые в последние годы геологические [22] и геофизические [23] исследования показали, что в пределах шельфа на отдельных участках распространены морские терригенные отложения среднего и позднего неоплейстоцена (максимум последнего оледенения). Кроме того, значительные площади шельфа морей Восточной Арктики были занята ледниками [15]. Эти данные позволяют усомниться в существовании на шельфе морей Восточной Арктики низкотемпературной сплошной многолетней мерзлоты. Здесь, вполне вероятно, распространение прерывистой и островной мерзлоты, а также охлаждённых пород. Акустическая прозрачность толщи предположительно мёрзлых пород шельфа и её высокое электрическое сопротивление, наблюдаемые при геофизических исследованиях, могут быть объяснены насыщенностью осадочного чехла шельфа метангидратами, находящимися в метастабильном состоянии (самоконсервации). Высказанная гипотеза подтверждается исследованиями Д. А. Галичинского и др. [24], которые показали, что многолетнемёрзлые породы не проницаемы для метана, его диффузии в мёрзлых насыщенных льдом породах не происходит. Выделение метана регистрируется и в западной части Арктики, например, в море Бофорта. Однако массовые выбросы метана наблюдаются именно в Восточной части Арктического побережья. Это свидетельствует о том, что именно Восточная часть Арктики в настоящее время является «кухней» формирования глобального климата и его изменений.
Недавние исследования, проведённые в Сибирской Арктике, показали, что уже высвободились миллионы тонн метана — по-видимому, за счёт разрывов в вечной мерзлоте на морском дне [25]. В результате этого его концентрация в некоторых регионах выросла более чем в 100 раз [26]. Так на шельфе Восточной Арктики имеют место аномально высокая концентрация метана в воде [5,7,21], высокий фоновый поток СН₄ и высокодебитные локальные источники газа [20]. Эмиссия СН₄ в среднем составляет 3 мг/м₂∙сутки, а из его локализованных плюмов на шельфе — до 13 мг/м₂ сутки [20]. За период свободный ото льда локальные источники метана на Восточно-Арктическом шельфе поставляют до 13,7∙104г∙км₂ метана в течение года [21]. Высокие концентрации метана в воде и надводных слоях воздуха указывают на значительную проницаемость субаквальной криолитозоны Арктических морей. Поверхностные воды половины изученной акватории были перенасыщены метаном в среднем в 8,8 раз. Отмечаются чётко ограниченные области, в которых концентрации растворенного СН₄ были экстремально высокими, превышая средние в 80-1400 раз. Отмечались также пузырьковые струи газа, которые, скорее всего, связаны с разрушением метангидратов [21]. Многочисленные наблюдения показывают, что метангидраты могут находиться и у самой поверхности дна в том случае, если содержание гидратообразуюшего газа превышает предел его растворимости в воде. Для поддержания столь высокой концентрации газа в случае образования метангидратов необходимо существование постоянного подтока СН4 к поверхности дна [27]. Вероятно, в данном случае имеет место образование диссипативных газогидратных структур на стоке выбросов глубинных флюидов.
По данным натурных наблюдений скорость повышения температуры приземного слоя воздуха на севере Восточно-Сибирского сектора Арктики составила 3°С за 1980-2019 гг. , а температура грунтов по скважине в пос. Тикси увеличилась всего с -11 до -9,5 °С [13]. Это высокие значения, поскольку средние повышения температуры криолитозоны на Северо-Востоке составляют 0,03 °С/год. Снижению гидростатического давления и повышению проницаемости криолитозоны может способствовать высокая сейсмичность района, активизация разломов и подъём территории арктических равнин [14], связанный, вероятно, с гляциоизостатическими движениями [15].
В континентальной части Арктики, в тундровой зоне нередко наблюдаются газовые пузырьки СН₄ на поверхности озёр [16,17]. Также отмечаются его выходы в скважинах, при вскрытии подошвы слоя, отвечающего годовым колебаниям температуры в тундровой и таёжной зоне. Так как эмиссия метана растёт в северном полушарии в осенний период (см. рис. 4) с возрастанием широты местности, то можно предположить, что рост его дебита связан с температурным режимом криолитозоны. По-видимому, поступление СН₄ к верхним горизонтам многолетнемёрзлых пород (ММП) обеспечивается за счёт его миграции из более глубоких горизонтов осадочного чехла, в которых сосредоточены запасы углеводородов. Кроме того, в ММП могут находиться реликтовые метангидраты. В условиях криолитозоны происходит консервация газа в виде газогидратов.
Разложение метангидратов в верхних горизонтах криолитозоны нередко приводит к формированию областей высокого давления метана. И когда оно превышает прочностные характеристики перекрывающего слоя пород, происходит взрывообразное высвобождение газа с образованием глубоких воронок. Образование знаменитых воронок на Ямале в 2014-2016 гг. , а также многочисленных небольших озёр круглой формы по всей территории арктической тундры, по-видимому, является следствием разложения криолитозональных метангидратов [18]. Размеры первой обнаруженной воронки: верхний диаметр 60 м, нижний — 40 м [19]. Большую опасность в этом отношении может представлять потенциальная близость образующихся воронок от скотомогильников и захоронений людей, погибших от особо опасных инфекций в XVIII-XX веках и захороненных в верхнем слое ММП, так как образование воронок сопровождается мощными взрывами за счёт высокого давления газа, скапливающегося под перекрывающими мёрзлыми грунтами. Взрывной волной споры бактерий могут разноситься на десятки и сотни метров. Например, только разброс грунта при образовании одной из воронок на Ямале составил до 120 м. Не исключено, что вспышка сибирской язвы летом 2017 года на Ямале объясняется климатическими изменениями не только на погодном уровне (жаркий июль), но и за счёт разложения метангидратов при оттайке ММП.
Мелководный шельф арктических морей, преимущественно морей Восточной Арктики (Лаптевых, Восточно-Сибирское, Чукотское), является самым обширным и мелководным шельфом Мирового океана, вмещает значительную часть мелководных метангидратов и 80 % субаквальной мерзлоты [20], вследствие чего он рассматривается в качестве основного поставщика метана в Северном полушарии [5,21].
Большинство современных моделей эмиссии метана построено на представлениях о формировании криолитозоны шельфа морей Восточной Арктики в среднем и позднем неоплейстоцене в субаэральных условиях и затоплении этой территории морем в голоцене. Проведённые в последние годы геологические [22] и геофизические [23] исследования показали, что в пределах шельфа на отдельных участках распространены морские терригенные отложения среднего и позднего неоплейстоцена (максимум последнего оледенения). Кроме того, значительные площади шельфа морей Восточной Арктики были занята ледниками [15]. Эти данные позволяют усомниться в существовании на шельфе морей Восточной Арктики низкотемпературной сплошной многолетней мерзлоты. Здесь, вполне вероятно, распространение прерывистой и островной мерзлоты, а также охлаждённых пород. Акустическая прозрачность толщи предположительно мёрзлых пород шельфа и её высокое электрическое сопротивление, наблюдаемые при геофизических исследованиях, могут быть объяснены насыщенностью осадочного чехла шельфа метангидратами, находящимися в метастабильном состоянии (самоконсервации). Высказанная гипотеза подтверждается исследованиями Д. А. Галичинского и др. [24], которые показали, что многолетнемёрзлые породы не проницаемы для метана, его диффузии в мёрзлых насыщенных льдом породах не происходит. Выделение метана регистрируется и в западной части Арктики, например, в море Бофорта. Однако массовые выбросы метана наблюдаются именно в Восточной части Арктического побережья. Это свидетельствует о том, что именно Восточная часть Арктики в настоящее время является «кухней» формирования глобального климата и его изменений.
Недавние исследования, проведённые в Сибирской Арктике, показали, что уже высвободились миллионы тонн метана — по-видимому, за счёт разрывов в вечной мерзлоте на морском дне [25]. В результате этого его концентрация в некоторых регионах выросла более чем в 100 раз [26]. Так на шельфе Восточной Арктики имеют место аномально высокая концентрация метана в воде [5,7,21], высокий фоновый поток СН₄ и высокодебитные локальные источники газа [20]. Эмиссия СН₄ в среднем составляет 3 мг/м₂∙сутки, а из его локализованных плюмов на шельфе — до 13 мг/м₂ сутки [20]. За период свободный ото льда локальные источники метана на Восточно-Арктическом шельфе поставляют до 13,7∙104г∙км₂ метана в течение года [21]. Высокие концентрации метана в воде и надводных слоях воздуха указывают на значительную проницаемость субаквальной криолитозоны Арктических морей. Поверхностные воды половины изученной акватории были перенасыщены метаном в среднем в 8,8 раз. Отмечаются чётко ограниченные области, в которых концентрации растворенного СН₄ были экстремально высокими, превышая средние в 80-1400 раз. Отмечались также пузырьковые струи газа, которые, скорее всего, связаны с разрушением метангидратов [21]. Многочисленные наблюдения показывают, что метангидраты могут находиться и у самой поверхности дна в том случае, если содержание гидратообразуюшего газа превышает предел его растворимости в воде. Для поддержания столь высокой концентрации газа в случае образования метангидратов необходимо существование постоянного подтока СН4 к поверхности дна [27]. Вероятно, в данном случае имеет место образование диссипативных газогидратных структур на стоке выбросов глубинных флюидов.
Кудрявцев Михаил / GeoPhoto.ru
Избыток метана был обнаружен в отдельных местах в месте впадения реки Лена и на границе между морем Лаптевых и Восточно-Сибирским морем. Современный уровень выбросов метана ранее оценивался как 0,5 мегатонны в год и при этом делается предположение, что не менее 1400 Гт углерода в настоящий момент «заперто» в виде метана и метангидратов под арктической подводной вечной мерзлотой, и 5-10 % от этого количества поступает к поверхности через окна в ММП [21]. Авторы работ [28, 29] приходят к выводу, что «резкое высвобождение вплоть до 50 Гт гидратов весьма вероятно в любой момент». Это увеличит содержание метана в атмосфере в 12 раз. Это будет эквивалентно по парниковому эффекту удвоению текущего уровня CO₂.
Следствием того, что на дне морей Восточной Арктики метангидраты находятся в неустойчивом состоянии и разрушаются даже при небольших вмешательствах в окружающую среду, является, например, то, что в море Лаптевых в районе дельты реки Лена наблюдались выбросы газа из донных источников, вызванные просто работой судового двигателя [30]. При этом в отдельных случаях возникали выбросы с мощностью 0,7-2,1 г CH₄/сек, сопоставимые с мощностями глубоководных грязевых вулканов.
В 2008 году США определили потенциальную дестабилизацию метангидратов в Арктике как один из четырёх наиболее серьёзных сценариев климатических изменений, которые должны исследоваться приоритетным образом [31]. Как отметила Н. Е. Шахова [32] в 2015 году,
«… в то время как на участках мирового океана за пределами России влияние деградации подводной вечной мерзлоты только начинается, именно на сибирском шельфе оно приняло угрожающий масштаб».
По состоянию на 2017 год скорость таяния подводной шельфовой мерзлоты в Восточно-Сибирском море составляет около 18 см/год, что гораздо выше прогнозных оценок. На многих участках истончение прикрывающей метангидраты мерзлоты уже приближается к критическому уровню, после которого метан из гидратов может начать поступать в водную толщу и атмосферу [33].
Увеличение температуры поверхности Земли на 3 ˚С может привести к дестабилизации ≈85
% существующих залежей океанических метангидратов, что приведёт к высвобождению (4- 8)∙103 Гт углерода, в то время как его количество (в форме метана и двуокиси углерода) в современной атмосфере составляет всего 730-760 Гт [7, 19, 21].
В истории Земли такого рода события уже имели место — это катастрофические мезозойские и кайнозойские потепления, сопровождающиеся глобальными океаническими аноксическими событиями (ОАЕ) [34]. С этим, вероятно, связан позднепалеоценовый термальный максимум. Такое высвобождение могло также сыграть свою роль во внезапном разогреве целиком замёрз- шей Земли 630 млн лет назад [35]. Последнее такое быстрое потепление (в течение нескольких тысячелетий) фиксируется на границе палеоцена и эоцена ≈ 55 млн лет тому назад — климатическое название Paleocene-Eocene Thermal Maximum (PETM). Предполагается, оно вызвано разложением практически всех имеющихся на тот момент океанических метангидратов (около 1200 Гт; ≈ 1/10 части современных запасов) [19, 35, 36].
Учитывая тот факт, что основной прирост концентрации метана в атмосфере в настоящее время наблюдается в высоких широтах Северного полушария — в Арктике и определяется, по-видимому, температурным режимом криолитозоны, а климатические катастрофы в истории Земли были связаны с беспрецедентным ростом концентрации метана в атмосфере, необходимо с особой осторожностью подходить к освоению Арктической зоны, в которой сосредоточены огромные запасы метангидратов, значительная доля которых уже в настоящее время находится в предкритическом нестабильном состоянии [37].
Ученые пытаются понять, что мы сейчас наблюдаем: потепление или похолодание. На самом деле, согласно рис. 1, планетарная климатическая система (ПКС) в настоящее время находится в состоянии «детерминированного хаоса». Об этом свидетельствует резкое расширение географической встречаемости, учащение и увеличение амплитуд погодных колебаний (температурные, влажностные, ветровые аномалии и катаклизмы). Из этого «хаоса» есть два выхода: возвращение ПКС на ветвь похолодания или переход её в неуправляемую область глобального потепления. Причём именно в этом состоянии ПКС, как самоорганизующаяся система, оказывается очень чувствительной даже к очень низкоэнергетическим воздействиям. Например, к действию антропогенного (техногенного) фактора, который пока ещё по энергетическому потенциалу, конечно, не сопоставим с процессами, происходящими в ПКС, но выступая в качестве «управляющего параметра» может оказать решающее влияние на то, по какой траектории будет происходить развитие ПКС, находящейся в состоянии «детерминированного хаоса» [37].
Из вышеизложенного следует, что в условиях «климатического кризиса», который в настоящее время переживает наша планета, антропогенный, техногенный фактор именно Арктике может внести необратимые последствия в выбор саморегулируемой климатической системой дальнейшей траектории её развития, вследствие чего повышается ответственность человечества за свою деятельность и прежде всего именно в Арктике [37].
Работа выполнена в рамках государственных заданий Министерства науки и высшего образования Российской Федерации по проекту «Исследование биогеохимических циклов и адаптивных реакций растений бореальных и арктических экосистем северо-востока России» (тема № 0297-2021-0024, ЕГИСУ НИОКТР №АААА- А21-121012190034-2), «Физиолого-биохимические механизмы адаптации растений, животных, человека к условиям Арктики/ Субарктики и разработка биопрепаратов на основе природного северного сырья повышающих эффективность адаптационного процесса и уровень здоровья человека в экстремальных условиях среды» (тема № 0297-2021- 0025, ЕГИСУ НИОКТР №ААА-А-А21-121012190034-9), а также «Закономерности развития береговой и подводной мерзлоты в морях Лаптевых и Восточно-Сибирском» (№ 0303-2019-0003). Её выполнение финансово поддержано грантом РФФИ, Проект №18-45-140009 р. а.
Следствием того, что на дне морей Восточной Арктики метангидраты находятся в неустойчивом состоянии и разрушаются даже при небольших вмешательствах в окружающую среду, является, например, то, что в море Лаптевых в районе дельты реки Лена наблюдались выбросы газа из донных источников, вызванные просто работой судового двигателя [30]. При этом в отдельных случаях возникали выбросы с мощностью 0,7-2,1 г CH₄/сек, сопоставимые с мощностями глубоководных грязевых вулканов.
В 2008 году США определили потенциальную дестабилизацию метангидратов в Арктике как один из четырёх наиболее серьёзных сценариев климатических изменений, которые должны исследоваться приоритетным образом [31]. Как отметила Н. Е. Шахова [32] в 2015 году,
«… в то время как на участках мирового океана за пределами России влияние деградации подводной вечной мерзлоты только начинается, именно на сибирском шельфе оно приняло угрожающий масштаб».
По состоянию на 2017 год скорость таяния подводной шельфовой мерзлоты в Восточно-Сибирском море составляет около 18 см/год, что гораздо выше прогнозных оценок. На многих участках истончение прикрывающей метангидраты мерзлоты уже приближается к критическому уровню, после которого метан из гидратов может начать поступать в водную толщу и атмосферу [33].
Увеличение температуры поверхности Земли на 3 ˚С может привести к дестабилизации ≈85
% существующих залежей океанических метангидратов, что приведёт к высвобождению (4- 8)∙103 Гт углерода, в то время как его количество (в форме метана и двуокиси углерода) в современной атмосфере составляет всего 730-760 Гт [7, 19, 21].
В истории Земли такого рода события уже имели место — это катастрофические мезозойские и кайнозойские потепления, сопровождающиеся глобальными океаническими аноксическими событиями (ОАЕ) [34]. С этим, вероятно, связан позднепалеоценовый термальный максимум. Такое высвобождение могло также сыграть свою роль во внезапном разогреве целиком замёрз- шей Земли 630 млн лет назад [35]. Последнее такое быстрое потепление (в течение нескольких тысячелетий) фиксируется на границе палеоцена и эоцена ≈ 55 млн лет тому назад — климатическое название Paleocene-Eocene Thermal Maximum (PETM). Предполагается, оно вызвано разложением практически всех имеющихся на тот момент океанических метангидратов (около 1200 Гт; ≈ 1/10 части современных запасов) [19, 35, 36].
Учитывая тот факт, что основной прирост концентрации метана в атмосфере в настоящее время наблюдается в высоких широтах Северного полушария — в Арктике и определяется, по-видимому, температурным режимом криолитозоны, а климатические катастрофы в истории Земли были связаны с беспрецедентным ростом концентрации метана в атмосфере, необходимо с особой осторожностью подходить к освоению Арктической зоны, в которой сосредоточены огромные запасы метангидратов, значительная доля которых уже в настоящее время находится в предкритическом нестабильном состоянии [37].
Ученые пытаются понять, что мы сейчас наблюдаем: потепление или похолодание. На самом деле, согласно рис. 1, планетарная климатическая система (ПКС) в настоящее время находится в состоянии «детерминированного хаоса». Об этом свидетельствует резкое расширение географической встречаемости, учащение и увеличение амплитуд погодных колебаний (температурные, влажностные, ветровые аномалии и катаклизмы). Из этого «хаоса» есть два выхода: возвращение ПКС на ветвь похолодания или переход её в неуправляемую область глобального потепления. Причём именно в этом состоянии ПКС, как самоорганизующаяся система, оказывается очень чувствительной даже к очень низкоэнергетическим воздействиям. Например, к действию антропогенного (техногенного) фактора, который пока ещё по энергетическому потенциалу, конечно, не сопоставим с процессами, происходящими в ПКС, но выступая в качестве «управляющего параметра» может оказать решающее влияние на то, по какой траектории будет происходить развитие ПКС, находящейся в состоянии «детерминированного хаоса» [37].
Из вышеизложенного следует, что в условиях «климатического кризиса», который в настоящее время переживает наша планета, антропогенный, техногенный фактор именно Арктике может внести необратимые последствия в выбор саморегулируемой климатической системой дальнейшей траектории её развития, вследствие чего повышается ответственность человечества за свою деятельность и прежде всего именно в Арктике [37].
Работа выполнена в рамках государственных заданий Министерства науки и высшего образования Российской Федерации по проекту «Исследование биогеохимических циклов и адаптивных реакций растений бореальных и арктических экосистем северо-востока России» (тема № 0297-2021-0024, ЕГИСУ НИОКТР №АААА- А21-121012190034-2), «Физиолого-биохимические механизмы адаптации растений, животных, человека к условиям Арктики/ Субарктики и разработка биопрепаратов на основе природного северного сырья повышающих эффективность адаптационного процесса и уровень здоровья человека в экстремальных условиях среды» (тема № 0297-2021- 0025, ЕГИСУ НИОКТР №ААА-А-А21-121012190034-9), а также «Закономерности развития береговой и подводной мерзлоты в морях Лаптевых и Восточно-Сибирском» (№ 0303-2019-0003). Её выполнение финансово поддержано грантом РФФИ, Проект №18-45-140009 р. а.
ЛИТЕРАТУРА
• Адушкин В. В. , Соловьев С. П., Турунтаев С. Б. Соотношение антропогенной и природной составляющих в потоке газов в атмосферу // Глобальные изменения природной среды. 2001. Новосибирск: Изд-во СО РАН «ГЕО», 2001. С. 249-264.
• Спектор В. Б. , Кершенгольц Б. М., Лифшиц С. Х. , Спектор В. В. Карбонатно-метановая система саморегуляции планетарного климата // Известия РАН. Серия географическая. 2007. № 6. С. 1-12.
• Лифшиц С. Х. , Спектор В. Б. , Спектор В. В. , Кершенгольц Б. М. Разложение метангидратов и деградация мерзлоты в Северо-Восточном регионе Арктики — один из основных факторов дестабилизации современного климата. Сб. науч. трудов Всероссийской конф. с междунар. участием «Глобальные проблемы Арктики и Антарктики», посвященная 90-летию со дня рождения акад. Николая Павловича Лавёрова». 2020. Архангельск. С. 127-131.
• Болдырев В. М. Водяной пар и «парниковый эффект» // Информационное агентство Regnum. 26.02.2016. https://regnum.ru/news/innovatio/2086744.html
• Киселев А. А., Решетников А. И. Метан в российской Арктике: результаты наблюдений и расчётов. Проблемы Арктики и Антарктики, 2013, № 2 (96). С. 5-14
• Гиляров А. М. Колебания метана в атмосфере: человек или природа — кто кого. – 2006 // http://elementy.ru/novosti_nauki/430350/Kolebaniya
• Шахова Н. Е. Метан в морях Восточной Арктики. Автореферат диссертации на соискание учёной степени доктора геолого-минералогических наук по специальности
25.00.08 Океанология. Институт океанологии им. П. П. Ширшова. Российская академия наук. М, 2010. С. 48.
• Адушкин В. В. , Кудрявцев В. П. Глобальный поток метана в атмосферу и его сезонные вариации // Физика Земли, 2010, №4. С. 78-85.
• Адушкин В. В. , Кудрявцев В. П. Оценка глобального потока метана в атмосферу и его сезонных вариаций // Известия РАН. Физика атмосферы и океана, 2013, Т. 49, №2. С.144-152.
• Мельников В. П., Нестеров А. Н., Поденко Л. С. , Решетников А. М., Шаламов В. В. Метастабильные состояния газовых гидратов при давлениях ниже давления равновесия лёд-гидрат-газ. Криосфера Земли, 2011, т. XV, № 4, с. 80–83.
• Истомин В. А., Якушев В. С. Газовые гидраты в природных условиях. М., Недра, 1992, 236 с.
• Зеленина Л. И., Федькушова С. И. Прогнозирование и последствия изменения климата Арктического региона // Арктика и Север. 2012, №5. С. 1-5.
• Дубровин В. А., Брушков А. В. , Дроздов Д. С. , Железняк М. Н. Изученность, современное состояние, перспективы и проблемы освоения криолитозоны Арктики. Минеральные ресурсы России. 2019. №3. С. 55-64
• Бочаров Г. В. , Гусев Г. С. , Есикова Л. В. , Спектор В. Б. Карта современных вертикальных движений территорий Якутской АССР // Геотектоника, 1982, №3 С. 60-64.
• Разумов С. О., Спектор В. Б. , Григорьев М. Н. Модель позднекайнозойской эволюции криолитозоны шельфа западной части моря Лаптевых // Океанология. Т. 54. № 5, 2014. С. 679-693.
• Вальтер К. М., Зимов С. А., Шантон Дж. П., Вербила Д., Чапин III Ф. С. 2006. Пузырьки метана из сибирских талых озёр как положительный ответ на потепление климата. Nature 443: 71-75.
• Уолтер К. М., Эдвардс М. Е. , Гросс Г. , Зимов С. А., Чапин III Ф. С. 2007. Термокарстовые озёра как источник атмосферного CH4 во время последнего обледенения. Science 318: 633-636.
• Аржанов М. М., Мохов И. И., Денисов С. Н. Дестабилизация реликтовых метангидратов при наблюдаемых региональных изменениях климата // Арктика: экология и экономика, 2016. №4 (24). С. 48-51.
• Денисов С. Н., Аржанов М. М., Елисеев А. В. , Мохов И. И. Оценка отклика субаквальных залежей метангидратов на возможные изменения климата в ХХI веке // ДАН (геофизика). 2011. Т. 441, № 5. С. 685-688
• Сергиенко В. И. , Лобковский Л. И. , Семилетов И. П. , Дударев О. В. , Дмитревский Н. Н. , Шахова Н. Е. , Романовский Н. Н. , Космач Д. А., Никольский Д. Н. , Никифоров С. Л. , Са- ломатин А. С., Ананьев Р. А., Росляков А. Г. , Салюк А. Н. , Карнаух В. В. , Черных Д. Б. , Тумской В. Е. , Юсупов В. И. , Куриленко А. В. , Чувилин Е. М. , Буханов Б. А. Деградация подводной мерзлоты и разрушение гидратов шельфа морей восточной Арктики как возможная причина “метановой катастрофы”: некоторые результаты комплексных исследований 2011 года // ДАН 2012, том 446, № 3, С. 330-335.
• Шахова Н. Е. , Семилетов И. П. , 2014 Метан в морях Восточной Арктики: избранные результаты исследования (1994-2014) http://www.ras.ru/FStorage/download.aspx?id=0e8cedce- f45f-4645-ab67-8ce6e88e6b66
• Государственная геологическая карта Российской федерации. Масштаб 1:1 000 000 (третье поколение). Серия Лаптево-Сибироморская. Лист S–53 (о. Столбовой), 54 (Ляховские о-ва). Объяснительная записка. СПб.: Картографическая фабрика ВСЕГЕИ, 2016. 310 с.
• Виноградов В. А., Горячев Ю. В. , Гусев Е. А., Супруненко О. И. Осадочный чехол Восточно-Арктического шельфа России и условия его формирования в системе материк-океан. 60 лет в Арктике, Антарктике и Мировом океане (под. ред. В. Л. Иванова). СПб.: ВНИИ- Океангеология, 2008, с. 63-78.
• Гиличинский Д. А. Метан в вечномёрзлых породах. Информационный бюллетень РФФИ, 6 (1998). НАУКИ О ЗЕМЛЕ https://www.elibrary.ru/download/ elibrary_754960_46589639.htm
• Пузырьки метана на морском дне создают подводные холмы Архивировано 11.10.2008, Исследовательский институт аквариума Монтерей-Бей, 5 февраля 2007. https:// www3.mbari.org/news/news_releases/2007/paull-plfs.html
• Анфилатова Э. А. Аналитический обзор современных зарубежных данных по проблеме распространения газогидратов в акваториях мира // Нефтегазовая геология. Теория и практика. Т.3. №4. C. 1-15.
• Н. Шахова, И. Семилетов, А. Салюк, Д. Космач Аномалии метана в атмосфере над Восточно-Сибирским шельфом: есть ли признаки утечки метана из гидратов мелководного шельфа? // Тезисы геофизических исследований, Vol. 10, EGU2008-A-01526, 2008. SRef- ID: 1607-7962/gra/EGU2008-A-01526 EGU General Assembly 2008 https://www.cosis.net/ abstracts/EGU2008/01526/EGU2008-A-01526.pdf
• Фолькер Мрасек, В Сибири открывается склад парниковых газов, Spiegel International Online, 17 April 2008
• Шахова Н. Е. , Юсупов В. А., Салюк А. Н. , Космач Д. А., Семилетов И. П. Антропогенный фактор и эмиссия метана на Восточно-Сибирском шельфе // ДАН. Т. 429. № 3. 2009. С. 398-401.
• Национальные лаборатории США исследуют резкие изменения климата. Служба новостей окружающей среды (22 сентября 2008). http://www.ens-newswire.com/ens/ sep2008/2008-09-22-02.asp
• ТАСС: Наука — Учёные: выбросы метана в Арктике могут спровоцировать глобальное потепление на планете. https://nauka.tass.ru/nauka/2296396
• Подводная мерзлота на арктическом шельфе тает быстрее, чем считалось прежде https://tass.ru/obschestvo/4471735
• Юдович Я. Э. Давосская геохимическая мода — 2009 // Вестник института геологии Коми научного центра Уральского отделения РАН. 2009. № 7. С. 25-33.
• Мартин Кеннеди, Дэвид Мрофка и Крис фон дер Борх (2008), Снежный ком прекращение действия Земли из-за дестабилизации экваториальной вечной мерзлоты клатрата метана, Nature 453 (29 May), с. 642-645.
• Голицын Г. С., Гинзбург А. С. Оценки возможности «быстрого» метанового потепления 55 млн. лет назад // ДАН, 2007, Т. 413, № 6. С. 816-819.
• С. Х. Лифшиц, В. Б. Спектор, Б. М. Кершенгольц, В. В. Спектор Новый взгляд на роль метана и гидратов метана в эволюции глобального климата // Американский журнал изменения климата (AJCC). Том 7. № 2. 2018. С. 236-252. DOI: 10.4236/ajcc.2018.72016
• Спектор В. Б. , Кершенгольц Б. М., Лифшиц С. Х. , Спектор В. В. Карбонатно-метановая система саморегуляции планетарного климата // Известия РАН. Серия географическая. 2007. № 6. С. 1-12.
• Лифшиц С. Х. , Спектор В. Б. , Спектор В. В. , Кершенгольц Б. М. Разложение метангидратов и деградация мерзлоты в Северо-Восточном регионе Арктики — один из основных факторов дестабилизации современного климата. Сб. науч. трудов Всероссийской конф. с междунар. участием «Глобальные проблемы Арктики и Антарктики», посвященная 90-летию со дня рождения акад. Николая Павловича Лавёрова». 2020. Архангельск. С. 127-131.
• Болдырев В. М. Водяной пар и «парниковый эффект» // Информационное агентство Regnum. 26.02.2016. https://regnum.ru/news/innovatio/2086744.html
• Киселев А. А., Решетников А. И. Метан в российской Арктике: результаты наблюдений и расчётов. Проблемы Арктики и Антарктики, 2013, № 2 (96). С. 5-14
• Гиляров А. М. Колебания метана в атмосфере: человек или природа — кто кого. – 2006 // http://elementy.ru/novosti_nauki/430350/Kolebaniya
• Шахова Н. Е. Метан в морях Восточной Арктики. Автореферат диссертации на соискание учёной степени доктора геолого-минералогических наук по специальности
25.00.08 Океанология. Институт океанологии им. П. П. Ширшова. Российская академия наук. М, 2010. С. 48.
• Адушкин В. В. , Кудрявцев В. П. Глобальный поток метана в атмосферу и его сезонные вариации // Физика Земли, 2010, №4. С. 78-85.
• Адушкин В. В. , Кудрявцев В. П. Оценка глобального потока метана в атмосферу и его сезонных вариаций // Известия РАН. Физика атмосферы и океана, 2013, Т. 49, №2. С.144-152.
• Мельников В. П., Нестеров А. Н., Поденко Л. С. , Решетников А. М., Шаламов В. В. Метастабильные состояния газовых гидратов при давлениях ниже давления равновесия лёд-гидрат-газ. Криосфера Земли, 2011, т. XV, № 4, с. 80–83.
• Истомин В. А., Якушев В. С. Газовые гидраты в природных условиях. М., Недра, 1992, 236 с.
• Зеленина Л. И., Федькушова С. И. Прогнозирование и последствия изменения климата Арктического региона // Арктика и Север. 2012, №5. С. 1-5.
• Дубровин В. А., Брушков А. В. , Дроздов Д. С. , Железняк М. Н. Изученность, современное состояние, перспективы и проблемы освоения криолитозоны Арктики. Минеральные ресурсы России. 2019. №3. С. 55-64
• Бочаров Г. В. , Гусев Г. С. , Есикова Л. В. , Спектор В. Б. Карта современных вертикальных движений территорий Якутской АССР // Геотектоника, 1982, №3 С. 60-64.
• Разумов С. О., Спектор В. Б. , Григорьев М. Н. Модель позднекайнозойской эволюции криолитозоны шельфа западной части моря Лаптевых // Океанология. Т. 54. № 5, 2014. С. 679-693.
• Вальтер К. М., Зимов С. А., Шантон Дж. П., Вербила Д., Чапин III Ф. С. 2006. Пузырьки метана из сибирских талых озёр как положительный ответ на потепление климата. Nature 443: 71-75.
• Уолтер К. М., Эдвардс М. Е. , Гросс Г. , Зимов С. А., Чапин III Ф. С. 2007. Термокарстовые озёра как источник атмосферного CH4 во время последнего обледенения. Science 318: 633-636.
• Аржанов М. М., Мохов И. И., Денисов С. Н. Дестабилизация реликтовых метангидратов при наблюдаемых региональных изменениях климата // Арктика: экология и экономика, 2016. №4 (24). С. 48-51.
• Денисов С. Н., Аржанов М. М., Елисеев А. В. , Мохов И. И. Оценка отклика субаквальных залежей метангидратов на возможные изменения климата в ХХI веке // ДАН (геофизика). 2011. Т. 441, № 5. С. 685-688
• Сергиенко В. И. , Лобковский Л. И. , Семилетов И. П. , Дударев О. В. , Дмитревский Н. Н. , Шахова Н. Е. , Романовский Н. Н. , Космач Д. А., Никольский Д. Н. , Никифоров С. Л. , Са- ломатин А. С., Ананьев Р. А., Росляков А. Г. , Салюк А. Н. , Карнаух В. В. , Черных Д. Б. , Тумской В. Е. , Юсупов В. И. , Куриленко А. В. , Чувилин Е. М. , Буханов Б. А. Деградация подводной мерзлоты и разрушение гидратов шельфа морей восточной Арктики как возможная причина “метановой катастрофы”: некоторые результаты комплексных исследований 2011 года // ДАН 2012, том 446, № 3, С. 330-335.
• Шахова Н. Е. , Семилетов И. П. , 2014 Метан в морях Восточной Арктики: избранные результаты исследования (1994-2014) http://www.ras.ru/FStorage/download.aspx?id=0e8cedce- f45f-4645-ab67-8ce6e88e6b66
• Государственная геологическая карта Российской федерации. Масштаб 1:1 000 000 (третье поколение). Серия Лаптево-Сибироморская. Лист S–53 (о. Столбовой), 54 (Ляховские о-ва). Объяснительная записка. СПб.: Картографическая фабрика ВСЕГЕИ, 2016. 310 с.
• Виноградов В. А., Горячев Ю. В. , Гусев Е. А., Супруненко О. И. Осадочный чехол Восточно-Арктического шельфа России и условия его формирования в системе материк-океан. 60 лет в Арктике, Антарктике и Мировом океане (под. ред. В. Л. Иванова). СПб.: ВНИИ- Океангеология, 2008, с. 63-78.
• Гиличинский Д. А. Метан в вечномёрзлых породах. Информационный бюллетень РФФИ, 6 (1998). НАУКИ О ЗЕМЛЕ https://www.elibrary.ru/download/ elibrary_754960_46589639.htm
• Пузырьки метана на морском дне создают подводные холмы Архивировано 11.10.2008, Исследовательский институт аквариума Монтерей-Бей, 5 февраля 2007. https:// www3.mbari.org/news/news_releases/2007/paull-plfs.html
• Стив Коннор, Эксклюзив: метановая бомба замедленного действия, The Independent,
23 сентября. 2008. https://www.independent.co.uk/climate-change/news/exclusive-the-methane-time-bomb-938932.html• Анфилатова Э. А. Аналитический обзор современных зарубежных данных по проблеме распространения газогидратов в акваториях мира // Нефтегазовая геология. Теория и практика. Т.3. №4. C. 1-15.
• Н. Шахова, И. Семилетов, А. Салюк, Д. Космач Аномалии метана в атмосфере над Восточно-Сибирским шельфом: есть ли признаки утечки метана из гидратов мелководного шельфа? // Тезисы геофизических исследований, Vol. 10, EGU2008-A-01526, 2008. SRef- ID: 1607-7962/gra/EGU2008-A-01526 EGU General Assembly 2008 https://www.cosis.net/ abstracts/EGU2008/01526/EGU2008-A-01526.pdf
• Фолькер Мрасек, В Сибири открывается склад парниковых газов, Spiegel International Online, 17 April 2008
• Шахова Н. Е. , Юсупов В. А., Салюк А. Н. , Космач Д. А., Семилетов И. П. Антропогенный фактор и эмиссия метана на Восточно-Сибирском шельфе // ДАН. Т. 429. № 3. 2009. С. 398-401.
• Национальные лаборатории США исследуют резкие изменения климата. Служба новостей окружающей среды (22 сентября 2008). http://www.ens-newswire.com/ens/ sep2008/2008-09-22-02.asp
• ТАСС: Наука — Учёные: выбросы метана в Арктике могут спровоцировать глобальное потепление на планете. https://nauka.tass.ru/nauka/2296396
• Подводная мерзлота на арктическом шельфе тает быстрее, чем считалось прежде https://tass.ru/obschestvo/4471735
• Юдович Я. Э. Давосская геохимическая мода — 2009 // Вестник института геологии Коми научного центра Уральского отделения РАН. 2009. № 7. С. 25-33.
• Мартин Кеннеди, Дэвид Мрофка и Крис фон дер Борх (2008), Снежный ком прекращение действия Земли из-за дестабилизации экваториальной вечной мерзлоты клатрата метана, Nature 453 (29 May), с. 642-645.
• Голицын Г. С., Гинзбург А. С. Оценки возможности «быстрого» метанового потепления 55 млн. лет назад // ДАН, 2007, Т. 413, № 6. С. 816-819.
• С. Х. Лифшиц, В. Б. Спектор, Б. М. Кершенгольц, В. В. Спектор Новый взгляд на роль метана и гидратов метана в эволюции глобального климата // Американский журнал изменения климата (AJCC). Том 7. № 2. 2018. С. 236-252. DOI: 10.4236/ajcc.2018.72016
THE ROLE OF THE DECOMPOSITION OF ARCTIC METHANE HYDRATES IN CHANGES IN THE GLOBAL CLIMATE, AND THE NEED TO TAKE THESE RISKS INTO ACCOUNT IN ECONOMIC ACTIVITIES IN THE ARCTIC
ABSTRACT
Over the past 30 years, the concentration of methane in the atmosphere has increased
2.5 times and continues to grow exponentially. Since the lifetime of methane in the atmosphere is 12 years, its global warming potential (GWP) is 72 over a period of 20 years and 25 over a period of 100 years (the GWP of CО₂ over these periods is 1), and the rate of increase in its concentration in the atmosphere is 2 4 times higher than CО₂, then already at present the contribution of methane to the global greenhouse effect is, according to various estimates, from 20 to 40% in relation to the contribution of CО₂, and in the next few decades, parity can be achieved between them. The main source of methane input into the atmosphere is methane hydrates, and first of all, methane
hydrates of the shelf and continental territories of the Arctic. Due to the rise in temperature at high latitudes, methane hydrates are in an unstable state. There is a positive feedback between the rise in temperatures in the Arctic cryosphere and the decomposition of methane hydrates, that is, this process is self-accelerating.
Consequently, even a relatively weak impact on it, including an anthropogenic technogenic character, can significantly affect the planetary climate system. In the history of the Earth, there are periods when methane emissions into the atmosphere due to the large-scale decomposition of methane hydrates led to climate-related biospheric disasters (catastrophic Mesozoic and Cenozoic warming accompanied by global oceanic anoxic events; the last such rapid warming of about 8 ˚С, over several millennia, has been recorded at the boundary of the Paleocene and Eocene ≈ 55 million years ago; it is assumed that it was caused by the decomposition of almost all oceanic methane hydrates available at that time). At present, the reserves of methane hydrates are almost 10 times higher than those that were at the border of the Paleocene and Eocene. These estimates make it possible to assert with confidence that the Arctic today is not just a “kitchen of the weather”, but also a “kitchen of the global climate”. The task is to obtain additional information on the structure, state and gas composition of the permafrost zone of the Eastern Arctic - the largest source of methane on the planet, and to develop on its basis an optimal strategy for the development of the Arctic in order to avoid additional acceleration of the decomposition of methane hydrates during economic activities in the region.