АДАПТАЦИЯ ГОРОДСКОЙ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ К НЕГАТИВНЫМ ПОСЛЕДСТВИЯМ КЛИМАТИЧЕСКИХ ИЗМЕНЕНИЙ (CLiPLivE) (CLIMATE PROOF LIVING ENVIRONMENT)

Заказчик: Исполнительный комитет Программы «Юго-восточная Финляндия - Россия» ЕИСП (ENPI) 2007-2013.
Ответственный исполнитель: Рябчук Д.В., вед.н.с., к.г.-м.н.
Исполнители: Буданов Л.М., инж.; Ковалева О.А., инж.; Мануйлов С.Ф., зам.зав.отд.; Неевин И.А., инж.; Нестерова Е.Н., ст.н.с.; Сергеев А.Ю., н.с.; Спиридонов М.А., зав.отделом, д.г.-м.н. (ФГУП «Всероссийский научно-исследовательский геологический институт им.А.П.Карпинского (ВСЕГЕИ»); Томилина О.В., вед. геолог (ГГУП СФ «Минерал»); Меньшова Ю.А., вед. специалист (Комитет по природопользованию, охране окружающей среды и обеспечению экологической безопасности Санкт-Петербурга); Яна Ярва, геолог (Геологическая Служба Финляндии (GTK); Сусанна Канкаанпаа, климатолог (Управление по охране окружающей среды региона Хельсинки); И.О.Леонтьев, вед.н.сотр., д.г.н. (ИО РАН).

Цель работы:
- оценка комплексных геологических и экологических рисков для застроенных территорий вокруг Финского залива, обусловленных геологическими особенностями региона;
- определение параметров изменения климата и их возможное влияние на геологические и экологические процессы, которые в свою очередь являются причиной экологических рисков на застроенных территориях региона Финского залива;
- разработка рекомендаций по адаптации к климатическим изменениям для Санкт-Петербурга, провинций Кюменлааксо и Уусима, а также региона Хельсинки.

Основные результаты:
Проект «CLiPLivE» выполнялся в рамках международной двусторонней Программы Приграничного сотрудничества России и Финляндии в 2012-2014 гг. Партнерами проекта были Санкт-Петербургское государственное геологическое унитарное предприятие «Специализированная фирма «Минерал» (ГГУП СФ «Минерал») (Ведущий партнер), Всероссийский научно-исследовательский геологический институт им.А.П.Карпинского (ФГУП «ВСЕГЕИ»), Комитет по природопользованию, охране окружающей среды и обеспечению экологической безопасности Санкт Петербурга, Геологическая служба Финляндии (GTK), Региональный совет Кюменлааксо, Управление по охране окружающей среды региона Хельсинки.
В ходе выполнения проекта была разработана унифицированная методика оценки геологических и экологических рисков, основанная на формировании матрицы, устанавливающей уровни потенциальных рисков для различных опасных природных, в том числе геологических, процессов (факторов риска) в зависимости от вида землепользования, присущего данной территории. Для территории Санкт-Петербурга в рамках проекта изучены 11 факторов риска: глубина залегания надежного основания, образование биогазов, береговая абразия, затопление поверхностными водами, подтопление грунтовыми и напорными подземными водами, карстовые процессы, неотектонические зоны, наличие палеодолин, уровень радоновой опасности и крутизна склона дневной поверхности. Большая часть факторов риска практически не зависит от изменения климата и только три фактора (затопление поверхностными водами, подтопление грунтовыми водами и береговая абразия) относятся к климатозависимым факторам риска. В рамках проекта составлены карты проявления опасных природных процессов и карты потенциальных природных рисков для существующих климатических условий и различных сценариев изменения климатической ситуации (в случае климатозависимых факторов риска). Для текущей климатической ситуации в дополнение к отдельным картам потенциальных рисков создана также карта интегральных потенциальных рисков (рис. 1). В интегральной карте данные по отдельным потенциальным рискам объединены таким образом, чтобы показать самый высокий класс риска, существующий в каждой точке. Также в рамках проекта разработаны практические рекомендации по мерам уменьшения геологических и экологических рисков.
Все созданные в рамках проекта карты развития опасных природных процессов и явлений и соответствующих рисков, представлены на сайте проекта по адресу: http://www.infoeco.ru/cliplive/.
Задачами ВСЕГЕИ в проекте была оценка состояния берегов Финского залива в пределах Санкт-Петербурга, изучение механизмов и скоростей развития опасных экзогенных процессов в береговой зоне, исследование их взаимосвязи с климатическими параметрами, а также построение прогнозных карт развития абразии на период 50 и 100 лет для текущей климатической ситуации и на 100 лет для различных сценариев возможных изменений климата.
Для выполнения поставленных задач был собран и проанализирован имеющийся материал наблюдений и выполнен ретроспективный анализ материалов дистанционного зондирования (данных аэро- (1989, 1990) и космосъемки за последнее десятилетие), а также организованы полевые наблюдения. Впервые для исследуемого района было выполнено лазерное сканирование участка пляжа в пос.Комарово в повторном режиме (осенью 2012 г. после годового цикла относительной стабилизации абразионных процессов, и осенью 2013 г., непосредственно после серии сильных штормов, сопровождавшихся штормовыми нагонами и приведшим к максимальным за период наблюдений размывам пляжей и авандюн восточной части Финского залива). Проведенные исследования позволили установить количественные параметры трансформации песчаного пляжа в результате штормового воздействия.

Рис. 1. Карта комплексного риска для текущей климатической ситуации

По данным многолетних наблюдений, в настоящее время на значительном протяжении берега Финского залива в пределах Курортного района размываются и отступают. Средняя скорость размыва берегов составляет около 0.5 м/год, достигает 0.8-1.0 м/год на ряде участков берега в пос. Ушково, Комарово, Репино, на м. Дубовской. Максимальные скорости размыва берега (до 1.3 м/год) установлены для участка берега к востоку от г.Зеленогорска. Песчаные пляжи пос.Солнечное – г.Сестрорецка, в основном, стабильны. В береговой зоне Невской губе абразия берегов не столь интенсивна. Активный размыв (со скоростью около 1.5 м) затрагивает отдельные участки северного берега Невской губы, включая пляж им. 300-летия Санкт-Петербурга.
Проведенные исследования позволили выявить основные причины активного развития волновой абразии в восточной части Финского залива. Геолого-геоморфологические особенности береговой зоны определяют долговременные береговые процессы. К основным факторам, способствующим абразии, относятся, слабые прочностные свойства отложений, слагающих береговую зону, дефицит наносов, а также рельеф подводного берегового склона. В ходе повторного эхолотирования и съемок методом гидролокации бокового обзора были выявлены важные геоморфологические особенности прибрежных мелководий - интенсивный размыв края подводной террасы, наличие специфических форм рельефа – эрозионных ложбин стока, по которым происходит вынос осадочного материала из береговой зоны. Периодическая активизация абразии или снижение ее интенсивности определяется гидрометеорологическими процессами.
На основе полученных данных с учетом геологического строения береговой зоны, рельефа и региональной тектоники выполнен расчет скоростей отступания/нарастания береговой линии и последующий прогноз развития данного процесса на период 50 и 100 лет.
Значительно более сложной была задача прогнозирования абразионных процессов на ближайшие 100 лет с учетом возможных изменений климата. Абразия берегов, безусловно, относится к категории «климатозависимых» процессов. Гидрометеорологические процессы контролируют экстремальные размывы берегов, наблюдающиеся при сочетании трех условий: подъем уровня воды, шторм западных – юго-западных румбов и отсутствие ледяного покрова вдоль берегов. На протяжении последнего десятилетия сочетание указанных факторов и спровоцированная ими активизация абразионных процессов наблюдались в осенне-зимние периоды 2006-2007, 2011-2012 и 2013-2014 гг. (рис. 1).

Рис.2. Шторм «Иуда» в пос.Репино (29.10.2013 г.)

Прогнозированию изменений гидрологических и гидрометеорологических факторов в регионе Балтийского моря на протяжении последнего десятилетия уделяется пристальное внимание исследователей. Достоверному прогнозу в соответствии с принятыми сценариями поддаются длительность ледового периода и скорость повышения среднего уровня моря. В то же время, не представляется возможным предсказать такие важнейшие с точки зрения интенсивности абразионных процессов факторы, как частота экстремальных штормов и нагонов. В основу создания прогнозной карты скоростей береговой абразии было положено выполненное И.О.Леонтьевым моделирование скоростей отступания береговой линии при повторяемости экстремальных штормов один раз в 25 и один раз в 10 лет («оптимистичный» и «пессимистичный» сценарии) (рис.3, 4).

Рис.3. Прогнозные карты абразии берега в пос.Репино к 2100 г. А – для текущей климатической ситуации; Б – для «оптимистичного» (зеленый) и «пессимистичного» (красный) сценариев


Рис.4. Прогнозные карты абразии берега в пос.Комарово к 2100 г. А – для текущей климатической ситуации; Б – для «оптимистичного» (зеленый) и «пессимистичного» (красный) сценариев

Карты оценки степени риска береговой абразии строились с учетом наличия на прилегающих прибрежных территориях тех или иных объектов жилой, промышленной, рекреационной или транспортной инфраструктуры. Максимальный уровень риска (на ближайшие 50 лет) возникает в случае размещения на прибрежных территориях с высокой скоростью абразионных процессов объектов транспортной инфраструктуры, многоквартирной жилой застройки, производственных зон, открытых спортивных площадок и пляжей, исторических парков, а также кладбищ и зон размещения производственных и бытовых отходов.
Для минимизации негативных последствий абразионных процессов для морской береговой зоны Санкт-Петербурга необходима разработка и реализация современной системы берегозащиты и внесение изменений в Генеральный план города. Полученные в ходе проекта CLiPLivE будут использованы в разрабатывающейся под эгидой Комитета по природопользованию, охране окружающей среды и обеспечению экологической безопасности Санкт-Петербурга программы берегозащиты.