Важнейшие результаты по теме госзадания ИПНГ РАН «Рациональное природопользование и эффективное освоение нефтегазовых ресурсов арктической и субарктической зон Земли» (АААА-А19-110-21590079-6) за 2021 г. по направлениям исследований в рамках Программ фундаментальных научных исследований (ПФНИ) государственных академий наук на 2013–2020 гг., а также по ПФНИ РФ на 2021-2030 годы.

ПО ПФНИ 136 «Катастрофические эндогенные и экзогенные процессы, включая экстремальные изменения космической погоды: проблемы прогноза и снижения уровня негативных последствий», а также по ПФНИ РФ на 2021-2030 гг. № 1.5.1 «Геофизика», 1.5.7. Горные науки, 1.5.6. «Геология нефти и газа» и др., получены следующие результаты:

Исследованы зоны наиболее сильной эмиссии метана в гидросферу и атмосферу на севере Западной и Восточной Сибири. Впервые построены не имеющие аналогов картографические схемы распространения потенциально опасных объектов 10811 бугров пучения и 3581 зон мощной дегазации со дна 3232 термокарстовых озер, 3 рек и 5 заливов полуостровов Ямал и Гыдан, базирующиеся на комплексном анализе данных ДЗЗ высокого разрешения и экспедиционных исследований, в итоге составлена региональная картографическая схема условного риска выброса газа. На ряде объектов в АЗРФ проведена георадиолокация, эхолокация и аэрофотосъемка с БПЛА, построены комплексные цифровые 3D модели. По Соглашению о сотрудничестве совместно со специалистами ООО «Газпром добыча Надым» на территории Бованенковского месторождения исследован ряд опасных объектов с построением их 3D-моделей; результаты НИР переданы в Инженерно-технический центр ООО «Газпром добыча Надым».

Результаты НИР позволяют снизить риски возникновения аварийных и катастрофических ситуаций на объектах нефтегазового комплекса в арктических и субарктических зонах, связанных с эндогенными и экзогенными процессами с учетом влияния климатических трендов и антропогенных факторов.

По ПФНИ на 2013-2020 гг. №131 «Геология месторождений углеводородного сырья, фундаментальные проблемы геологии и геохимии нефти и газа, научные основы формирования сырьевой базы традиционных и нетрадиционных источников углеводородного сырья», а также по ПФНИ РФ на 2021-2030 гг. № 1.5.1 «Геофизика», 1.5.6. «Геология нефти и газа» и др., получены следующие результаты:

При анализе волновых полей сейсморазведки впервые для арктического шельфа России построена картографическая схема изменения скорости распространения преломленных волн (ПВ) в придонных отложениях, отображающая их физическое состояние. При этом в центральной части моря Лаптевых на площади около 55 тыс. км² по 28 сейсмопрофилям общей протяженностью 5930 км выявлена граница мерзлых и талых пород, проходящая на изобатах от 45 до 85 м и имеющая сложную конфигурацию, зависящую от интенсивности теплового потока Земли и особенностей геологического строения. Доказано отсутствие мерзлоты и условий существования гидратов метана в районе интенсивной эмиссии газа, обоснованы его глубинный генезис и миграция по тектоническим разломам. На континентальном склоне выявлены горизонт BSR, являющийся характерным признаком существования газовых гидратов, а также многочисленные оползни, возможно, связанные с их диссоциацией. В результате НИР сделаны рекомендации по снижению рисков и угроз судоходству по Северному морскому пути, связанных с мощной дегазацией дна на мелководном шельфе.

По ПФНИ на 2013-2020 гг. № 138. Научные основы разработки методов, технологий и средств исследования поверхности и недр Земли, атмосферы, включая ионосферу и магнитосферу Земли, гидросферы и криосферы; численное моделирование и геоинформатика (инфраструктура пространственных данных и ГИС-технологии), а также по новой ПФНИ на 2021-2030 гг.. по разделам 1.5.10.4. «Ландшафтоведение, ... экологическая диагностика территорий» и 1.5.12.2 «Разработка ... методов дистанционного зондирования Земли, включая новые системы ... обработки данных», получены следующие результаты:

На основе разработанного в ИПНГ РАН метода радиометрической нормализации данных ДЗЗ проведен анализ антропогенных трансформаций криогенных ландшафтов за период 1988-2020 гг. в районе Бованенковского НГКМ, разработка которого ведется с 2012 г. ООО «Газпром добыча Надым». Установлено, что антропогенное воздействие, в основном, выражается в усилении процессов дренирования поверхности вблизи технических объектов. Выявленные незначительные доминирующие тенденции изменения биофизических характеристик тундрового покрова свидетельствует об относительной стабильности состояния ландшафтов, что может служить примером рационального природопользования и эффективности проводимых мероприятий при строительстве и эксплуатации технических объектов в районах сплошного распространения многолетнемерзлых пород и высокой льдистости грунтов.

Ниже приведен важнейший результат по теме госзадания ИПНГ РАН «Рациональное природопользование и эффективное освоение нефтегазовых ресурсов арктической и субарктической зон Земли» (АААА-А19-110-21590079-6) за 2021 г., направленный для рассмотрения в ОНЗ РАН.

Исследованы зоны экстремальной эмиссии метана в гидросферу и атмосферу Арктики. При анализе волновых полей сейсморазведки в объеме около 6 тыс. км впервые для арктического шельфа России построена картографическая схема изменения скорости распространения преломленных волн в придонных отложениях, отображающая их физическое состояние. При этом в центральной части моря Лаптевых на площади около 55 тыс. км² выявлена граница мерзлых и талых пород, проходящая на изобатах от 45 до 85 м и имеющая сложную конфигурацию, зависящую от интенсивности теплового потока Земли и особенностей геологического строения. Доказано отсутствие мерзлоты и условий существования гидратов метана в районе интенсивной эмиссии газа, обоснованы его глубинный генезис и миграция по тектоническим разломам. Уточнено положение ранее обнаруженной потенциально гидратоносной зоны на континентальном склоне, в которой выявлен тренд повышения придонных температур, способствующего разложению газогидратов, росту угроз выбросов газа, образования оползней и цунами. Даны рекомендации по снижению рисков судоходству по Северному морскому пути. На основе дистанционного зондирования из космоса и экспедиции на Ямале выявлены особенности антропогенных трансформаций криогенных ландшафтов Бованенковского месторождения.

Рисунок 1. Схемы расположения основных зон эмиссии газа в Арктике (А) и в море Лаптевых (В). Обозначения: 1 - сипы газа; 2 – горизонт BSR (газогидраты); 3 - хребет Гаккеля; 4 - разломы; 5 - эпицентры землетрясений; 6 - отсутствие преломленных волн или их скорости <2,3 км/с; 7 – преломленные волны со скоростями 2,3–2,8 км/с (a) и 2,8–4,0 км/с (b); 8 - участки сейсмопрофилей на глубинах свыше 120 м; 9 - изобаты; 10 - граница мерзлых и талых пород.

Результаты НИР доложены на 22 конференциях, опубликованы в 25 статьях и монографическом сборнике Совета Федерации ФС РФ, в том числе:

1. Богоявленский В.И., Кишанков А.В., Казанин А.Г. Мерзлота, газогидраты и сипы газа в центральной части моря Лаптевых. Доклады академии наук, 2021, т.500, №1, c.83-89 (WoS Q4, Scopus Q3).

2. Bogoyavlensky V., Kishankov A., Kazanin A., Kazanin G. Distribution of permafrost and gas hydrates in relation to intensive gas emission in the central part of the Laptev Sea (Russian Arctic). Marine and Petroleum Geology, 5 January 2022, 105527. (WoS Q1, Scopus Q1)

3. Bogoyavlensky V.; Bogoyavlensky I.; Nikonov R.; Yakushev V., Sevastyanov V. Permanent gas emission from the Seyakha Crater of gas blowout, Yamal Peninsula, Russian Arctic. Energies 2021, 14, 5345, 22 p. (Scopus Q1, WoS Q3).

4. Bogoyavlensky V.; Bogoyavlensky I.; Nikonov R.; Kargina T. et al. New Catastrophic Gas Blowout and Giant Crater on the Yamal Peninsula in 2020: Results of the Expedition and Data Processing. Geosciences 2021, 11, 71. – 20 p. (Scopus Q1, WoS).

5. Sizov O., Ezhova E., Petäjä T. et al. Fire and vegetation dynamics in Northwest Siberia during the last 60 years based on high-resolution remote sensing. Biogeosciences 2021, 18, 1, 207-228. (WoS Q1, Scopus Q1).