ДЕГАЗАЦИЯ ЗЕМЛИ В АРКТИКЕ: ГЕНЕЗИС ПРИРОДНОЙ И АНТРОПОГЕННОЙ ЭМИССИИ МЕТАНА

В результате анализа концентрации метана в Циркумарктическом регионе по данным спектрометра TROPOMI (спутник Sentinel-5P ESA) выявлены сильные природные аномалии в Арктической зоне России и сформулированы вероятные причины их образования. Для северной части Сибирской платформы обоснованы модели повышенной эмиссии метана в атмосферу за счет субвертикальной миграции из кембрийских отложений и/или субгоризонтальной миграции газа из регионально угленосных отложений Тунгусского, Ленского и Таймырского бассейнов. По данным дистанционного зондирования Земли сверхвысокого разрешения, на полуострове Ямал впервые выявлено 1860 зон активной дегазации с кратерами выбросов газа на дне 1667 термокарстовых озер, 2 заливов и 4 рек. Установлена однозначная региональная связь выявленных зон дегазации с районами повышенной концентрации метана в атмосфере, зафиксированными спектрометром TROPOMI. Обоснован потенциально антропогенный генезис ряда локальных аномалий концентрации метана в атмосфере над полуостровом Ямал в зонах активной нефтегазодобычи и транспортировки газа (преимущественно вблизи компрессорных станций). Подтверждена необходимость валидации абсолютных значений содержания метана в атмосфере по данным TROPOMI для разнообразных природных условий суши и акватории Арктики, в том числе для зон активного недропользования.

1. Аветов Н. Р., Краснова Е. А., Якушев В. С. Некоторые особенности приустьевых газопроявлений из интервала криолитозоны на территории Ямбургского нефтегазоконденсатного месторождения // Газовая пром-сть. — 2017 — № 8. — С. 44—47.

2. Богоявленский В. И. Арктика и Мировой океан: современное состояние, перспективы и проблемы освоения ресурсов углеводородов: Монография // Тр. Вольного экон. о-ва. — 2014. — Т. 182, № 3. — С. 12—175.

3. Богоявленский В. И. Угроза катастрофических выбросов газа из криолитозоны Арктики. Воронки Ямала // Бурение и нефть. — 2014. — № 9. — С. 13—18.

4. Богоявленский В. И. Угроза катастрофических выбросов газа из криолитозоны Арктики. Воронки Ямала. — Ч. 2 // Бурение и нефть. — 2014. — № 10. — С. 4—8.

5. Богоявленский В. И., Богоявленский И. В., Богоявленская О. В., Никонов Р. А. Перспективы нефтегазоносности седиментационных бассейнов и фундамента Циркумарктического региона // Геология нефти и газа. — 2017. — № 5. — С. 5—20.

6. Богоявленский В. И. Газогидродинамика в кратерах выброса газа в Арктике // Арктика: экология и экономика. — 2018. — № 1 (29). — С. 48—55. — DOI: 10.25283/2223-4594-2018-1-48-55.

7. Богоявленский В. И., Сизов О. С., Богоявленский И. В., Никонов Р. А. Технологии дистанционного выявления и мониторинга дегазации Земли в Арктике: полу­остров Ямал, озеро Нейто // Арктика: экология и экономика. — 2018. — № 2 (30). — С. 83—93. — DOI: 10.25283/2223-4594-2018-2-83-93.

8. Богоявленский В. И., Богоявленский И. В. Природные и техногенные угрозы при поиске, разведке и разработке месторождений углеводородов в Арктике // Минер. ресурсы России. Экономика и управление. — 2018. — № 2. — С. 60—70.

9. Богоявленский В. И., Сизов О. С., Мажаров А. В. и др. Дегазация Земли в Арктике: дистанционные и экспедиционные исследования катастрофического Сеяхинского выброса газа на полуострове Ямал // Арктика: экология и экономика. — 2019. — № 1 (33). — С. 88—105. — DOI: 10.25283/2223-4594-2019-2-31-47.

10. Богоявленский В. И., Сизов О. С., Богоявленский И. В. и др. Дегазация Земли в Арктике: комплексные исследования распространения бугров пучения и термокарстовых озер с кратерами выбросов газа на полуострове Ямал // Арктика: экология и экономика. — 2019. — № 4 (36). — С. 52—68. — DOI: 10.25283/2223-4594-2019-4-52-68.

11. Богоявленский В. И. Природные и техногенные угрозы при освоении месторождений горючих ископаемых в криолитосфере Земли // Горная пром-сть. — 2020. — 1 (149). — С. 97—118. — DOI: 10.30686/1609-9192-2020-1-97-118.

12. Баду Ю. Б. Криогенная толща газоносных структур Ямала. О влиянии газовых залежей на формирование и развитие криогенной толщи. — М.: Науч. мир, 2018. — 232 с.

13. Бондур В. Г., Кузнецова Т. В. Выявление газовых сипов в акваториях арк­тических морей с использованием данных дистанционного зондирования // Исследование Земли из космоса. — 2015. — № 4. — С. 30—43. — DOI: 10.7868/S020596141504003X.

14. Власов А. Н., Хименков А. Н., Волков-Богородский Д. Б., Левин Ю. К. Природные взрывные процессы в криолитозоне // Наука и технол. разработки. — 2017. — Т. 96, № 3. — С. 41—56.

15. Геокриология СССР. Средняя Сибирь / Под ред. Э. Д. Ершова. — М., 1989. — 414 с.

Geokriologiya SSSR. Srednaya Sibir’. [Geocryology of the USSR. Middle Siberia]. Ed. by E. D. Yershov. Moscow, 1989, 414 p. (In Russian).

16. Кругликов Н. М., Кузин И. Л. Выходы глубинного газа на Уренгойском месторождении // Структурная геоморфология и неотектоника Западной Сибири в связи с нефтегазоносностью. — Тюмень, 1973. — С. 96—106. — (Тр. ЗапСибНИГНИ; вып. 3).

17. Кузин И. Л. О природе аномальных озер — показателей углеводородов в глубоких горизонтах осадочного чехла. Проблемы оценки новых зон нефтегазонакопления в основных продуктивных толщах Западной Сибири. — СПб.: ВНИГРИ, 1992. — С. 129—137.

18. Лаверов Н. П., Богоявленский В. И., Богоявленский И. В. Фундаментальные аспекты рационального освоения ресурсов нефти и газа Арктики и шельфа России: стратегия, перспективы и проблемы // Арктика: экология и экономика. — 2016. — № 2 (22). — С. 4—13.

19. Мельников Д. В. Применение данных OMI/Aura для задач мониторинга извержений вулканов Камчатки // Соврем. проблемы дистанц. зондирования Земли из космоса. — 2008. — Т. 5, № 1. — С. 371—375.

20. Осипов В. И. Опасные природные процессы — стратегические риски России. — М.: РБОФ «Знание» им. С. И. Вавилова, 2009. — Вып. 15. — 40 с.

21. Указ Президента РФ «О сокращении выбросов парниковых газов» от 30 сентября 2013 г. № 752. — URL: http://www.kremlin.ru/acts/bank/37646.

22. Семёнов С. М., Говор И. Л., Уварова Н. Е. и др. Роль метана в изменении климата / Под ред. д-ра хим. наук, проф. А. Г. Ишкова. — М.: ИГКЭ, 2018. — 106 с.

23. Сергиенко В. И., Лобковский Л. И., Семилетов И. П. и др. Деградация подводной мерзлоты и разрушение гидратов шельфа морей Восточной Арктики как возможная причина «метановой катастрофы»: некоторые результаты комплексных исследований 2011 года // Докл. Акад. наук. — 2012. — Т. 446, № 3. — С. 330—335.

24. Сизов О. С. Дистанционный анализ последствий поверхностных газопроявлений на севере Западной Сибири // Геоматика. — 2015. — № 1. — С. 53—68.

25. Andreassen K., Hubbard A., Winsborrow M. et al. Massive blow-out craters formed by hydrate-controlled methane expulsion from the Arctic seafloor. Science, 356, 2017, 18 p. DOI: 10.1126/science.aal4500.

26. Bogoyavlensky V. Gas Blowouts on the Yamal and Gydan Peninsulas. GeoExPro, [London], 2015, vol. 12, no. 5, Oct., p. 74—78.

27. Bogoyavlensky V., Bogoyavlensky I., Nikonov R., Kishankov A. Complex of Geophysical Studies of the Seyakha Catastrophic Gas Blowout Crater on the Yamal Peninsula, Russian Arctic. Geosciences, 2020, 10, 215. 22 p. Available at: https://doi.org/10.3390/geosciences10060215.

28. Chuvilin E., Sokolova N., Davletshina D. et al. Conceptual Models of Gas Accumulation in the Shallow Permafrost of Northern West Siberia and Conditions for Explosive Gas Emissions. Geosciences, 2020, 10 (5), 195, pp. 1—13. Available at: https://doi.org/10.3390/geosciences10050195.

29. Chuvilin E., Stanilovskaya J., Titovsky A. et al. A Gas-Emission Crater in the Erkuta River Valley, Yamal Peninsula: Characteristics and Potential Formation Model. Geosciences, 2020, 10, 170, pp. 1—16. Available at: https://doi:10.3390/geosciences10050170.

30. Collins W. D., Feldman D. R., Kuo С., Nguyen Т. Р. Large regional shortwave forcing by anthropogenic methane informed by Jovian observations. Science Advances, 2018, vol. 4, no. 9, eaas9593. DOI: 10.1126/sciadv.aas9593.

31. Jacob D. J., Turner A. J., Maasakkers J. D., Sheng J. et al. Satellite observations of atmospheric methane and their value for quantifying methane emissions. Atmospheric Chemistry and Physics, 2016, 16 (22), pp. 14371—14396.

32. Judd A., Hovland M. Seabed Fluid Flow. The Impact on Geology, Biology, and the Marine Environment. Cambridge, 2007. 475 р.

33. Ingmann P., Veihelmann B., Langen J. et al. Requirements for the GMES Atmosphere Service and ESA’s implementation concept: Sentinels-4/-5 and-5p. Remote Sensing of Environment, 2012, 120, pp. 58—69.

34. Kanga M., Kannoa C. M., Reida M. C. et al. Direct measurements of methane emissions from abandoned oil and gas wells in Pennsylvania. PNAS, 2014, 111 (51), pp. 18173—18177. Available at: https://doi.org/10.1073/pnas.1408315111.

35. Lambert J.-C., Compernolle S., Eichmann K.-U. et. al. Quarterly Validation Report of the Copernicus Sentinel-5 Precursor Operational Data Products #06: April 2018 — February 2020. S5P MPC Routine Operations Consolidated Validation Report series, Issue #06, Version 06.0.1, 2020. 154 p. Available at: http://s5p-mpc-vdaf.aeronomie.be/ProjectDir/reports/pdf/S5P-MPC-IASB-ROCVR-06.0.1-20200330_FINAL.pdf.

36. McGlade C., Michaels K. C., Gould T. Global methane emissions from oil and gas. Insights from the updated IEA Methane Tracker. IEA, 31 Mar. 2020. Available at: https://www.iea.org/articles/global-methane-emissions-from-oil-and-gas.

37. Olefeldt D., Goswami S., Grosse G. et al. Circumpolar distribution and carbon storage of thermokarst landscapes. Nat. Commun., 2016, 7, 13043. DOI: 10.1038/ncomms13043.

38. Sentinel-5P OFFL CH4: Offline Methane. Available at: https://developers.google.com/earth-engine/datasets/catalog/COPERNICUS_S5P_OFFL_L3_CH4.

39. Sheng J., Song S., Zhang Y., Prinn R. G., Janssens-Maenhout G. Bottom-Up Estimates of Coal Mine Methane Emissions in China: A Gridded Inventory, Emission Factors, and Trends. Environmental Science & Technology Letters, 2019, 6 (8), pp. 473—478. DOI: 10.1021/acs.estlett.9b00294.

40. Trends in Atmospheric Methane. NOAA. Global Monitoring Laboratory. 2020. Available at: https://www.esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/trends_ch4/.

41. Walter K. M., Zimov S., Chanton J. P., Verbyla D., Chapin III F. S. Methane bubbling from Siberian thaw lakes as a positive feedback to climate warming. Nature, 2006, 443, 71—75. DOI: 10.1038/nature05040.

42. Walter K. M., Smith L. C., Chapin III F. S. Methane bubbling from northern lakes: present and future contributions to the global methane budget Phil. Trans. R. Soc. A (2007) 365, pp. 1657—1676. DOI:10.1098/rsta.2007.2036.

43. Проблемы зарождения и эволюции биосферы. — Ч. 2 / Под ред. акад. Э. М. Галимова. — М.: КРАСАНД, 2013. — 640 с.

44. Государственная геологическая карта СССР: Карта дочетвертичных образований. R-48-(50). Масштаб 1:1 000 000. — Л.: ВСЕГЕИ, 1979.

45. Карта угленосности, сланценосности и геохимической специализации углей и горючих сланцев России. Масштаб 1:10 000 000 / Авт.: Б. Б. Голубев, В. В. Кирюков, А. А. Смыслов, Л. И. Тихомиров; под ред. Ю. Н. Малышева. — СПб.: ВСЕГЕИ, 1998.

46. Масайтис В. Л. и др. Алмазоносные импактиты Попигайской астроблемы. — СПб.: ВСЕГЕИ, 1998. — 165 с.

47. Горшков В. Таймырский дневник. — Ч. 7: Горящие угли Бырранга. Available at: https://vitaly-gorshkov.livejournal.com/9719.html.

48. Шишкин М. А., Файбусович Я. Э., Шкарубо С. И и др. Государственная геологическая карта Российской Федерации. Масштаб 1:1 000 000 (третье поколение). Серия Западно-Сибирская. Лист R-42 — п-ов Ямал: Объяснительная записка. — СПб.: Картограф. ф-ка ВСЕГЕИ, 2015. — 366 с.

49. Скоробогатов В. А., Строганов Л. В., Копеев В. Д. Геологическое строение и нефтегазоносность Ямала. — М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2003. — 352 с.

50. Эдельштейн К. К., Алябян А. М., Горин С. Л., Попрядухин А. А. Гидрологические особенности крупнейших озер полуострова Ямал // Тр. КНЦ РАН. — 2017. — № 10. — С. 3–16. — DOI: 10.17076/lim571.