Геомониторинг. Мёрзлые, но не вечно

Ущерб от таяния мерзлоты грозит колоссальными потерями для инфраструктуры, и одна из мер предотвращения разрушений – создание системы геотехнического мониторинга состояния зданий и сооружений, расположенных на территории распространения вечной мерзлоты, для прогнозирования рисков, возникающих вследствие ее деградации. Также необходимо выработать меры, которые позволит минимизировать возможный ущерб. Но ранее нигде в мире такая проблема не решалась, а площадь мёрзлых территорий России колоссальна. Кто должен участвовать в разработке государственной системы геотехнического мониторинга мерзлоты, как должны распределяться зоны ответственности между ФОИВ и разработчиками? Какие законы помогут отрегулировать эту сферу? Эти вопросы обсудили участники сессии «Геотехнический мониторинг и меры по адаптации к процессам таяния вечной (многолетней) мерзлоты» на Международном арктическом форуме – 2025.

Директор Восточного центра государственного планирования (ФАНУ «Востокгосплан») Михаил Кузнецов, модерировавший мероприятие, считает задачу создания создания системы геотехнического мониторинга, обязательной. Но прежде чем пытаться её создать, необходимы три шага. Первый – создать рамку федерального закона с четким распределением полномочий по мониторингу и управлению рисками, обязанностью предоставлять данные участников в стандартизированном виде, для оценки и прогнозирования. Второй – собственно создание федеральной системы геотехнического мониторинга зданий и сооружений инфраструктуры на мерзлоте, на научно обоснованных принципах и информационной базе. Третье – в новой редакции Стратегии развития арктической зоны предусмотреть необходимость пересмотра региональных программ адаптации к изменению климата, учтя необходимые действия по управлению рисками.

Директор Института мерзлотоведения СО РАН Михаил Железняк предложил рассматривать и развивать программу геотехнического и природного «фонового» мониторинга (она уже создана) как единое целое. По его мнению, создание системы началось без достаточных научных оснований, без понимания цели. Михаил Железняк предложил для создания этой системы максимально привлечь учёных-мерзлотоведов, и опираться на их точку зрения: определить конкретные технологии получения данных, учесть влияние помех – например, когда поступающие в скважину вода и воздух резко меняют показания.

Депутат Государственной Думы Николай Харитонов согласился с тем, что федеральный закон необходим, причем должен быть учтён опыт региональных законов о геотехническом мониторинге, принятых в Якутии и на Чукотке. Важно определить и ФОИВ, который возьмёт на себя ответственность за реализацию этого закона. В целом необходимо уточнять федеральную законодательную базу, исходя из реалий Арктики – даже «неприкосновенный» 44-ФЗ. Нужны изменения в нормативные правовые акты по проектированию и строительству объектов капитального строительства, которые учитывали бы сезонные особенности.

Заместитель руководителя фракции партии «Новые люди» Сардана Авксентьева рассказала о практических аспектах реализации закона о геотехническом мониторинге в Якутии. Вначале в квитанциях за жилищно-коммунальные услуги была выделена строка по мониторингу состояния под жилыми домами. С июля 2023 года был принят документ о проведении мониторинга на территории Якутска с ответственными лицами, с таблицами, конкретикой, что именно должно подвергаться мониторингу. Также депутат рассказала об увенчавшейся успехом полемике с Минстроем о необходимости новой методики проектирования фундаментов зданий в арктической зоне, включении геотехнического мониторинга железных дорог на вечномёрзлых грунтах, и ряде вопросов, где успех ещё впереди. Наконец, Сардана Авксентьева затронула вопросы подготовки специалистов-геокриологов – эти кадры понадобятся уже в ближайшей перспективе.

Член комитета Совета Федерации Федерального Собрания Российской Федерации по федеративному устройству, региональной политике, местному самоуправлению и делам Севера Сахамин Афанасьев считает, что система геотехнического мониторинга должна давать конкретную информацию муниципалитетам для принятия немедленных мер. Реализованная система фонового мониторинга прикладного значения для муниципалитетов и хозяйствующих субъектов, по его мнению, не несёт. Фоновый и геотехнический мониторинг должны быть интегрированы в целях прогнозирования и управления народным хозяйством, объектами. Должна быть определена ответственность местного, регионального и федерального уровня.

Директор ААНИИ, член Общественного совета Росатома Александр Макаров согласился, что проблема создания качественной единой системы геотехнического мониторинга актуальна, но сложность проблемы связана не с мерзлотой, или неурегулированными техническими вопросами, и с недостаточными коммуникациями и качеством организации процесса. Проблему надо решать отталкиваясь от того, каким образом и кому коммуницировать. Россия – первое государство, которое на национальном уровне проявила внимание к мерзлоте. Многие компании, вне зависимости от того, продвигается ли развитие системы национального мониторинга, ведут общие наблюдения, но их решения локальны и разрозненны. Пример наиболее развитой системы реализовал Норникель, пробуривший за год около 3000 скважин под всеми объектами комбината, установивший системы наблюдения. Эта информация поступает в ААНИИ, поддерживается постоянный контакт. Но есть ряд других компаний, которые не делятся данными по мерзлоте, поскольку это может снизить капитализацию. Есть ещё ряд аспектов, почему эта информация труднодоступна.

Вопрос, нужен ли будет отдельный закон по геотехническому мониторингу мерзлоты, или достаточно внесения изменений в отдельные подзаконные акты (как было с законом по фоновому мониторингу), Александр Макаров считает дискуссионным. По его словам, ещё далеко не исчерпан потенциал имеющихся коммуникационных и экспертных площадок – например, рабочей группы при Минстрое. Понятно, что организованный силами ААНИИ фоновый мониторинг – первый шаг, и получаемую информацию для её практического значения нужно дополнять данными по геотехническому мониторингу. На данном этапе это работа очень кропотливая, она заключается в «ручном» сравнении разнородных и иногда противоречивых данных от компаний, из регионов. Но Арктический Институт как подразделение Росгидромета имеет сильные компетенции в организации сбора, распределения, хранения, обработки информации. В ААНИИ в рамках создания системы фонового наблюдения организован центр мониторинга мерзлоты.

Предложение, которое озвучил Александр Макаров – на базе созданной рабочей группы при центре исследований мерзлоты ААНИИ развернуть подготовку концепции создания системы геотехнического мониторинга. Оттолкнувшись от концепции, которую при желании можно подготовить за два месяца, можно будет перейти к реальным планам её создания – законотворчеству, определению технических стандартов, финансовому обоснованию и так далее. Пока такого «мерзлотного кулака» специалистов-единомышленников нет. Соответственно, и ряд объективно существующих проблем не решен (а в случае с фоновой системой – это сложности с выделением участков земли под станции мониторинга, поверки измерительного оборудования, закупки и многое другое). Зная проблему на практике, ААНИИ готов выступить площадкой для обсуждения текущих проблемных вопросов в оперативном режиме, силами созданной рабочей группы подготовить проект концепции. При этом – предоставить всю полноту собственной экспертизы, накопленной во время создания и эксплуатации системы фонового мониторинга.

Поскольку данные по мерзлоте для компаний очень «чувствительны», один из непростых вопросов – обязательства по предоставлению доступа к собранным данным, их перераспределение. Цена такой системы для хозяйствующих субъектов достаточно большая. Необходимо работать с бизнесом, доказывая выгоды от совместного использования собираемых данных, предоставляя прогнозы за помощь в создании системы. По оценке Александра Макарова, формирование этой концепции займёт до двух месяцев, после чего можно будет на её основе начать работу над программой развития геотехнического мониторинга.

Станислав Селезнев, вице-президент по экологии и промышленной безопасности ПАО «Норильский никель», рассказал о системе геотехнического мониторинга, созданной силами компании. По его словам, успеху способствовали корпоративная культура компании – умение быстро принимать и реализовывать решения, наличие финасирования, контакт с научными кругами, и большая территория с объектами, которая стала действующим полигоном. В этом смысле у бизнеса в создании таких систем (пусть локальных, но способных стать основой федерального стандарта) есть ощутимые преимущества перед государством: не нужно формировать законы и собирать рабочие группы. Поскольку и практически весь бизнес «Норникеля», и сам город Норильск стоит мерзлоте, проблема актуальна, и не важно, что система стоит дорого: она позволяет снизить риски многократно больших потерь. Компания начала заниматься проектом геотехнического мониторинга с 2021 года, триггером стала авария с разлитием топлива из резервуара, который разрушился из-за растепления грунта. Поэтому ибыло решено развернуть систему мониторинга. Как принято в Норникеле, это было сделано с размахом и качественно. На сегодняшний день действует более 500 скважин с установленными термометрическими косами на различных уровнях глубины, инклинометры и другая аппаратура. Огромное количество данных поступает в круглосуточный диспетчерский центр. Автоматизировано наблюдение более чем за 200 объектов, которые находятся под мониторингом – производственные, жилые, административные здания. Также автоматизированный мониторинг дополняется работой выездных бригад, которые контролируют ещё 750 объектов, где стоят контрольные маячки; действует график их контроля.

«Норникель» взаимодействует с различными институтами, готов совершенствовать систему и делиться получаемой информацией. В России не хватает централизованной системы мониторинга со своими правилами, принципами и выводами. Бизнес, как минимум «Норникель», готов делиться наработками и полученной информацией, проблемами, которые выявлены в результате этой большой работы. Что же касается «опубличивания» данных, это нужно делать не в том виде, в котором они поступают из скважин – наборы цифр мало что скажут даже учёным. Нужно предоставлять очеловеченную, понятную информацию. Она должна распространяться в первую очередь для жителей регионов, где есть проблема мерзлоты – для жителей это спокойствие, залог пребывание и жизни в городах присутствия.

Управляющий директор блока «Риски» ПАО Сбербанк Назар Сотириади раскрыл проблему с позиции финансиста. Банкам система геотехнического мониторинга нужна для оценки рисков в ходе принятия решений о финансовой поддержке проектов, кредитовании под залог активов. Над системой геотехничесокого мониторинга банку нужна гибкая и быстрая аналитика, способная отвечать на вопросы о вложении денег. Классические инструменты, построенные на моделях и знаниях XX-го века с его стабильными климатическими параметрами и намного более спокойной экономической жизнью, больше не работают и необходимую аналитику не дают. Они не могут быстро ответить на вопросы, пусть и «глупые»: ведь те, кто принимает экономические решения, не разбираются в мерзлоте и в инфраструктуре, эти знания вне их практической деятельности. Но их вопросы несут в себе экономический подтекст.

Чтобы построить такую экспертную систему, нужны новые инструменты. Таковыми видятся модели, построенные на данных машинного обучения, и генеративные алгоритмы. В Сбере уже эксплуатируются две стек-модели машинного обучения, прогнозирующие деградацию многолетних мёрзлых пород на годы и десятилетия. Они используются для оценки собственных проектов и портфелей банка. Работает каскад моделей, оценивающих экономические последствия возможных аварий, исходя из характеристик объектов, экономического состояния владельцев. Этот инструментарий пока недостаточно гибкий, но уже лучше, чем модели прошлого. Большая часть моделей машинного обучения включает физическое знание, это модель на данных. Она не позволяет быстрых перенастроек, требует большого количества предобработанных данных (что стоит много денег на людей «в поле» и дата-инженеров в офисе). Но чтобы построить инструмент, который будет действительно решать задачи губернатора, главного инженера или руководителя кредитного комитета, нужны генеративные модели, которые сумеют синтезировать данные, которые не добыть физически. Для этого нужны мультиагентные системы, способные отвечать на вопросы практического пользователя. Сейчас подобной системы нет, но в течение года можно рассчитывать на появление прототипов. Текущая же система используется в принятии решений, то есть крупные клиенты, которые приходят за кредитами в банк, предоставляют информацию об их активах для анализа в этих моделях. Банк принимает решения с учетом этой информации.

Что касается публичности информации, желательно создание единое хранилища данных, возможно – обезличенных, генерализованных, в виде метаданных и прокси и т.д., которые можно будет использовать для обучения моделей. Без базы, более проработанной, чем сегодняшняя сегментированная информация, построить качественные инструменты не получится. Работа с некоторыми клиентами в рамках пилотирования моделей на их промышленной инфраструктуре показывает, либо данных мало, либо они представлены за короткий период. Остается надежда на синтетические данные, и что выручит ИИ. Но на данном этапе развития технологий и управленческих технологий принятия решений, без системы мониторинга, которая будет у всех создавать одинаковое представление ситуации, обойтись не получится.