Введение 3
1 Теоретические сведения 6
1.1 О газовых гидратах и зоне стабильности газовых гидратов 6
1.2 О криолитозоне российского шельфа 9
1.3 Физико-географическое описание района моря Лаптевых 10
2 Методика расчета СММП и ЗСГГ 14
2.1 Общие положения 14
2.2 Описание модели теплопроводности - «задачи Стефана» 15
2.3 Выбор и статистическое исследование палеокривых 26
2.4 О выбранном тепловом потоке 35
2.5 Построение равновесной кривой с помощью программы CSMHyd
Hydoff 37
2.6 Методика картирования 40
3 Результаты моделирования 41
3.1 Эволюция СММП и ЗСГГ для сценария «Т0» 41
3.2 Эволюция СММП и ЗСГГ для сценария «Т12» 44
3.3 Профили СММП и ЗСГГ 49
3.4 Картирование СММП и ЗСГГ на шельфе моря Лаптевых 51
3.5 Валидация результатов расчета 53
Заключение 57
Благодарности 59
Список используемой литературы 60
Приложение А. Исходный код программы «GHSZ_VNIIO» 68
Российская Федерация в начале XIX века столкнулась с рядом как новых, так вновь звучащих вызовов, требующих решения задач национальной безопасности, экономической и экологической защищенности.
Российская Арктика, приполярный шельф, находятся на пересечении всех трех вышеуказанных областей, открывая перед нами новые горизонты, новые возможности и, вместе с этим, новые риски, связанные с экстенсивным развитием добывающей промышленности.
Газовые гидраты (ГГ) представляют собой твердые кристаллические соединения низкомолекулярных газов, таких как метан и его гомологи с водой, напоминающее внешне рыхлый лед или снег. Метангидраты относятся к нетрадиционным источникам углеводородов, таким же как битуминозная нефть или нефтеносные пески. Энергетический потенциал гидратов колоссален: один кубометр метангидрата в стандартных условиях может выделить до 160 кубметров метана [1]. Поэтому за последние десятилетия к газовым гидратам интерес науки был прикован, в первую очередь, как к новому полезному ископаемому, по мере наступления прогресса доступному для добычи в коммерческих целях.
Г азовые гидраты - с одной стороны возможность нашего государства для дальнейшего энергетического доминирования на мировых рынках, с другой - опасность экологических и климатических изменений различного масштаба, вследствие того, что данные соединения чрезвычайно чувствительны к термобарическим условиям среды и находятся в зонах, зачастую подверженных изменениям климата. «Ресурсный пул» для одних и «бомба замедленного действия» для других из-за слабой изученности и отсутствия консенсуса ученых по целому ряду вопросов. Очевидно только одно: взоры научного сообщества сегодня, как никогда обращены в Арктику и на ее запасы...
Автором в работе установлено, что физико-географические
характеристики моря Лаптевых, его мелководный плоский шельф, сравнительно
небольшие значения теплового потока и низкие приземные температуры воздуха
в эпоху регрессии моря делают его крайне перспективным в плане развития
СММП, ЗСГГ и их сохранения в настоящее время.
В рамках работы была численно реализована и решена средствами языка
Julia задача теплопроводности – задача Стефана. Выполнено приведение кривой
палеореконструкции приземной температуры воздуха к среднемноголетней
температуре воздуха, определены субаквальные и субаэральные периоды
средствами языка Python, путем сопоставления кривых относительных
температур и эвстатических колебаний уровня реконструкции [47].
Для достижения цели по определению границ ЗСГГ автором создана
программа-робот на языке Python, позволяющая проводить быстрое построение
равновесных кривых для различных условий среды. В дальнейшем данная
программа использовалась во всех опубликованных работах по данной тематике,
легла в основу картирования ЗСГГ во всех акваториях Российской Федерации,
проводимой ФГБУ «ВНИИОкеангеология» в рамках государственного задания
по количественной оценке запасов газовых гидратов.
В работе выполнен ретроспективный прогноз масштаба и характера
распространения зоны стабильности ГГ ассоциированных с реликтовой
субмариной мерзлотой на шельфе моря Лаптевых. Приведены результаты
эволюции c увеличением глубины моря и прогнозного картирования СММП и
ЗСГГ, полученные по данным одномерного математического моделирования.
Проведено статистическое исследование кривых верхнего граничного условия...
