Кондиционер для Арктики
Стабилизатор Глобального Климата
Существуют чувствительные точки Климатической Системы Земли, малые воздействия на которые приводят к очень большому отклику. Эти точки удобно использовать для управления и стабилизации глобального климата. Одним из таких мест является Арктика. Не зря Арктику называют «кухней погоды». И на этой «кухне погоды» можно будет заказать эксклюзивно хороший климат.
Хороший климат - это когда зимой нет больших морозов, а летом нет экстремальной жары. Равномерно идут хорошие дожди. Длинный вегетационный период, когда все растет. Равномерно дует ветер. Для движения в сторону хорошего климата надо усилить Полярную атмосферную ячейку, чтобы она лучше «тянула» «западный перенос».
Что делать? Полярная атмосферная ячейка является тепловой машиной, которая работает от разницы температур между 60-ми широтами и холодным воздухом в околополярных областях. Нужно добавить лед в Северный Ледовитый океан и греть Северный полярный круг. Как? Для этого нужно насыпать острова в полярных морях и соединить их плотинами. В результате возникнет водохранилище пресной воды, в котором будет собираться почти весь сток северных рек России, от Печоры на западе до Колымы на востоке. А зимой открывать шлюзы и намораживать на припайный лед с северной стороны плотины толстый слой пресноводного льда. Там с морозами все нормально, поэтому возможно создать искусственные льдины любой толщины. В идеале весь речной сток нужно отдавать Северному Ледовитому океану в виде льда. В результате вода в Карском море станет более соленой. Сток Оби и Енисея приводит к распреснению верхнего слоя воды в море. Более пресная вода имеет меньшую плотность и по закону сообщающихся сосудов уровень моря повышается. В результате атлантическая вода из Баренцева моря не хочет идти в гору и ныряет под менее соленую воду Карского моря. Лед не повышает уровень моря. Атлантическая вода будет свободнее проникать в Карское море, где после охлаждения уйдет в глубину. Карское море станет более похожим на Баренцево море, а Баренцево море станет более похожим на Норвежское море. Вся цепочка, Норвежское море ─ Баренцево море ─ Карское море станет более теплой, что увеличит энергетику Полярной ячейки. Дополнительный лед в Северном Ледовитом океана, с другой стороны, будет способствовать понижению температуры в околополярных областях и усилению полярного вихря.
Биологическая продуктивность Карского моря значительно увеличится, в том числе в той части, которая станет пресноводным водохранилищем. Большой объем водохранилища станет убежищем для многих рыб, когда по рекам зимой начинает течь вода с низким содержанием кислорода.
Каменно-земляная плотина, которую предстоит насыпать в акватории арктических морей, создаст пресноводное водохранилище, где летом будет собираться вода речного стока. Зимой будут открываться шлюзы и намораживаться пресноводный лед поверх припайного льда. Хотелось бы, чтобы вода в водохранилище была на 10 метров выше уровня моря. Тогда зимой можно было бы еще и много электроэнергии вырабатывать. Но там такой рельеф местности, что максимум на что можно рассчитывать, это подъем на 2 метра при полном водохранилище и на 1 метр при пустом. 1 метр напора позволит создать лед толщиной до 8 метров, 7 метров под водой и 1 метр над водой.
Плотина будет состоять из участков длиной порядка 10 км и более широких и высоких «островов». Для обеспечения обслуживания вдоль всей плотины нужно будет построить электрифицированную скоростную железную дорогу. Но чрезвычайно суровый климат не позволит эксплуатировать железную дорогу на открытом воздухе. Поэтому железную дорогу надо будет спрятать под землей в бетонных трубах. Бетонные трубы будут монтироваться во время формирования профиля плотины, поэтому железнодорожные тоннели обойдутся по цене бетона. Со временем земляная плотина промерзнет и внутри тоннеля будет устойчивый минус круглогодично, что хорошо зафиксирует в пространстве положение тоннеля. Первоначальные затраты на бетонные железнодорожные тоннели затем многократно окупятся дешевизной в эксплуатации. Животные и непогода никак не будут влиять на работу железной дороги. В тоннеле будет удобнее обслуживать и ремонтировать пути и оборудование. Работа машинистом метро в заполярье довольно скучная, поэтому товарные составы будут водить электровозы на автопилоте с дистанционным контролем со стороны оператора. Железнодорожные тоннели будут очень прямыми и позволят пропускать скоростные поезда до 300 км/час.
На каждом «острове» будет построен по дому-гостинице, где будет жить обслуживающий и технический персонал. В доме-гостинице будут доступны все привычные городские удобства. Вахтовики и прикомандированные будут жить в обычных городских условиях. Будут и женские рабочие места. Вахтовики смогут приезжать со своей семьей, если у них нет детей школьного возраста.
Из-за климата проходы от дома до любого рабочего места должны быть под крышей или под землей. На каждом «острове» будет подземная грузопассажирская железнодорожная станция. Здесь же будут большие шлюзы, через которые пресная вода будет выпускаться на лед в море и рыбопропускники, через которые рыба сможет уходить в море и вернуться обратно.
В месте строительства плотины имеется хороший потенциал для ветроэнергетики. Вдоль всей плотины нужно будет ставить ветрогенераторы, протянуть трубопроводы и электрические кабели.
Для устойчивости плотины от волнового воздействия, вдоль линии прибоя надо будет каждую зиму наморозить толстый слой пресноводного льда. В этом случае в течении всего «лета» волны будут биться об лед, не доходя до грунтовой плотины. Сама грунтовая плотина будет управляемо заморожена. Это увеличит механическую прочность и водонепроницаемость тела плотины. Значит, можно будет обойтись без широких пляжей и сделать плотину более узкой. Волнами и дрейфующими льдинами будет разрушаться только ледник, намороженный на плотину.
Намораживать лед выгоднее всего в море Лаптевых, в Восточносибирском море и в Чукотском море. Там зимой более суровые морозы и оттуда льдины дольше дрейфуют в океане.
В пределе можно более 2000 км³ речного стока отдавать Северному Ледовитому океану в виде льда. При расчете на лёд 4 метровой толщины, ежегодная выработка будет 0,6 миллиона км² пресноводного льда. Если считать среднее время жизни льда в 4 года, то в Северном Ледовитом океане будет плавать 2,5 миллиона км² искусственного пресноводного льда. Что снимает проблему полного таяния летом дрейфующих льдов в Арктике. Для сравнения, 16 сентября 2012 года отмечен минимум площади льда в Северном Ледовитом океане 3,61 миллиона км².
Карское море покроется относительно теплыми атлантическими водами, которые после охлаждения уйдут на глубину. Северная ветвь Гольфстрима усилится, что означает усиление глобальной термохалинной циркуляции. Ученые говорят, что глобальная термохалинная циркуляция в Северной Атлантике сейчас на 15% слабей, чем была в историческом прошлом. Конечно, все нужно считать и считать, но IMHO если изъять 2000 км³ воды речного стока, то Гольфстрим усилится больше чем на 15%.
Это как много, 15% от Гольфстрима? Сейчас 20 миллионов м³/с тонут на большую глубину в Северной Атлантике, откуда уходят на юг в процессе глобальной циркуляции Мирового океана. Если увеличить на 15% этот поток воды, то что будет? Из тропиков, вода с температурой где-то 26°С идет на север и на её место с большой глубины поднимается вода с температурой 3°С. Возникает тепловой поток мощностью:
P = 3•10⁶ м³/с * 4,2•10⁶ Дж/ м³/град * (26°С - 3°С) = 0,3 ПВт (петаватт)
Эту мощность можно смело умножить на 1,5, потому что теплая вода их тропиков Индийского и Тихого океанов, прежде чем попасть в Атлантический океан, вынуждена обогнуть с юга Африку или Южную Америку, где значительно охлаждается.
В результате усиления глобального океанического конвейера на 3•10⁶ м³/с дополнительно будет рассеиваться в космос тепла от океанической воды потоком мощностью 0,5 ПВт. Это примерно равно потоку избыточного тепла, который вызывает глобальное потепление. Кроме усиления океанической циркуляции, значительно усилится атмосферная циркуляция в умеренном поясе Северного полушария. То есть одна эта климатическая машина способна переключить огромные тепловые потоки порядка 1 петаватта мощности и полностью исключить самые ужасные сценарии глобального потепления, попутно делая невозможным наступление очередного ледникового периода. Более сильная океаническая циркуляция повысит уровень термоклина в Мировом океана и уменьшит скорость таяния шельфовых ледников Антарктиды. Скорость роста уровня океана уменьшится. Избыточное тепло в тропических широтах и избыточное теплосодержание Мирового океана будет израсходовано на нагрев Атлантического океана к северу от экватора и на смягчении зим в Евразии и Северной Америки. И все это независимо от успехов или неуспехов декарбонизации. Более того, избыточное содержание в атмосфере парниковых газов станет ценным ресурсом и страховкой на случай внезапного похолодания от падения крупного метеорита или извержения супервулкана, которые могут стать триггером для наступления очередного Ледникового периода. Как бы нас не пугало Глобальное потепление, но Глобальное оледенение гораздо хуже!
Воздействие на климат будет глобальным, поэтому финансироваться такого рода проекты должны из международных климатических фондов. Для понимания масштаба и цены вопроса, плотина будет иметь длину порядка 5000 км. В тело плотины нужно будет уложить порядка 50 миллиардов м³ грунта. Под это дело нужно будет разработать и построить огромные машины для добывания и укладки грунта, могущие работать в условия климата и ледовой обстановки северных морей. Тогда каждый м³ грунтовых работ обойдется в несколько долларов. В настоящее время в мире каждый год добывается около 10 миллиардов тонн ископаемого углерода. Несколько долларов вложений на каждую тонну добытого ископаемого углерода создадут обозримую перспективу решения глобального климатического кризиса до 2050 года. Причем первые положительные результаты будут видны гораздо раньше, когда начнет работать первая очередь. В первую очередь надо строить участок в Карском море. Предлагаемое решение на порядок или два дешевле альтернатив по начальным капиталовложениям. Текущие расходы так же будут низкими, несмотря на заполярные условия работы.
Вместе с решением климатических задач, плотина в море обеспечит транспортную связность заполярья. Заполярная железная дорога широтной магистралью соединит устье Печоры с Беринговым проливом. В нужных местах подводные тоннели свяжут магистраль с ветками на материк и дальше на юг, в сторону БАМа и Транссиба.
При такой конфигурации как на рисунке, параллельно плотине можно выкопать незамерзающий судоходный канал, который сделает возможной круглогодичную навигацию судов без ледового класса и без ледокольной проводки. Как известно, пресная вода имеет наибольшую плотность при 4°С. На дне пресноводного водохранилища будет вода с плюсовой температурой. Если эта вода будет идти вдоль судоходного канала, прежде чем сливаться в море, то канал не замерзнет. После того как вступила в стой Красноярская ГЭС, на Енисее каждую зиму ниже плотины образуется полынья длиной 300-400 километров.
Заполярный судоходный канал станет конкурентом Суэцкому каналу, отвлекая на себя значительную часть его траффика. Дополнительные доходы от транзита грузов по железной дороге и по воде позволят содержать в порядке плотину, даже если за лучший климат никто не будет платить. Это к вопросу экономической и социальной устойчивости такого рода крупных предприятий. При любых социальных катаклизмах и любом экономическом кризисе зарплаты персоналу будут платится, снабжение товарами будет происходить.
Что получит Россия от этого проекта?
1. Лучший климат. Атмосферная циркуляция перестроится так, что циклоны над Арктикой будут лучше «высасывать» зимние морозы с суши. На место холодного воздуха придет воздух с юга. Вегетационный период увеличится, сельскохозяйственные культуры, трава и леса будут лучше расти.
2. Транспортную связность заполярья, которой никогда прежде не было. Электрифицированная железная дорога сделает доставку в Заполярье такой же доступной, как AliExpress для большинства россиян. Тем же северным оленям нужно доставлять соль и минералы. Людям, живущим там, нужно много разных товаров.
3. Ветроэнергетический хаб. На гребне плотины будет удобно размещать ветрогенераторы. У них будут все принципиальные преимущества морских ветрогенераторов, но устанавливаться они будут на суше в мерзлом грунте. Это позволит значительно сэкономить на строительстве фундаментов, башен и на обслуживании, по сравнению с морскими платформами.
4. В случае освоения газовых месторождений на шельфе можно будет протянуть газопроводы по плотине. Для многих локаций шельфовой добычи улучшатся ледовые условия.
5. Все это хозяйство будет находиться под юрисдикцией России и генерировать поступления в государственный бюджет. Климатическая Машина будет оказывать миру климатические услуги. Миру будет выгодно такие услуги заказывать.
6. Международный транзит через созданную инфраструктуру может стать выгодным бизнесом.
7. Способ решения проблемы глобального климата, не требующий декарбонизации экономики, выгоден странам экспортерам энергоресурсов. России - это особенно выгодно, так как инвестиции в глобальный климат будут направлены на строительство климатической, энергетической и транспортной инфраструктуры на её территории. Эта Климатическая Машина сможет эффективно работать при любом содержании CO2 в атмосфере.
8. Усиление Гольфстрима приведет к увеличению количества осадков в Европе, в том числе в бассейнах Волги и Дона. Обмеление Каспийского моря приостановится.
9. В дальнейшем из Обской губы можно будет строить канал на юг, в сторону Ханты-Мансийска, Тургайского перевала, озера Балхаш и дальше в сторону пустыни Гоби. Обская губа будет частью пресноводного водохранилища, в которое будет сливаться почти весь сток российских северных рек. Конечная цель - переместить пресную воду из Арктики в Тихий океан. Это будет отличный способ очень выгодно продать лишнюю электроэнергию, попутно создавая водную, транспортную и энергетическую инфраструктуру в Западной Сибири. Ветер дует - качаем, ветер не дует - не качаем воду на юг. Управляемая сетью нагрузка будет способствовать стабильности электрической сети.
10. Это будет хайтек. Такого рода геоинжиниринговыми проектами еще никто не занимался. Студентам технических факультетов будет много тем для курсовых и дипломных работ.
15 апреля 2024 © Victor T. Balaban