Аннотация: В статье представлен комплексный анализ влияния климатических изменений на устойчивость и деформации инженерных сооружений в регионе Северо-востока России. Использованы климатические данные Гидрометцентра России за период 2016–2025 годов, включающие температуры воздуха, количество осадков и глубину промерзания грунтов. Проведен статистический анализ с оценкой средних значений, дисперсии, стандартного отклонения и коэффициентов вариации. Использована корреляционная матрица для выявления взаимосвязей между климатическими параметрами и величиной деформаций. На основе этих данных построена модель множественной регрессии с кросс-валидацией. Результаты показывают устойчивое повышение среднегодовых температур, увеличение осадков и снижение глубины промерзания, что связано с ростом деформаций инженерных сооружений. Графическое представление данных демонстрирует динамику изменений и необходимость адаптивного мониторинга. Исследование способствует пониманию климатического воздействия на инженерную инфраструктуру и разработке мер для повышения её устойчивости.
Abstract: The article presents a comprehensive analysis of the impact of climate change on the stability and deformation of engineering structures in the North-Eastern region of Russia. The study uses climate data from the Russian Hydrometeorological Center for the period 2016-2025, which includes air temperatures, precipitation levels, and soil freezing depths. A statistical analysis is conducted to estimate the average values, variance, standard deviation, and coefficient of variation. A correlation matrix is used to identify the relationships between climate parameters and the magnitude of deformation. Based on these data, a multiple regression model with cross-validation was constructed. The results show a steady increase in average annual temperatures, an increase in precipitation, and a decrease in frost depth, which is associated with an increase in deformation of engineering structures. The graphical representation of the data demonstrates the dynamics of changes and the need for adaptive monitoring.
Abstract: The article presents a comprehensive analysis of the impact of climate change on the stability and deformation of engineering structures in the North-Eastern region of Russia. The study uses climate data from the Russian Hydrometeorological Center for the period 2016-2025, which includes air temperatures, precipitation levels, and soil freezing depths. A statistical analysis is conducted to estimate the average values, variance, standard deviation, and coefficient of variation. A correlation matrix is used to identify the relationships between climate parameters and the magnitude of deformation. Based on these data, a multiple regression model with cross-validation was constructed. The results show a steady increase in average annual temperatures, an increase in precipitation, and a decrease in frost depth, which is associated with an increase in deformation of engineering structures. The graphical representation of the data demonstrates the dynamics of changes and the need for adaptive monitoring.
Ключевые слова: климатические изменения, деформации, инженерные сооружения, устойчивость, геодезические сети, регрессионный анализ, мониторинг, Северо-восток России, мерзлота.
Keywords: The study contributes to understanding the climate impact on engineering infrastructure and developing measures to improve its sustainability.
Keywords: The study contributes to understanding the climate impact on engineering infrastructure and developing measures to improve its sustainability.
Введение.
Регион Северо-востока России характеризуется суровыми климатическими условиями, подверженными значительным изменениям из-за глобального потепления и аномалий погодных режимов. Увеличение среднегодовой температуры, модификация осадков и сезонные колебания температуры вызывают нарушение устойчивости грунтов, что негативно сказывается на геодезических сетях и инженерных сооружениях. Цель исследования — оценить влияние климатических факторов на деформации инженерных объектов региона для повышения точности мониторинга и безопасности эксплуатации [3-7]
Методы. Для анализа использованы климатические данные Гидрометцентра России за период 2015–2025 годов, включая температуры, осадки и глубину промерзания грунтов. Применялись методы математического моделирования деформаций с учетом сезонных колебаний температуры и геотехнических характеристик грунтов. Статистический анализ включал описательную статистику и многомерный регрессионный анализ с использованием методов кросс-валидации и оценки качества модели (коэффициент детерминации, MAE, RMSE) [8-11].
References
1. Абрамов Д. А., Макарьева О. М., Землянскова А. А., Осташов А. А., Нестерова Н. В. Тезисы доклада «Геотемпературный мониторинг криолитозоны Магаданской области 2021–2024 гг.» // Рельеф и четвертичные образования Арктики, Субарктики и Северо-Запада России. — Вып. 11. — 2024. — С. 450–456. — DOI: 10.24412/2687-1092-2024-11-450-456.2. Веркулич С.Р., Демидов Н.Э., Анисимов М.А. Разработка проекта организации мониторинга многолетнемерзлых грунтов высокоширотной Арктики на базе наблюдательной сети Росгидромета // Российские полярные исследования. - 2021. - Т. 43. - №1. - С. 23-27.
3. Ефимов В. М., Васильчук Ю. К., Рожин И. И., Попенко Ф. Е., Степанов А. В. Моделирование температурного режима грунтовых оснований с сезонноохлаждающими устройствами в условиях криолитозоны Республики Саха (Якутия) // Арктика и Антарктика. — 2017. — № 4. — С. 86–97. — DOI: 10.7256/2453-8922.2017.4.25036.
4. Куштин В.И., Ревякин А.А., Соколова В.А., Добрынин Н.Ф. Современные методы мониторинга деформаций зданий и сооружений // Инже-нерный вестник Дона. - 2020. - № 11(71). - С. 27–37. EDN OCGBHG.
5. Макарьева О. М., Землянскова А. А., Абрамов Д. А., Осташов А. А., Нестерова Н. В. Региональная система мониторинга многолетнемерзлых пород Магаданской области // Рельеф и четвертичные образования Арктики, Субарктики и Северо-Запада России. — Вып. 10. — 2023. — С. 192–195. DOI: 10.24412/2687-1092-2023-10-192-195.
6. Мельников В. П., Осипов В. И., Бручков А. В. [и др.] Past and Future of Permafrost Monitoring: Stability of Russian Energetic Infrastructure // Energies. — Basel, Switzerland: MDPI, 2022. — Т. 15. — № 9. — Статья 3190. DOI: 10.3390/en15093190.
7. Нестеренко М.Ю., Цвяк А.В. Оценка возможности и точности применения GNSS-систем для мониторинга деформаций земной поверхности на разрабатываемых месторождениях углеводородов // Бюллетень Оренбургского научного центра УрО РАН. - 2016. - № 4. - С. 15. EDN YFTZSD.
8. Нестеренко Ю.М. Цвяк А.В. , Нестеренко М.Ю. Методические основы геодинамического мониторинга с использованием глобальных навигационных спутниковых систем // Бюллетень Оренбургского научного центра УрО РАН. - 2017. - № 4. - С. 10. EDN YLNLTP.
9. Шевчук Р.В., Маневич А.И., Акматов Д.Ж., Урманов Д.И., Шакиров А.И. Современные методы, методики и технические средства мониторинга движений земной коры. Горная промышленность. – 2022. №5. – С.99–104. doi.org/10.30686/1609-9192-2022-5-99-104
10. Юров Ф.Д. Особенности организации мониторинга линейных транспортных систем в криолитозоне // Перспективы развития инженерных изысканий в строительстве в Российской Федерации: Материалы Семнадцатой Общероссийской научно-практической конференции и выставки изыскательских организаций, Москва, 29 ноября – 02 декабря 2022 года. М.: Геомаркетинг. - 2022. - С. 234–242. EDN ZQCREO.
11. Harmening C., Neuner H. A spatio-temporal deformation model for laser scanning point clouds. Journal of Geodesy, 2020, no 94(2), pp:26. https://doi.org/10.1007/s00190-020-01352-0
12. Jahr T. Non-tidal tilt and strain signals recorded at the Geodynamic Observatory Moxa, Thuringia/Germany. Geodesy and Geodynamics, 2018, no 9(3), pp. 229–236. https://doi.org/10.1016/j.geog.2017.03.015
13. Jahr T., Kroner C., Lippmann A. Strainmeters at Moxa observatory, Germany. Journal of Geodynamics, 2006, no 41(1-3), pp.205–212. https://doi.org/10.1016/j.jog.2005.08.017
14. Liu, L., Schaefer, K., Zhang, T., & Gusmeroli, A. Recent Warming Degradation of Permafrost in the Northern Hemisphere: A Multi-Model Assessment // The Cryosphere, 2021, Vol. 15. pp. 1–25.
15. Makarieva O.M, Zemlianskova, A., Abramov D., Nesterova N., Ostashov A. Geocryological Conditions of Small Mountain Catchment in the Upper Kolyma Highland (Northeastern Asia) // Geosciences, 2024, Vol. 14, 88. doi: 10.3390/geosciences14040088.
16. Melnikov V.P., Osipov V.I., Brouchkov A.V., Falaleeva A.A., Badina S.V., Zheleznyak M.N. et al. Climate warming and permafrost thaw in the Russian Arctic: Potential economic impacts on public infrastructure by 2050 // Natural Hazards, 2022, Vol. 112, no 1, pp. 231-251. doi: 10.1007/s11069-021-05179-6
17. Telling J., Lyda A., Hartzell P., Glennie C. Review of Earth science research using terrestrial laser scanning. Earth-Science Reviews, 2017, no 169, pp.35–68. doi.org/10.1016/j.earscirev.2017.04.007