Глобальные изменения климата Земли – это установленное в течение XX-XXI вв. прямыми инструментальными наблюдениями глобальное и региональное потепление климата под влиянием природных и антропогенных факторов.
Существуют две точки зрения, определяющие основные причины глобального потепления климата.
Согласно первой точки зрения, постиндустриальное потепление (повышение среднеглобальной температуры за последние 150 лет на 0,5-0,7 °С) является природным процессом и по амплитуде и скорости сопоставимо с теми параметрами колебаний температуры, которые имели место в отдельные интервалы голоцена и позднеледниковья. Утверждается, что колебание температуры и вариации концентрации парниковых газов в современную климатическую эпоху не превышают амплитуды изменчивости значений климатических параметров, имевших место в истории Земли на протяжении последних 400 тыс. лет.
Второй точки зрения придерживаются большинство исследователей, которые объясняют глобальное потепление климата антропогенным накоплением парниковых газов в атмосфере — диоксида углерода СО2, метана СН4, закиси азота N2О, озона, фреонов, тропосферного озона О3, а также некоторых других газов и паров воды. Вклад в парниковый эффект (в %) диоксида углерода — 66 %, метана — 18, фреонов — 8, оксида — 3, остальных газов — 5 %. Согласно данным, концентрации парниковых газов в воздухе увеличились с доиндустриального времени (1750): СО2 с 280 до почти 360 ppmv, СН4 от 700 до 1720 ppmv, a N2О с около 275 до почти 310 ppmv. Главным источником СО2 являются промышленные выбросы. В конце XX в. человечество сжигало ежегодно 4,5 млрд. т угля, 3,2 млрд. т нефти и нефтепродуктов, а также природный газ, торф, горючие сланцы и дрова. Все это превратилось в углекислый газ, содержание которого в атмосфере возросло с 0,031 % в 1956 году до 0,035 % в 1992 году и продолжает расти.
Резко увеличились выбросы в атмосферу и другого парникового газа — метана. Метан до начала XVIII в. имел концентрации близкие к 0,7 ppmv, но за последние 300 лет наблюдается его сначала медленный, а затем ускоряющийся рост. Сегодня скорость роста концентрации СО2 составляет 1,5-1,8 ppmv/год, а концентрации СН4 — 1,72 ppmv/год. Скорость роста концентрации N2О — в среднем 0,75 ppmv/год (за период 1980-1990 годы). Резкое потепление глобального климата началось в последней четверти XX в., которое в бореальных областях сказывалось в уменьшении количества морозных зим. Средняя температура приземного слоя воздуха за последние 25 лет возросла на 0,7 °С. В экваториальной зоне она не изменилась, но чем ближе к полюсам, тем потепление заметнее. Температура подледной воды в районе Северного полюса возросла почти на 2 °С, вследствие чего началось подтаивание льда снизу. За последние сто лет среднемировая температура повысилась почти на один градус по Цельсию. Однако основная часть этого потепления пришлась на период до конца 1930-х годов. Затем, примерно с 1940 по 1975 годы, наблюдалось снижение приблизительно на 0,2 °С. С 1975 года температура опять стала подниматься (максимальный прирост в 1998 и 2000 годы). Глобальное потепление климата проявляется в Арктике в 2-3 раза сильнее, чем на остальной части планеты. Если нынешние тенденции сохранятся, то уже через 20 лет из-за уменьшения ледяного покрытия Гудзонский залив может стать непригодным для обитания полярных медведей. А к середине века навигация по Северному морскому пути может увеличиться до 100 дней в году. Сейчас она длится около 20 дней. Исследования основных особенностей климата за последние 10-15 лет показали, что этот период является самым теплым и влажным не только за последние 100 лет, но и за последние 1000 лет.
Факторами, реально определяющими глобальное изменение климата, являются:
- солнечная радиация;
- орбитальные параметры Земли;
- тектонические движения, меняющие соотношение площадей водной поверхности Земли и суши;
- газовый состав атмосферы и, прежде всего, концентрация парниковых газов — углекислоты и метана;
- прозрачность атмосферы, изменяющей альбедо Земли за счет извержений вулканов;
- техногенные процессы и др.
Прогнозы изменения глобального климата в XXI в. показывают следующее.
Температура воздуха. По ансамблю прогнозных моделей МГЭИК (Межправительственная группа экспертов по изменению климата) среднее глобальное потепление климата составит 1,3 °С к середине XXI в. (2041-2060) и 2,1 °С к его концу (2080-2099). На территории России в разные сезоны температура изменится в достаточно широких пределах. На фоне общего глобального потепления наибольшее повышение приземной температуры в XXI в. будет зимой в Сибири и на Дальнем Востоке. Повышение температуры вдоль побережья Северного Ледовитого океана составит 4 °С в середине XXI в. и 7-8 °С в его конце.
Атмосферные осадки. По ансамблю моделей МГЭИК МОЦАО средние оценки глобального роста среднегодовых осадков составляют 1,8 % и 2,9 % соответственно для середины и конца XXI в. Среднегодовой рост осадков на всей территории России значительно превысит указанные глобальные изменения. На многих российских водосборах осадки возрастут не только зимой, но и летом. В теплое время года рост осадков окажется заметно меньшим и будет наблюдаться в основном в северных регионах, в Сибири и на Дальнем Востоке. Летом усилятся преимущественно конвективные осадки, что указывает на возможность увеличения повторяемости ливней и связанных с ними экстремальных режимов погод. Летом в южных регионах Европейской территории России и на Украине количество осадков уменьшится. Зимой на европейской части России и в ее южных регионах увеличится доля жидких осадков, а в Восточной Сибири и на Чукотке возрастет количество твердых. В результате уменьшится масса накопленного за зиму снега на западе и юге России и, соответственно, дополнительное накопление снега в центральной и восточной Сибири. В то же время для числа дней с осадками произойдет увеличение их изменчивости в XXI в. по сравнению с XX в. Значительно возрастет вклад наиболее сильных осадков.
Баланс воды в почве. При потеплении климата вместе с ростом осадков в теплое время года усилится испарение с поверхности суши, что приведет к заметному уменьшению влагосодержания деятельного слоя почвы и стока на всей рассматриваемой территории. По разности осадков и испарения, рассчитанной для современного климата и климата XXI в., можно определить суммарное изменение влагосодержания слоя почвы и стока, которые, как правило, имеют один и тот же знак (т.е. при уменьшении влажности почвы происходит и уменьшение суммарного стока и наоборот). В регионах, свободных от снежного покрова, тенденция к уменьшению влагосодержания почвы обнаружится уже весной и станет более заметной на всей территории России.
Речной сток. Рост годовых сумм осадков при глобальном потеплении климата приведет к заметному увеличению речного стока на большинстве водосборов, за исключением являются лишь водосборы южных рек (Днепр — Дон), на которых годовой сток к концу XXI в. уменьшится примерно на 6 %.
Подземные воды. При глобальном потеплении на ГС (в начале XXI в.) каких-либо существенных изменений в питании подземных вод по сравнению с современными условиями не произойдет. На большей части страны они не превысят ± 5-10 % и лишь на части территории Восточной Сибири они могут достичь +20-30 % от современной нормы ресурсов подземных вод. Однако уже к этому периоду проявится тенденция в увеличении подземного стока на севере и его уменьшении на юге и юго-западе, что хорошо согласуется с современными тенденциями, отмечаемыми по продолжительным рядам наблюдений.
Криолитозона. По прогнозам, выполненным с использованием пяти различных моделей изменения климата, в ближайшие 25-30 лет площадь «вечной мерзлоты» может сократиться на 10-18 %, а к середине столетия на 15-30 %, при этом ее граница сместится к северо-востоку на 150-200 км. Повсеместно увеличится глубина сезонного протаивания, в среднем на 15-25 %, а на Арктическом побережье и в отдельных районах Западной Сибири до 50 %. В Западной Сибири (Ямал, Гыдан) температура мерзлых грунтов повысится в среднем на 1,5-2 °С, с -6… -5 °С до -4… -3°С, и возникнет опасность формирования высокотемпературных мерзлых грунтов даже в районах Арктики. На участках деградации «вечной мерзлоты» в южной периферийной зоне будет происходить таяние островов мерзлоты. Поскольку здесь мерзлые толщи обладают небольшой мощностью (от первых метров до нескольких десятков метров), за время порядка нескольких десятилетий возможно полное протаивание большинства островов мерзлоты. В наиболее холодной северной зоне, где «вечная мерзлота» подстилает более 90 % поверхности, будет главным образом увеличиваться глубина сезонного протаивания. Здесь также могут возникать и развиваться крупные острова несквозного протаивания, в основном под водными объектами, с отрывом кровли мерзлоты от поверхности и сохранением ее в более глубоких слоях. Промежуточная зона будет характеризоваться прерывистым распространением мерзлых пород, сомкнутость которых будет уменьшаться в процессе потепления, а глубина сезонного протаивания расти.
Глобальные изменения климата Земли окажет существенное влияние на основные отрасли экономики.
Сельское хозяйство. Изменения климата приведут к снижению потенциальной урожайности в большинстве тропических и субтропических регионов. При росте же средней глобальной температуры более чем на несколько градусов снизится урожайность в средних широтах (что не сможет быть скомпенсировано изменениями в высоких широтах). В первую очередь пострадают засушливые земли. Увеличение концентрации СО2 потенциально может быть позитивным фактором, но скорее всего будет с лихвой «скомпенсировано» вторичными негативными эффектами, особенно там, где сельское хозяйство ведется экстенсивными методами.
Лесное хозяйство. Предполагаемые изменения климата на период 30-40 лет лежат в диапазоне допустимых изменений условий произрастания древесной флоры в естественных лесах. Однако ожидаемые климатические изменения могут нарушить установившийся ход взаимоотношений между древесными породами на стадии естественного возобновления лесов после вырубок, пожаров, в очагах болезней и вредителей. Опосредованным воздействием изменения климата на древесные породы, особенно молодняки, является увеличение частоты краткосрочных экстремальных погодных условий (сильные снегопады, град, бури, засухи, поздние весенние заморозки и др.). Глобальное потепление вызовет увеличение скорости роста древостоев мягколиственных пород порядка 0,5-0,6 % в год.
Водоснабжение. Неблагоприятными тенденциями в водообеспечении в любом случае будет охвачена относительно небольшая часть территории России, на большей же ее части возможности для водообеспечения любых типов хозяйственной деятельности улучшатся за счет безущербного увеличения водоотбора из подземных водных объектов и всех крупных рек.
Здоровье и жизнедеятельность человека. Здоровье и качество жизни большинства россиян должно улучшиться. Повысится комфортность климата и увеличится площадь благоприятной зоны проживания. Возрастет трудовой потенциал, особенно заметными будут позитивные изменения условий труда в северных районах. Глобальное потепление в совокупности с рационализацией стратегии развития Арктики приведет к увеличению там средней продолжительности жизни на величину порядка одного года. Наибольшее прямое влияние теплового стресса будет ощущаться в городах, где в наихудшей ситуации окажутся наиболее уязвимые (старики, дети, люди, страдающие кардиологическими заболеваниями, и т.д.) и малообеспеченные группы населения.
Источники: Оценки глобальных и региональных изменений климата в XIX-XXI веках на основе модели ИФА РАН с учетом антропогенных воздействий. Анисимов О.А. и др. Изв. РАН, 2002, ФАО, 3, № 5; Ковалевский В.С., Ковалевский Ю.В., Семенов С.М. Воздействие климатических изменений на подземные воды и взаимосвязанную среду // Геоэкология, 1997, № 5; Предстоящие изменения климата, 1991.