читайте также
Семь мифов о работе с китайцами
Андрей Брицко , Ольга Новикова
«Мы тонем»: что нельзя говорить людям, если вы не хотите их демотивировать
Мелисса Раффони
Где не воруют
Елена Евграфова
Второй человек в команде
Беннет Нейтан, Майлз Стивен
читайте также
Непредсказумость — сильнейший фактор возникновения стресса
Дмитрий Жуков
Скромное обаяние демократии
Федюкин Игорь
«Не рассказывайте нам, что делать»: три стратегии для внедрения новых технологий в вашей компании
Джанмарио Верона, Констанс Хелфат, Кристиан Стадлер
Александр Аузан: «Сможет ли Россия выйти из ловушки?»
Анна Натитник
Поняв, как меняется современный климат, можно подготовиться к грядущим переменам и оценить перспективы стран и регионов — в том, что касается сельского хозяйства, туризма, добычи полезных ископаемых и просто комфортной жизни. О том, почему происходят климатические изменения и что они сулят человечеству, рассказывает член-корреспондент РАН, директор Института физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН Игорь Иванович Мохов
Что сейчас происходит с климатом, действительно ли он меняется и, если меняется, то под влиянием каких факторов — естественных или антропогенных?
Климат, по определению, меняется, всегда менялся и будет меняться. Другое дело, как и почему. То, что в последнее время идет серьезное потепление, — факт. Три прошедшие десятилетия были самыми теплыми на поверхности Земли с середины ХIX века. Что касается причин климатических изменений, то важную роль играют обе категории факторов — и естественные, и антропогенные; проблема только в том, чтобы адекватно оценивать их вклад. И здесь необходимо понимать, какими временными диапазонами мы оперируем. Если мы говорим о столетии, то, судя по модельным и эмпирическим оценкам, доминирует человеческий фактор. Если мы рассматриваем более короткие промежутки, скажем в пределах тридцатилетия, то на первый план выходит естественная изменчивость — под влиянием солнечной, вулканической активности, облаков и т. д. В земной климатической системе есть разные природные циклы: последствия вулканического извержения проявляются в течение года-двух; в стратосферном ветре наблюдается двухлетняя цикличность, положительные и отрицательные аномалии температуры в экваториальной части Тихого океана (явления Эль-Ниньо и Ла-Нинья) отмечаются со средней периодичностью около 4—5 лет; Атлантическая долгопериодная осцилляция (изменения температуры в Северной -Атлантике) имеет период около 60 лет. Существенные вариации климата связаны с этим 60-летним колебанием, которое проявляется на фоне векового тренда — общей тенденции потепления. В последние десятилетия потепление на планете шло ускоренными темпами. Предыдущий максимум в XX веке пришелся на 1930—1940-е годы; потом был период похолодания — примерно до середины 1970-х. Сейчас мы вновь вышли на гребень этой волны, поэтому в ближайшие два десятка лет можно ожидать относительного замедления потепления или даже локального похолодания, а затем, через 20—30 лет, — очередного ускорения потепления.
Как давно ученые наблюдают за климатом?
Данные наблюдений глобального масштаба имеются с середины XIX века. Но тогда сеть наблюдений на Земле была неплотной. И хотя точечные наблюдения велись в разных странах и раньше — в Англии, Чехии, России за температурой и осадками следили уже в XVIII веке, — глобальных измерений еще не было, поэтому судить о климатических тенденциях в то время можно только по реконструкциям. Сейчас сеть метеостанций покрывает Землю достаточно плотно, но все равно измеряется не все и не везде. Дополнительную информацию ученым дают спутники, но и они не совершенны: время их жизни ограничено, а данные, приходящие от них, нужно стыковать между собой, они должны быть совместимыми. Все это представляет серьезную проблему. Чтобы получить информацию о прошлых веках и десятилетиях и заполнить дыры в рядах данных, особенно над океанами, используют методы экстраполяции, интерполяции и реконструкции. Анализируют, например, годовые кольца деревьев, пыльцу, состав пузырьков воздуха в ледовых щитах и т. д. Палеореконструкция климата за 400 тысяч лет, проведенная на советско-российской антарктической станции «Восток», была, на мой взгляд, самым выдающимся проектом столетия в области климатических исследований. Был восстановлен ход изменений не только температуры, но и содержания парниковых газов и аэрозоля в атмосфере, и было показано, что в последние сотни тысяч лет они шли практически синхронно. Этот вывод используют противники антропогенного потепления — они утверждают: раз температурные изменения с давних времен вызывают повышение концентрации парниковых газов в атмосфере, значит, сегодняшняя ситуация не нова. На самом деле сейчас изменения идут гораздо быстрее, чем раньше, и этого не объяснить без учета антропогенных воздействий. Кстати, еще недавно казалось, что современные модели переоценивают последствия антропогенного потепления. Однако на деле скорость таяния морских льдов в Арктике больше, чем ожидалось. В сентябре 2012 года зарегистрирован рекорд: в Арктике было вдвое меньше морских льдов, чем в среднем с конца 1970-х годов. Если тенденция сохранится, уже в середине XXI века арктические морские льды могут стать сезонными.
Что еще, кроме скорости потепления, свидетельствует о влиянии человека на климат?
Говоря про потепление, мы обычно имеем в виду земную поверхность: метеорологические измерения проводятся на высоте двух метров. Потепление же идет не только в поверхностном слое, но и в тропосфере (слой высотой в среднем 12 км). А вот выше, в стратосфере и мезосфере в последние десятилетия, наоборот, идет сильное выхолаживание. Наш институт с конца 1950-х годов измеряет температуру в области мезопаузы — на высоте около 87 км (это самый длинный в мире ряд измерений). Там отмечено сильное похолодание — на один-два порядка более быстрое, чем потепление у поверхности Земли. Это имеет важнейшее значение для выявления механизмов климатических изменений. Результаты модельных экспериментов показывают: если бы концентрация парниковых газов в атмосфере не увеличивалась из-за антропогенного воздействия, такое выхолаживание не должно было бы проявиться.
Давайте уточним, что имеется в виду под «антропогенным фактором».
Если говорить об энергетике климата — о тепловом, радиационном балансе, то ключевое влияние на климатическую систему оказывает парниковый эффект. Парниковые газы — это углекислый газ, метан, закись азота и другие составляющие. Они в большей степени воздействуют на длинноволновое излучение — на уходящую от Земли тепловую радиацию, чем на приходящую солнечную радиацию. То есть они пропускают солнечные лучи, а обратное излучение в другом волновом диапазоне задерживают. Есть и другие факторы, например так называемые тепловые шапки городов. В центре городов обычно теплее, чем на периферии, — это связано с энергетическими источниками. Значительное влияние на климат оказывает загрязнение атмосферы.
Справедливо ли утверждать, что человек начал влиять на климат только, скажем, во второй половине ХХ века?
Не совсем. Серьезное антропогенное воздействие на климат началось с вырубки лесов. Потеря лесов приводит к изменению альбедо Земли, то есть коэффициента отражения солнечной радиации, что в свою очередь сказывается на энергетическом, тепловом балансе планеты. Масштабная вырубка происходила не только в последнее столетие, уничтожение лесов (например, в ходе сельскохозяйственных работ) влияло на климат и раньше.
Когда впервые заговорили об опасности изменения климата?
Еще в XIX веке некоторые ученые предсказывали парниковый эффект. И все же, когда я начал заниматься климатом в 1975 году, эта проблема широкого резонанса не имела, потому что значимых климатических изменений еще не отмечали. В целом до 1970-х считалось, что современный климат существенно не меняется. Только со второй половины 1970-х, когда началось быстрое потепление (как я говорил, фаза волны естественного потепления наложилась на общую тенденцию антропогенного потепления и усилила ее), люди начали ощущать перемены и интерес к глобальным изменениям климата возрос. Хотя и сегодня есть скептики, утверждающие, что особых изменений не происходит. А некоторые предсказывают похолодание, даже скорое наступление ледникового периода. Но здесь дело, повторюсь, во временных масштабах: локальные относительные похолодания были и будут, а длительная (в масштабах столетия) современная тенденция связана с потеплением.
На чем же основываются прогнозы о грядущем похолодании?
В течение последнего миллиона лет на Земле регулярно сменялись ледниковые и межледниковые (то есть теплые) эпохи. В ледниковые периоды на континенты наступает ледник и уровень океана значительно понижается. Характерные периоды таких циклов — 20, 40, 100 тысяч лет. Сейчас мы находимся на вершине цикла и должны уже «сваливаться» в ледниковый период. Задержка может быть связана с деятельностью человека: результаты моделирования показывают, что скорость антропогенного потепления больше скорости естественного похолодания при переходе к ледниковому периоду. Если антропогенное воздействие не уменьшится, в ближайшее столетие похолодания не будет. А когда оно произойдет (не раньше чем через тысячелетие), новые технологии, будем надеяться, позволят нам его пережить. А вот раньше наступление холодного периода представляло серьезную проблему для людей и вынуждало их переселяться в более южные районы. С этим, в частности, была связана миграция народов.
Правильно ли я понимаю, что первая попытка борьбы с климатическими изменениям на международном уровне связана с Киотским протоколом?
«Климатические обязательства» не накладывались ни на кого до Монреальского протокола, который в 1989 году ограничил производство химических веществ, разрушающих озоновый слой. Но первой попыткой наладить обсуждение проблемы изменения глобального климата и договориться об общих правилах действительно стал Киотский протокол. Переговоры начались в конце ХХ века, а сам протокол действовал с 2008-го по 2012-й. Однако климатического эффекта он не дал и дать не мог. Это было исключительно экономико-политическое соглашение. При тех ограничениях на выбросы антропогенных газов эффект мог быть только на уровне климатической изменчивости. Для России требования Киотского протокола сократить выбросы по сравнению с 1990 годом были необременительны. Из-за «завала» промышленности мы стали загрязнять атмосферу существенно меньше, чем во времена СССР. Сейчас предпринимаются попытки сформулировать условия посткиотского соглашения. Но переговоры идут медленно, поскольку у всех государств свои интересы. Европа, активно внедряющая новые технологии, форсирует введение жестких правил; Китай, который вместе с США лидирует по эмиссии СО2 в атмосферу, отстаивает возможность развиться без кабальных ограничений; США совершенствуют технологии, не подписывая внешних обязательств (они не ратифицировали Киотский протокол). У всех стран свои особенности. Скажем, северным государствам, в том числе России, необходимо дополнительное отопление в холодное время года; -островным государствам — защита от затоплений; в некоторых странах (в России, в Бразилии) есть обширные леса, которые поглощают СО2, и т. д. Все эти факторы нужно оценивать — например, старые и молодые леса в разной степени поглощают углекислый газ — и учитывать при введении новых правил. Многим странам, в частности Китаю, важно также, как будет подсчитываться вклад государства в мировую эмиссию парниковых газов: на душу населения или по стране в целом.
Располагая запасом времени, мы могли бы работать на перспективу. Что конкретно стоило бы предпринять?
Даже если бы проблемы климата не существовало, в России ее следовало бы придумать, чтобы реструктурировать нашу экономику. Нам нужны новые технологии, более эффективная энергетика, чтобы в расчете на единицу валового продукта было меньше эмиссий парниковых газов. В России энергия в целом используется не так эффективно, как хотелось бы. Отапливая дома, которые не держат тепло, мы обогреваем атмосферу. Газ и нефть можно было бы использовать с гораздо большим КПД и более экономно, а не просто сжигать, потому что этот золотой запас легко растранжирить. Еще Менделеев говорил, что сжигать нефть — все равно что топить печку ассигнациями. Переход на новые технологии имеет не только экономическое, но и политическое значение. Мы должны развивать науку, чтобы всегда быть на передовом фронте и чтобы другие государства не диктовали нам свои правила, которые мы не смогли предусмотреть. Например, в связи с требованиями Монреальского протокола необходимо было прекращать выбросы хладагентов фреонов и переходить на новые холодильные системы. Государства и корпорации с недальновидной политикой вынуждены были закрывать свои производства или срочно их переориентировать. Меры подготовки к новым экологическим и климатическим стандартам должны быть своевременными и комплексными, и принимать их необходимо на государственном уровне.
Расскажите в двух словах про озоновые дыры: что их провоцирует, где и когда они появляются?
Озоновые дыры — обычно сезонное региональное явление, характеризуемое аномально низким содержанием озона в атмосфере. Наиболее регулярно они проявляются весной в Южном полушарии, в Антарктике. Причина их возникновения — сочетание естественных (особенности температурного режима и атмосферной циркуляции) и антропогенных (действие фреонов) факторов. Кроме того, на содержание озона влияет потепление в тропосфере, способствующее выхолаживанию в стратосфере. Прогнозировать появление озоновых дыр в Северном полушарии существенно труднее из-за того, что там более изменчивая атмосферная циркуляция. Заметные аномалии с дефицитом озона случаются здесь нечасто, но в марте 2011 года в Арктике была зафиксирована значительная озоновая дыра. Сейчас в связи с сокращением эмиссии фреонов прогнозируют затягивание озоновых дыр. Но для этого должно пройти достаточно много времени.
Каков механизм изменения погоды на Земле из-за общего потепления климата?
Глобальное потепление сильнее проявляется у поверхности Земли в более высоких широтах (в частности, в России как в одной из самых северных стран). Меняется перепад температур «экватор-полюс», из-за этого изменяется циркуляция атмосферы, скорость ветра (в том числе с Атлантики в сторону Европы в атмосфере средних широт), режим осадков: где-то они могут быть избыточными, где-то недостаточными. Увеличивается влагоемкость атмосферы, растет вероятность экстремальных осадков, что часто приводит к наводнениям. В целом климат становится более «нервным», изменчивым.
Каковы тенденции климатических изменений в России?
В центральном регионе Европейской части России, в средних широтах в весенне-летние месяцы уменьшается количество осадков при общем потеплении. Засушливость — значимая устойчивая тенденция. Изменяется тип облаков: при потеплении в большей степени проявляется роль конвективной облачности. Это влияет на молниевую и грозовую активность — и, в свою очередь, на вероятность пожаров. По нашим оценкам, уже при современном климате леса в Забайкалье должны выгорать, если их не беречь. Циклоны становятся более мощными, хотя и менее частыми. Растет количество тропических циклонов и тайфунов, проникающих в средние широты. Самый тайфуноопасный регион — западная часть Тихого океана с влиянием на наш Дальний Восток.
Связаны ли участившиеся экстремальные погодные явления — вроде жары 2010 года и наводнения на Дальнем Востоке 2013-го — с изменением климата?
Таких температурных аномалий, как в 2010 году, на Европейской территории России не было больше ста лет. Это показатель определенных изменений, в том числе связанных с антропогенным фактором. Однако более важную роль здесь играет естественная изменчивость. Согласно статистике за 120 лет, наиболее опасны для нашей Европейской территории годы, начинающиеся в фазе Эль-Ниньо и заканчивающиеся в фазе Ла-Нинья. В этом случае в весеннелетние месяцы чаще устанавливается экстремальная жара и возникают засухи. Так было и в 2010 году. При этом ключевую роль тогда сыграл продолжительный блокирующий антициклон, заблокировавший зональный перенос воздуха с запада на восток. Наводнение на Дальнем Востоке было вызвано сочетанием разных факторов. Важнейший из них — формирование на фоне аномально теплого океана длительного блокирования в атмосфере (над западной частью Тихого океана), которое существенно изменило пути циклонов. Среди других факторов — муссонный сезон и повышенное влагосодержание почвы. В целом, за два десятка лет количество опасных гидрометеорологических явлений, нанесших существенный социально-экономический ущерб, в России значительно увеличилось. При этом чаще всего они происходят летом.
Не противоречат ли аномальные зимние морозы тенденции общего потепления?
Не только не противоречат, но и подтверждают. Экстремально низкая температура зимой связана с блокирующими антициклонами. По нашим модельным оценкам следует ожидать увеличения их повторяемости, продолжительности, интенсивности и размеров зимой над континентами при повышении содержания углекислого газа в атмосфере и глобальном потеплении. То есть блокирования могут длиться дольше и приводить к экстремальным морозам.
Наиболее известные последствия климатических изменений, которыми нас пугают, таяние арктических льдов и вечной мерзлоты, повышение уровня Мирового океана, остановка Гольфстрима. Соответствуют ли они действительности и насколько они опасны?
Для Гольфстрима опасных изменений не отмечено. По модельным расчетам в XXI веке он не должен остановиться. Уровень Мирового океана действительно повышается из-за теплового расширения воды и таяния континентальных льдов. В ХХ веке уровень моря вырос на 15—20 см, а сейчас растет со скоростью более 3 мм в год — то есть больше 30 см в столетие. К концу XXI века он может увеличиться примерно на полметра. Это сравнительно медленные изменения, к ним можно приспособиться, хотя для островных государств они представляют серьезную проблему. Для России уровень Мирового океана не так важен — даже для Санкт-Петербурга: там важны нагонные наводнения. Если Гренландия полностью растает, то уровень моря должен повыситься примерно на семь метров. Поскольку существенная часть человечества живет вблизи берегов, это кардинальным образом скажется на всем миропорядке. Но надо понимать, что временной масштаб таких изменений — тысячелетия.
Что касается таяния морских льдов в Арктике, то у него есть и положительные последствия — в частности, развитие Северного морского пути. Мы оценивали эффективность его использования для транспортировки грузов из Западной Европы в Юго-Восточную Азию. При умеренном сценарии антропогенных воздействий к концу XXI века этот путь даже зимой может стать коммерчески более выгодным, чем путь через Суэцкий канал. С другой стороны, таяние льдов приведет к росту айсберговой и штормовой активности в Арктическом бассейне. Это создаст дополнительные риски и затруднит добычу полезных ископаемых на шельфе, а также приведет к подмыванию северных берегов, из-за которого Россия будет терять квадратные километры суши.
Таяние вечной мерзлоты для нас — актуальнейшая проблема. В России две трети территории — с вечной мерзлотой. Уже сейчас увеличивается глубина сезонного протаивания, что должно сказаться на городах на сваях, на путе- и нефтепроводах, на железнодорожных путях (просадка, деформация и т. д.). Должен проявиться еще один эффект — дополнительное выделение метана в атмосферу. Одна молекула метана примерно в 20 раз более радиационно активна и создает в 20 раз больший температурный эффект, чем молекула углекислого газа. Однако по нашим модельным оценкам метановая катастрофа в XXI веке нам не грозит.
Современный климат диктует новые условия жизни. Необходимо менять многие нормативы, в том числе строительные так, чтобы они были ориентированы на перспективу. Сегодня человек просто обязан стратегически оценивать последствия своих действий и происходящих в природе событий.