Экологическая политика и природопользование
Проблематика изменения климата сегодня в фокусе внимания многих государств, экспертов и исследователей. Это неудивительно: пожары, засухи, таяние ледников, аномально теплые зимы и другие события, фиксирующиеся по всему миру, заставляют задуматься о причинах их возникновения и последствиях, которые, как оказывается, предугадать довольно сложно. Впрочем, непросто прогнозировать и сами климатические изменения. С чем это связано, «Эковестнику» рассказал руководитель отдела изучения мамонтовой фауны Академии наук Якутии Альберт ПРОТОПОПОВ.
— Альберт Васильевич, чем вас заинтересовала тема изменения климата?
— Климатом напрямую я не занимаюсь. Просто по своей научной работе, а она касается изучения особенностей экосистем недалекого (относительно) прошлого, все время приходится интересоваться вопросами изменения климата.
За последние 50 тысяч лет климат в Северном полушарии несколько раз менялся довольно сильно. Каждый раз эти изменения оказывали сильнейшее воздействие на животный и растительный мир. Например, около
— Могли бы вы пояснить: чем вызваны изменения климата и каковы циклы этих изменений?
— Причины климатических изменений носят комплексный характер. В последние десятилетия было выдвинуто много гипотез и разработано теорий, часть из которых подтвердилась в ходе экспериментов и многолетних наблюдений.
В первую очередь нужно отметить астрономические причины изменений климата на нашей планете. Например, изменения наклона оси Земли каждые 10,5 тысячи лет приводят к тому, что периодически то в Северном, то в Южном полушарии длинные зимы сменяются короткими. Причиной такого изменения оси служат изменения гравитационного поля планет Солнечной системы. С этим астрономическим явлением связаны циклы Миланковича, когда орбита Земли становится то более эллипсовидной, то более округлой, что приводит к перераспределению солнечной радиации и, соответственно, потока тепла. Согласно теории сербского инженера, климатолога, геофизика Милутина Миланковича, примерно раз в сто тысяч лет глобальный климат на Земле сильно повышается, а затем медленно остывает. Эти циклы с периодическими колебаниями происходят внутри более глобального холодного периода.
Астрономические внеземные причины смены холодных и теплых периодов земного климата коррелируются внутрипланетными процессами взаимодействия атмосферы, океана и ледников. Например, согласно теории Мориса Юинга и Уильяма Донна, приток теплых вод из Атлантики в Северный Ледовитый океан приводит к освобождению его от ледового покрова и мощному увеличению испарения, что в свою очередь усиливает снегопады и рост ледников, который в разы увеличивается из-за роста альбедо (отражения солнечной радиации). Увеличение площади ледников и паковых льдов Северного Ледовитого океана ведет к сокращению испарения, что лишает их причин роста, так как теряется атмосферная подпитка их влагой. В этот период процессы таяния ледника начинают преобладать над его ростом, происходит дегляциация (сокращение площадей ледников). Ледники тают, уровень Мирового океана растет, и теплые воды снова прорываются в Северный Ледовитый океан, еще больше увеличивая интенсивность таяния льдов. Происходит автоколебательный процесс смены теплых и холодных периодов, когда возрастание испарения в теплый период запускает механизмы роста площадей льдов, что в свою очередь на самом пике холодного периода запускает процесс потепления из-за дефицита влаги в атмосфере, связанной льдами. Главную роль в перераспределении тепла и прорыва теплых вод в Арктику играет Гольфстрим.
Из астрономических причин климатических изменений нужно еще упомянуть изменение чисел Вольфа — количества солнечных пятен. Здесь наблюдаются 11- и
Значимым фактором климатических изменений является вулканическая деятельность. Так, извержение супервулкана Тобо на Суматре 75 тысяч лет назад с огромным количеством выбросов привело к образованию экрана в атмосфере, который отражал значительную часть солнечных лучей, что почти на десять градусов по Цельсию охладило среднюю температуру Земли, вызвав вулканическую зиму (именно по этому аналогу была построена модель ядерной зимы). Последствия вулканической деятельности могут вызывать не только кратковременные похолодания, но и длительные ледниковые периоды. Такие же последствия имеют и падения гигантских астероидов. Выбросы большого количества пепла в атмосферу вулканами могут частично, а может, и значительно, компенсироваться так называемым парниковым эффектом. Вместе с пеплом в атмосферу поступают еще и парниковые газы — водяной пар, углекислый газ и метан, препятствующие потоку теряемой с поверхности Земли энергии и вызывающие повышение температуры.
На региональном уровне климат зависит от циркуляции воздушных масс. Например, в Якутии он формируется под действием Арктического антициклона — очень высоко влияние атлантических воздушных масс, приносящих основные осадки. А вот воздействие Тихого океана, находящегося значительно ближе, в центральной части Якутии практически не ощущается. Такое перераспределение циклонов и антициклонов зависит от горных хребтов. Хребты Становой, Верхоянский и Черского задерживают с востока прорыв тихоокеанских муссонов, их роль в формировании резко-континентального и ультрахолодного климата Якутии трудно переоценить.
— Какой цикл мы проживаем сейчас?
— По геохронологической шкале геологических периодов сейчас у нас голоцен. Этот теплый период начался примерно 11 тысяч лет назад, придя на смену плейстоцену. Плейстоцен в обиходе получил название Ледниковый период. Тогда в Европе, Скандинавии и на Среднерусской равнине располагались гигантские ледники. Также ледники были на территории современной Канады и северной части США. Переход от плейстоцена к голоцену ознаменовался таянием этих ледников и массовым вымиранием мамонтовой фауны в Северном полушарии.
Климат — весьма динамичная и сложная система, зависящая от большого количества факторов. Где-то повышение температуры сопровождается более обильными осадками, а в другом месте — образованием пустынь.
Для Европы, северо-западной части Азии и Северной Америки действительно наступила эпоха потепления. Но на северо-востоке Азии картина другая. В эпоху мамонтов, в так называемый теплый каргинский период, в Якутии климат был гораздо теплее, чем сейчас. Изучая содержимое желудочно-кишечного тракта мамонтов и животных, обитавших с ними в одно время, палеоботаники обнаружили десятки видов растений, ареалы которых сейчас располагаются значительно южнее. Например, на одном из островов Новосибирского архипелага нами были обнаружены стволы лиственницы, возраст которых достигал более 40 тысяч лет. Место находки расположено от северной границы ареала лиственницы на 500 километров севернее. С учетом того что эта граница совпадает с июльской изотермой в плюс десять градусов по Цельсию, мы можем обоснованно предполагать, что летом в каргинский период позднего плейстоцена температура воздуха в Якутии была гораздо теплее, чем в настоящее время.
— Могут ли какие-то факторы повлиять на цикличность климата и сбить ее?
— Как я говорил ранее, формирование климата носит комплексный характер. Астрономические факторы формирования климата планеты могут компенсироваться или дополняться земными причинами, например изменением направления теплых морских течений типа Гольфстрима, усилением альбедо земной поверхности вследствие расширения площади ледников, а то и такими нециклическими катастрофическими явлениями, как извержение супервулкана. Поэтому формирование климата — сложный многовекторный процесс. Нельзя сказать однозначно, что причиной потепления или похолодания послужил именно этот фактор. По большому счету климатология находится только на начальной стадии своего развития.
— Альберт Васильевич, по каким признакам можно отследить цикл климата? Чувствуют ли живые организмы смену циклов? Какие методы, приемы, инструменты ранее использовались учеными для изучения климата? Какие из них применяются и сегодня, а каким на смену пришли новые?
— Теплые и холодные периоды отслеживаются современным мониторингом среднегодовых температур и их максимальных показателей в течение определенного времени. Здесь важны системные метеорологические наблюдения, а для Европы они имеют многовековую историю. Для реконструкции климатов прошлого используются другие методы. Для краткосрочного прогноза годятся дендрохронологические исследования годовых колец деревьев, достаточно точно отражающих климатические особенности. Благодаря этим исследованиям удалось довольно-таки точно реконструировать климат последних десяти тысяч лет. О климате прошлого многое могут сказать даже летописи и исторические хроники.
Реконструкции климата более древних эпох зиждутся на радиоизотопных и геохимических исследованиях, получивших большое распространение в последние десятилетия. Многое о климате прошлых эпох могут сказать изотопы водорода, кислорода, углерода, содержание метана, углекислого газа, серы и других веществ в геологических отложениях. Особенно информативны керны из ледников Гренландии, Альп, Антарктиды, химический и изотопный состав которых и является основой современных климатических реконструкций. В последнее время активизировались работы по изучению химического изотопного состава жильных льдов из многолетней мерзлоты, в том числе в Якутии.
Другим источником знаний о прошлых эпохах являются ископаемые организмы. Часто палеобиологический и изотопно-геохимический методы пересекаются. Например, реконструкция климатических изменений на Земле в течение 540 миллионов лет была сделана на основе изучения соотношения изотопов кислорода в ископаемых остатках панцирей и скелетов морских беспозвоночных. Можно достаточно точно диагностировать периоды потеплений и похолоданий, изучая видовой состав диатомовых водорослей в донных отложениях, некоторые виды предпочитают холодные воды, другие более теплые, а оболочки водорослей из кремнезема хорошо сохраняются в слоях ила и сапропеля, которые могут накапливаться тысячи лет и довольно четко дифференцируются из-за слоистой структуры.
Еще один перспективный метод климатических реконструкций — изучение динамики ареалов современных животных и растений, ископаемые остатки которых в виде пыльцы, семян, вегетативных органов, скелетов, зубов или туш находят в геологических отложениях. Такие исследования основываются на принципе актуализма: если животное или растение обитают в определенных климатических или природно-ландшафтных условиях в настоящее время, то в похожих условиях они обитали и в прошлую геологическую эпоху. Очень точным индикатором отсутствия вечной мерзлоты является пихта, а даурская лиственница, наоборот, свидетельствует о распространении многолетней мерзлоты со своей спецификой климатических градиентов в изучаемый период на определенной территории, как сейчас в Якутии. Некоторые животные могут выступать своеобразными биологическими индикаторами зимних условий. Так, находки сайгака говорят о низкой глубине снежного покрова, а находки бобра — о толщине льда и связи этого показателя с повышенным количеством зимних осадков.
Все используемые методы климатических реконструкций позволяют дополнять друг друга, проводить перекрестную проверку и выделять региональные особенности климатов прошлого. Для последнего направления особенно важны биологические индикаторы.
— Отличаются ли чем-то климаты прошлого от климатов настоящего?
— Думается, что абсолютной идентичности климатов разных геологических периодов не бывает. Можно рассматривать какие-то параметры. Климат — весьма динамичная и сложная система, зависящая от весьма большого количества факторов. Здесь важно говорить о каких-то интервалах комфортности существования биологических организмов, включая человека. Где-то повышение температуры сопровождается более обильными осадками, а в другом месте образованием пустынь, при этом границы природных ландшафтов могут и не совпадать в исторической перспективе при некоторых схожих климатических градиентах. Например, в Якутии в холодный сартанский период позднего плейстоцена, примерно
— Как цифровые технологии помогают в изучении климата?
— Изучение климата и реконструкция климатов прошлого невозможны без современных цифровых технологий, ведь речь идет о построении математических моделей, в которых должны быть учтены максимально возможные факторы, влияющие на климат, включая и случайные (теория вероятностей). Все это требует дальнейшего усовершенствования компьютеров и программного обеспечения. Новые методики сбора данных, проведения все более точных аналитических исследований и машинной обработки полученных данных позволяют повысить точность и достоверность научных результатов. Связь между совершенствованием цифровых технологий и развитием исследований климата прямая и непосредственная.
— Согласны ли вы с мнением советника президента по климату Руслана Эдельгериева, что проблема изменения климата является глобальным вызовом как минимум двух последних десятилетий и что климатические риски несут более серьезную угрозу, чем даже риски использования оружия массового поражения?
— Если применение оружия массового поражения целиком зависит от людей, в первую очередь от ответственности политиков, то изменения климата по большому счету от людей не зависят. Именно в этом главная опасность данной проблемы. Изменения климата уже приводят к катастрофическим последствиям во многих регионах Земли. Это и засуха, и впоследствии массовый голод в странах Африки. Такие катастрофические последствия несут в себе и политическую опасность, включая войны и эпидемии, рост преступности и преступлений против человечности. Главная опасность изменений климата — в их непредсказуемости. Поэтому столько усилий прилагается в области прогноза изменений климата, необходимо просчитывать их последствия. И с мнением Руслана Сайд-Хусайновича я абсолютно согласен.
Сегодня мы видим глобальный тренд — снижение выбросов парниковых газов, чтобы не допускать дальнейшего потепления климата Земли выше двух градусов по Цельсию. Это прописано в Парижском соглашении, это официальная позиция России как государства. Основано это соглашение на выводах Межправительственной группы экспертов по изменению климата, где собраны ведущие специалисты-климатологи из разных стран. Еще раз подчеркну: Парижское соглашение, как и раньше Киотский протокол, это политическое решение. Каждое государство самостоятельно принимает решение о своем участии в них. С точки зрения науки комментировать эти соглашения особого смысла нет. Они приняты, многие верят, а многие доверяют выводам экспертов и политиков. Выводы эти основаны на одной из теорий воздействия на климатические колебания — выбросе парниковых газов. Насколько они состоятельны, сейчас оценить трудно. Ясно то, что концентрация парниковых газов в атмосфере действительно влияет на климат Земли в сторону потепления. Задача науки — оценивать степень важности других причин климатических изменений. А для чего это нужно, содержится во второй части высказывания советника Президента РФ по климату — это снижение негативного воздействия климатических изменений. И здесь на науку возложена огромная ответственность. Необходимо максимально понять причины климатических изменений, просчитать риски и предложить способы решения проблем.
— Какие сюрпризы готовит нам климат в ближайшие годы и десятилетия? Можем ли мы к этому подготовиться и нужно ли это делать?
— Сложность прогноза изменений климата в том, что все последствия предугадать трудно, как сложно прогнозировать сами климатические изменения. Но стремиться это делать нужно. Человек стал цивилизованным в тот момент, когда начал приспосабливаться к климату, а не просто ушел мигрировать в поисках комфортных условий, как делают животные. При этом если животные приспосабливаются чисто физиологически или поведенчески в ходе естественного отбора, то люди это делают осознанно и приспособились к жизни в самых разных условиях, от холодной Якутии до тропических джунглей Африки и пустынь Сахары. Адаптационная возможность человечества огромна, что позволяет смотреть в будущее с оптимизмом. Но к нему нужно готовиться, чтобы минимизировать возможные потери, а лучше их вообще избежать. Опасность климатических колебаний в том, что негативный сценарий может начаться абсолютно внезапно. Это уже происходило в истории в разное время, в разных регионах Земли и с разным исходом.
Самая прямая и непосредственная опасность от изменений климата — это природные катастрофы: наводнения, природные пожары, эпидемии, оказывающие прямое негативное воздействие на людей. Это техногенные катастрофы — например, из-за таяния вечной мерзлоты существует опасность для инженерных сооружений, жилых и производственных зданий. Это нужно предугадывать и принимать превентивные меры по предотвращению катастрофического сценария. Здесь главное — постоянный мониторинг за климатом и состоянием вечной мерзлоты.
Из-за повышения уровня Мирового океана существует опасность затопления прибрежных районов по всему миру, включая Россию. Тот же Санкт-Петербург, многомиллионный индустриальный город, находится в зоне риска. При строительстве промышленных предприятий, новых жилых микрорайонов неплохо бы учитывать и эту, пока гипотетическую опасность, которая может внезапно стать реальной с абсолютно катастрофическими последствиями. Необходимы модели, учитывающие различные сценарии климатических изменений.
Есть более пролонгированная и более глобальная опасность — это смещение природно-климатических поясов. Когда на месте пшеничных полей могут распространиться пустыни либо, наоборот, болота. На продуктивность сельскохозяйственных культур могут повлиять совсем минимальные колебания температуры, смещение сроков заморозков, тепло- и влагообеспеченности, десятки и сотни различных, часто труднопрогнозируемых факторов.
В настоящее время мы наблюдаем смещение природно-зональных поясов. Например, в Якутии ареал благородного оленя за последние десятилетия наблюдений сместился севернее на тысячу километров. В Центральной Якутии появились энцефалитные клещи, сделавшие «прыжок» на север на много сотен километров, — это к вопросу о распространении болезней. С каждым годом увеличивается видовое разнообразие птиц. Ареалы многих видов смещаются севернее. Двадцать лет назад в Якутске появились скворцы и синицы, ранее, в начале
— Как вы считаете, нужно ли предпринимать какие-то шаги на уровне государства, чтобы если не предотвратить последствия изменения климата, то хотя бы их минимизировать?
— Покажет ли политика по предотвращению глобального потепления климата, основанная на Парижском соглашении, свою эффективность, выяснится со временем. На сегодняшний день и на сегодняшнем уровне знаний лучше делать хоть что-то, чем ничего. Минимизация негативных последствий от климатических изменений должна быть во главе угла научных исследований в самых разных сферах. Руководство страны это понимает и делает много чего в этом направлении. Конечно, хочется, чтобы делалось больше. Тем более что в истории сохранилось много фактов неправильного реагирования государств на климатические изменения. Так, в междуречье Тигра и Евфрата, где согласно Библии размещался райский сад Эдем, во время Вавилонского царства началась очередная засуха и призванные египетские инженеры применили ирригационные методы, эффективные в долине Нила, но в Месопотамии они вызвали массовое засоление почв и опустынивание. Разразилась экологическая катастрофа, последствия которой ощущаются и сегодня. Много и других примеров, когда целые цивилизации исчезали вследствие неправильных ответов на климатические вызовы.
Опасность климатических колебаний в том, что негативный сценарий может начаться абсолютно внезапно. Самая прямая и непосредственная угроза от изменений климата — природные и техногенные катастрофы.
На региональном уровне можно регулировать климат, в этом направлении накоплен большой опыт. Например, массовые лесопосадки в середине прошлого века на юге России и Украины помогли сгладить суточные и сезонные колебания температуры и улучшить водный баланс, что в свою очередь положительно сказалось на продуктивности сельского хозяйства. Давно известно, как важен для климата лес, и тем большее беспокойство вызывают массовые вырубки леса в водоохранных зонах и на склонах гор, что не только ведет к засухам и снижению уровня рек, но и вызывает катастрофические наводнения, сели и оползни. Регулирование в лесной области — один из инструментов позитивного воздействия на климат, и им нужно уметь управлять.
Для выявления последствий климатических изменений и разработки способов минимизации негативных последствий нужны консолидированные и комплексные исследования ученых и практиков. Объединить такие исследования и масштабные эксперименты под силу только на государственном уровне.
Беседовала Елена ВОСКАНЯН
Спасибо за оставленую заявку!
Менеджер свяжется с Вами
в ближайшее время.
Справка «Эковестника»
Альберт Васильевич Протопопов, доктор биологических наук, руководитель отдела изучения мамонтовой фауны Академии наук Республики Саха (Якутия). В 1992 году окончил биолого-географический факультет Якутского госуниверситета. Основная сфера научных интересов — изучение динамики позднеплейстоценовых и современных экосистем Якутии. Ввел в научный оборот оригинальную концепцию трансформации растительного покрова на рубеже плейстоцена и голоцена, результатом которой стал распад мамонтового фаунистического комплекса. Альберт Протопопов — автор более 120 научных публикаций, в том числе восьми монографий.
Организатор десятков научных экспедиций, международных конференций, научных и выставочных проектов, включая палеонтологическую экспозицию на Всемирной выставке ЭКСПО-2005 в Японии. Является заместителем председателя Мамонтового комитета Российской академии наук.