В последние годы практически каждый туристический сезон в Крыму все явственнее проявляется проблема водообеспеченности, напрямую связанная с недостаточной наполняемостью водохранилищ. В научном сообществе бытует мнение, что это прямое следствие климатических изменений режима атмосферных осадков. Давайте посмотрим, так ли это.

Реки наземные и подземные

В 2015 году Украина приостановила поступление вод Днепра в Крым по Северо-Крымскому каналу. Если не считать незначительного на общем фоне забора воды из артезианских скважин, единственным источником пресной воды на полуострове остались водохранилища, которые питаются реками, а дебет рек, в свою очередь, в теории зависит от количества атмосферных осадков, выпадающих над их водосборными бассейнами. Но водосборный бассейн крымских рек имеет особенности.

Для всех рек западного склона Ай-Петринской яйлы, в верховьях которых расположены основные водохранилища, характерен смешанный тип питания: дождевое и подземное (карстовое), с преобладанием дождевого. Вершины Крымских гор Главной гряды, яйловые плато и верхние части склонов сложены из легкорастворимых известняков, вследствие чего в земной поверхности образуются различного рода полости — пещеры, каналы, естественные шахты и колодцы.

Главная гряда и ее склоны составляют единую гидрогеологическую систему, в которой верхняя часть является областью питания подземных вод, в средней части склонов происходит накопление карстовых вод, а нижние части склонов Главной гряды находятся в области разгрузки карстовых вод. Закарстованные известняки поглощают атмосферные осадки и после их некоторой циркуляции по пустотам подпитывают поверхностные речные воды или выходят на поверхность в виде родников.

Количественная оценка роли карста в формировании подземного стока рек, а также расчет подземного притока в реки полуострова является до сих пор не решенной задачей. Именно по этой причине прямой зависимости между годовыми осадками и стоком рек северных склонов Крымских гор не было обнаружено. Тем не менее годовые или полугодовые суммы атмосферных осадков в некоторой степени могут характеризовать водоносный «потенциал» рек, поскольку косвенно характеризуют объемы накапливаемых вод в толще карстовых пород и поступление атмосферной воды на поверхность водосбора рек, питающих основные водохранилища Крыма.

Карта распределения нормы годового количества осадков (в мм) на территории Крымского полуострова

На основе обобщенных данных наблюдений за атмосферными осадками за последние 60 лет были построены карты распределения нормы годового количества осадков (в мм) на территории Крымского полуострова. Пример такой карты приведен на рисунке. На ней хорошо видно, что с ростом высоты местности над уровнем моря увеличивается норма осадков. Наибольшее количество осадков (более 1000 мм) отмечается на вершинах и склонах Крымских гор. Кроме этого, пик выпадения атмосферных осадков в горах, в отличие от равнин, приходится на холодное полугодие. И именно в этот период года формируется основной водоносный «потенциал» водохранилищ. Интенсивные, но непродолжительные летние ливни кардинально повлиять на накопление воды в них не могут.

Потеплело, но дождей меньше не стало

Однако со временем режим осадков может меняться. В последние десятилетия многие чрезвычайные ситуации природного происхождения принято связывать с изменением планетарного климата вследствие глобального потепления. Вот и проблему воды в Крыму часто связывают с этим феноменом.

В период прогрессирующего глобального потепления наблюдаются сдвиги по широте некоторых атмосферных характеристик. Отмечается и сдвиг в северном направлении траекторий циклонов, перемещающихся с Северной Атлантики на Западную Европу и Европейскую территорию России. С ними в регионы России приходит тепло и влага с северной части Атлантики. Следствием этого является учащение теплых зим с обильными осадками, смещение сроков таяния снега и наступления половодий. А во многих южных регионах при этом отмечается иная картина — «сухая» зона субтропиков наступает на южную часть сельскохозяйственной зоны средних широт, нанося ей заметный ущерб в виде учащения засух и дефицита влаги.

Климатические тенденции, наблюдаемые в Крыму, не являются исключением из известных глобальных тенденций. За последние 30 лет в Крыму наблюдается устойчивая тенденция к потеплению. Начиная с середины 1980-х годов каждое новое десятилетие характеризуется более высокими средними величинами температуры приземного воздуха. Например, в Севастополе, куда пресная вода поступает из крупнейшего в Крыму Чернореченского водохранилища (запас воды 64,2 млн м3), за период 1985–2018 годов темп роста температуры воздуха составил +0,7°С каждые десять лет (см. красную линию на рисунке).

Среднегодовая температура приземного воздуха в Севастополе за период 1960–2018 годов

Существуют свидетельства того, что на фоне глобального потепления изменяется и режим осадков обширных территорий. Так, в среднем по России за последние 40 лет темпы роста годовых сумм атмосферных осадков составили 2,1% за десять лет. Однако на региональном уровне тенденции изменений могут быть не столь однозначными, и пример тому — Крым. На рисунке представлен многолетний ход количества осадков, осредненных по территории Крымских гор и предгорий. Как видно, здесь, в отличие от температуры приземного воздуха, временной ход количества осадков не имеет ярко выраженной тенденции изменения.

Многолетний ход среднего количества атмосферных осадков на территории Крымских гор и предгорий

В последние 8 лет отмечается относительно засушливый период. Годы с аномально низким количеством осадков были в Крыму и раньше, но для количественной оценки изменения климата климатологи обычно используют разность между 30-летними климатическими нормами той или иной метеорологической величины, характеризующими климатические условия начального и конечного периодов. На диаграме черными горизонтальными линиями отмечены нормы количества осадков за текущий (с 1991 года) и предыдущий (1961–1990 годы) климатические периоды. Видно, что разница между нормами неразличима. Выходит, что режим осадков в горной части Крыма, да и на всем полуострове, в целом не изменился. С чем же тогда может быть связана проблема водообеспечения Крыма?

Испарение и «апартаменты у моря»

На наш взгляд, здесь действуют два основных фактора. Первый связан с процессом испарения с поверхности водоемов и соответствующих водосборов, особенно в летний период. В последние десятилетия более интенсивный прогрев поверхности водоемов интенсифицирует испарение.

Одно из последствий потепления в Крыму уже очевидно. Интенсивный прогрев поверхности суши, особенно в летний период, приводит к образованию и развитию в приземном слое атмосферы локальных зон активной конвекции, которые вызывают сильные ливни, часто сопровождающиеся градом и шквалом. Примером подобной ситуации в крымском регионе являются неблагоприятные погодные условия 5 июня 2019 года, когда сильный дождь сопровождался градом. Под ударом стихии оказались 3,5 тыс. гектаров сельхозугодий в шести равнинных районах Крыма.

Согласно открытым ежегодным обзорам Росгидромета, ущерб от опасных гидрометеорологических явлений оценивается примерно в 0,5–1% ВВП в год. Не последнюю роль в этом играет интенсификация опасных явлений, связанных с избытком или недостатком воды. Такие угрозы составляют основную часть экологических проблем — 69%, причем наибольшее число — 52% — из них относят к засухам и 11% к наводнениям.

Интересно, что если нормы годовых сумм осадков не изменились, то частота опасных явлений сильных осадков в Крыму меняется заметно. Так, по данным наблюдений за период 1976–2018 годов, частота явлений очень сильных осадков увеличивается на 2,7 случая каждые десять лет. Но, как уже сказано выше, интенсивные летние ливни кардинально повлиять на уровень запасов воды в водохранилищах не способны.

Второй вероятный фактор, влияющий на водообеспеченность Крыма, отношения к метеорологии не имеет. Это возросшее в последние годы водопотребление, связанное с увеличивающимся населением Крыма — как временно пребывающих здесь (например, отдыхающие в летний сезон), так и переезжающих сюда на постоянное место жительства, нарастающим из года в год вводом в эксплуатацию новых жилых комплексов и, как следствие, возрастающей нагрузкой на водные ресурсы Крыма. Очевидно, что при разработке перспективных концепций водного обеспечения Крыма нельзя не учитывать перспективы демографических изменений в регионе и потенциал жилищно-коммунального «освоения» Крыма.

Но ключевую роль в поиске решения сложившихся проблем, конечно же, играет степень нашего понимания процессов формирования подземного и поверхностного стоков рек, питающих водохранилища Крыма. Тут знания у нас по-прежнему неполные. Поэтому помимо разработок перспективных планов и концепций в первую очередь требуется целенаправленное финансирование научных исследований по изучению гидрогеологии Крыма.

Ссылка: https://www.kommersant.ru/doc/4566218

В течение тысяч лет люди существовали в удивительно узком подмножестве климатов Земли, для которых характерны среднегодовые температуры около 13°C. Это подмножество, вероятно, отражает человеческую температурную нишу, связанную с фундаментальными ограничениями. Авторы демонстрируют, что в зависимости от сценариев роста населения и темпов потепления в ближайшие 50 лет от одного до трёх миллиардов человек, по прогнозам, останутся за пределами климатических условий, которые хорошо служили человечеству в течение последних 6000 лет. Если не будет смягчения климатических изменений или миграции, значительная часть человечества окажется проживающей при средних годовых температурах, более высоких, чем где-либо сегодня.

У всех видов есть экологическая ниша, и, несмотря на технический прогресс, люди вряд ли станут исключением. Авторы демонстрируют, что на протяжении тысячелетий люди на всём земном шаре проживали в одной и той же узкой части температурного режима, характеризуемой средней годовой температурой около 11-15°C. Подтверждая фундаментальный характер этой температурной ниши, текущее производство сельскохозяйственных культур и животноводства в значительной степени ограничено одними и теми же условиями, и тот же самый оптимум был найден для сельскохозяйственного и несельскохозяйственного экономического производства в странах посредством анализа межгодовых колебаний. Авторы показывают, что при не связанном какими-либо ограничениями сценарии «климат как обычно» (business-as-usual) географическое положение этой температурной ниши в ближайшие 50 лет изменится больше, чем когда-либо в последние 6000 лет. Население не будет просто отслеживать изменение климата, поскольку адаптация на месте может решить только некоторые проблемы, а многие другие факторы подтолкнут к решению о миграции. Тем не менее, при отсутствии миграции, одна треть мирового населения, по прогнозам, станет проживать при средней годовой температуре >29°C, в настоящее время имеющей место только на 0,8% поверхности суши Земли, в основном - в Сахаре. Поскольку потенциально наиболее пострадавшие регионы являются одними из самых бедных в мире, где способность к адаптации низка, прогресс развития в этих областях должен быть приоритетом наряду со смягчением последствий изменения климата.

Ссылка: https://www.pnas.org/content/117/21/11350

Вышел в свет очередной, 14-й ежегодный доклад инвестиционного банка Lazard «Анализ приведённой стоимости энергии» (Levelized Cost of Energy Analysis — 14.0).

В работе традиционно сравнивается экономика разных технологий электрогенерации.

Еще в 2016 году Lazard отмечал, что ветровая и солнечная энергетика стали сопоставимы с газовой по стоимости единицы вырабатываемой электроэнергии (LCOE).

В 2017 году авторы пришли к выводу, что ветровая и солнечная энергетика — самые дешёвые технологии генерации

В 2018 году отмечалось, что стоимость энергии (LCOE) новых ветровых и солнечных электростанций промышленного масштаба (utility scale) постепенно становится ниже, чем предельные издержки (marginal cost) действующих объектов «традиционной» генерации…

В нынешнем выпуске тенденция продолжается

Стоимость энергии, вырабатываемой наземными ветровыми и солнечными фотоэлектрическими электростанциями промышленного масштаба упала за год на 2% и 9%, соответственно.

В то же время Lazard отмечает, что темпы снижения затрат замедлились, за последние пять лет они составляли 11% у солнечной энергетики и 5% у наземной ветровой. Замедление отмечалось и прошлогоднем докладе. Это естественно, снижение стоимости зрелой технологии не может происходить столь же стремительно, что и у набирающей зрелость молодой.

Интервал LCOE ветровых электростанций, согласно новому докладу, составляет $26-54, фотоэлектрических солнечных электростанций $29-42, а парогазовых установок $44-73 за мегаватт-час. Это означает (впервые отмечалось ещё в 2018 году), что LCOE некоторых проектов ветровой и солнечной энергетики сопоставима с предельными издержками «традиционных» электростанций, которые составляют для газа (ПГУ) $28, атомной энергетики $29, а угольной генерации $41 за мегаватт-час. Речь, разумеется, чистой экономике, без учёта субсидий (налоговых вычетов, которые применяются в США к ветровым и солнечным проектам). Если их добавить (стр. 3), то разница в стоимости солнечной, ветровой и «традиционной» генерации будет еще ощутимей.

Расчёты в докладе построены на основе американских данных, где коэффициент использования установленной мощности (КИУМ) для солнечных и ветровых электростанций весьма высок. В то же время нельзя не отметить также и высокую стоимость капитала, применённую в докладе – 8% для долгового финансирования и 12% для собственного капитала. Напомню, солнечная и ветровая энергетика весьма эластичны по процентной ставке.

Используемые допущения, на основе которых проведен расчёт LCOE, открыты и публикуются в соответствующем разделе доклада (стр. 16 и далее).

Следует подчеркнуть, что Lazard исследует LCOE, стоимость единицы энергии «на микроуровне». «Системные факторы», такие как, например, интеграционные расходы в докладе не учитываются. По этому вопросу можно посмотреть, например, позицию Международного энергетического агентства.

Вывод, который можно сделать из доклада Lazard – что солнечная и ветровая энергетика являются самыми дешевыми технологиями генерации – неоднократно подтверждался в последние годы, как результатами конкурсных отборов, так и расчётами других специалистов.

Например, недавно глава NextEra, одной из крупнейших энергетических компаний США, приводил расчёты сравнительной экономики разных технологий. Из них следует, что даже если солнечные и ветровые электростанции оснащаются краткосрочными накопителями энергии, что делает их выработку «почти твёрдой» (near-firm), близкой по характеристикам с «традиционной» генерацией, они все равно будут дешевле не только угольного или атомного электричества, но даже и газового.

Ссылка: https://zen.yandex.ru/media/solarnews/novyi-otchet-solnechnaia-i-vetrovaia-energetika-deshevle-gazovoi-5f92bce5b28cf051848de2da

За последние 10 лет уровень моря поднимался в среднем на 4,8 миллиметра в год, что намного выше, чем в предыдущие два десятилетия. Эта повышенная скорость, вызванная выбросами парниковых газов и усиленным таянием льда Гренландии, известна благодаря данным серии работающих с начала 1990-х годов радарных спутников, использующих импульсы отражённого радара для измерения высоты океана. Следующий спутник этой серии, Sentinel-6 Michael Freilich, будет запущен на этой неделе, его более высокое разрешение позволит измерять высоту океана в прибрежной зоне, которая долгое время оставалась областью неопределённости. Хотя таяние ледяных щитов станет доминировать в тенденции изменения уровня моря после 2100 года, в этом столетии распределение уровня моря под воздействием ветров и океанских течений будет иметь огромное значение для связи глобального подъёма воды с подъёмом на местных береговых линиях.

Ссылка: https://science.sciencemag.org/content/370/6519/901

Ледяной щит Гренландии является важнейшим фактором, влияющим на повышение уровня моря. Это будет продолжаться и в будущем, но с неопределённой скоростью, при этом оценки наблюдений ограничены лишь последними несколькими десятилетиями. Понимание долгосрочной реакции ледников на внешнее воздействие является ключом к улучшению прогнозов. Авторы использовали исторические фотографии для расчёта потери льда за 1880–2012 гг. на ледниках Якобсхавн, Хельхейм и Кангерлуссуак (Jakobshavn, Helheim, and Kangerlussuaq). Они оценили потерю льда этих трёх ледников, соответствующую повышению уровня моря на 8,1 ± 1,1 мм. Прогнозы потери массы для этих ледников с использованием наихудшего сценария RCP8.5 предполагают вклад в подъём уровня моря, равный 9,1–14,9 мм к 2100 г. Согласно сценарию RCP8.5, предполагается дополнительное повышение среднеглобальной температуры на 3,7°C к 2100 г., приблизительно в четыре раза больше, чем то, что имело место с 1880 года. Авторы делают вывод, что прогнозы, основанные на сценарии RCP8.5, недооценивают потерю массы ледника, которая может оказаться заметно большей.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41467-020-19580-5

В исследовании представлен новый глобальный сеточный набор данных биоклиматических показателей с разрешением 0,5° на 0,5° для исторических и будущих условий. Набор данных, называемый CMCC-BioClimInd, предоставляет совокупность из 35 биоклиматических выраженных как средние значения за каждый временной интервал индексов, полученных в результате обработки как данных реанализа климата за исторический период (1960–1999 гг.), так и ансамбля из 11 модельных расчётов из CMIP5, скорректированных по двум сценариям концентраций парниковых газов для будущих климатических прогнозов в течение двух периодов (2040–2079 и 2060–2099 гг.). Этот новый набор данных увеличивает доступность пространственной биоклиматической информации, что является ключевым аспектом во многих экологических и прочих широкомасштабных приложениях и для нескольких дисциплин, включая лесное хозяйство, сохранение биоразнообразия, экологию растений и ландшафтов. Данные отдельных индикаторов общедоступны для загрузки в широко используемом формате Network Common Data Form 4 (NetCDF4).

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41597-020-00726-5

Использование всё более крупных и разнообразных наборов данных для руководства действиями в области климата в городах причастно к тому, как и перед кем местные органы власти несут ответственность. Данный обзор посвящён возникающей динамике подотчётности в управлении изменением климата в городах на основе данных. Текущее понимание последствий для подотчётности исследуется на основе трёх общих причин для выбора при принятии решений на основе данных: стандартизации, прозрачности и наращивании потенциала. Авторы пришли к выводу, что тенденция к управлению городским климатом на основе данных может стимулировать городские власти уделять приоритетное внимание узким показателям и внешним интересам, препятствуя более широким преобразованиям, необходимым для реализации целей в области изменения климата. Авторы предлагают приоритеты для исследований на стыке управления климатом на основе данных и подотчётности городских властей.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41558-020-00953-z

В этом году отмечается двойная годовщина – пять лет со времени принятия Целей устойчивого развития на период до 2030 года и Парижского соглашения по климату. Как отметил Генеральный секретарь ООН, обращаясь к участникам виртуального Форума ради мира, глобальная Повестка дня в области устойчивого развития и климатическая повестка неразрывно связаны. Поэтому стратегии восстановления после пандемии COVID-19 должны ориентироваться на задачи в сфере развития и в сфере климата.

По словам Антониу Гутерриша, решения, которые мы принимаем сегодня, определят направление развития человечества на последующие 30 лет и дольше. Для того, чтобы удержать повышение температуры в пределах 1,5 градуса Цельсия, как этого требует Парижское соглашение, к 2030 году объемы эмиссий парниковых газов необходимо сократить вдвое, а к 2050 году мы должны достичь «углеродной нейтральности» – это означает, что объем выбросов углекислого газа не должен превышать его объемов, поглощаемых океанами и лесами.

«Наука ясно говорит нам, что, если мы не достигнем этих целей, то урон, который наносит экономике, обществу в целом и отдельным людям COVID-19, просто померкнет на фоне того, что готовит нам климатический кризис», – предупредил глава ООН и добавил, что совершенно ясно и то, что нужно делать: объединившись и проявляя солидарность, победить вирус и найти выход из социально-экономического кризиса.

Гутерриш отметил, что все больше стран берут на себя обязательства достичь углеродной нейтральности к 2050 году, включая весь Евросоюз, который учел эту цель и при разработке стратегии восстановления после пандемии. О своем намерении добиться нулевого уровня эмиссий к середине века заявили Великобритания, Япония, Южная Корея и еще порядка 110 стран, Китай обязался достичь этой цели к 2060 году. «Эта коалиция правительств, к которой присоединились многие города и компании, крепнет – потому что лидеры по всему миру понимают, что у нас нет альтернатив, и потому что они видят для себя возможности, которые нельзя упустить», – отметил Антониу Гутерриш.

Но, подчеркнул он, такие же смелые обязательства нужны и в сфере финансирования – как для достижения углеродной нейтральности, так и для реализации Целей устойчивого развития. По мнению Генсека, особенно важную роль могут сыграть здесь государственные банки развития.

Он призвал министров финансов добиться того, чтобы портфели и политика национальных, региональных и многосторонних финансовых институтов соответствовали задаче достижения Целей устойчивого развития и углеродной нейтральности, а инвестиции учитывали климатические риски.

Ссылка: https://news.un.org/ru/story/2020/11/1390322

Риск возникновения точек невозврата, однажды приведших мир к новой динамике, обсуждается на протяжении десятилетий. В последнее время появились предупреждения о том, что некоторые из этих переломных моментов приближаются и слишком опасны, чтобы их игнорировать. Авторы сообщают, что по расчётам климатической модели ESCIMO мир уже прошёл точку невозврата для глобального потепления. Согласно этим расчётам, самоподдерживающееся таяние вечной мерзлоты продолжится в течение сотен лет, даже если мировое сообщество немедленно прекратит все выбросы техногенных парниковых газов. Авторы призывают других исследователей изучить эту ситуацию с помощью своих (более совершенных) моделей и сообщать о своих выводах. Таяние (в оценках ESCIMO) - результат продолжающегося самоподдерживающегося повышения глобальной температуры. Это потепление является совокупным эффектом трех физических процессов: (1) уменьшения альбедо поверхности (вызванного таянием арктического ледяного покрова), (2) увеличения количества водяного пара в атмосфере (обусловленного более высокими температурами) и (3) изменения концентраций парниковых газов в атмосфере (связанного с поглощением CO2 биомассой и океанами и выбросом углерода (CH4 и CO2) в результате таяния многолетней мерзлоты). Этот самоподдерживающийся, в смысле отсутствия дальнейших выбросов парниковых газов, процесс таяния (в расчётах ESCIMO) является причинно обусловленным, развивающимся во времени физическим процессом. Он начался с антропогенного потепления вплоть до 1950-х годов, обусловившего увеличение количества водяного пара в атмосфере с последующим дальнейшим повышением температуры, вызвавшим рост выбросов углерода из тающей многолетней мерзлоты и одновременное снижение альбедо поверхности из-за таяния ледяного и снежного покрова. По оценкам ESCIMO, чтобы остановить самоподдерживающееся потепление, из атмосферы необходимо извлечь огромное количество CO2.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41598-020-75481-z

Когда ураган обрушивается на сушу, разрушение имущества и окружающей среды, а также гибель людей в основном ограничиваются узкой прибрежной зоной. Это потому, что ураганы подпитываются влагой из океана, и поэтому интенсивность ураганов быстро спадает после удара о землю. В отличие от влияния потепления климата на усиление ураганов, многие аспекты которого достаточно хорошо изучены, мало что известно о его влиянии на ослабление ураганов. Авторы анализируют данные об интенсивности ураганов, выходивших на берег в Северной Атлантике за последние 50 лет, и показывают, что ослабление ураганов замедлилось, и что замедление затухания с течением времени прямо пропорционально
одновременному повышению температуры поверхности моря. Таким образом, если в конце 1960-х годов типичный ураган терял около 75 процентов своей интенсивности в первый день после выхода на сушу, то теперь соответствующее ослабление составляет лишь около 50 процентов. Также с помощью компьютерного моделирования показано, что более высокие температуры поверхности моря вызывают более медленное ослабление, увеличивая запас влаги, переносимой ураганом, когда он ударяется о землю. Эта накопленная влага представляет собой источник тепла, который не учитывается в теоретических моделях. Кроме того, показано, что обусловленные эволюцией климата изменения траектории ураганов способствуют всё более медленному ослаблению. Полученные результаты показывают, что по мере того, как планета продолжает нагреваться, разрушительная сила ураганов будет всё больше распространяться вглубь суши.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41586-020-2867-7