За 1880–2018 годы рост температур на планете в среднем составил 0,8 °C, или на 0,058 °C за десятилетие. Однако в России в целом климат «теплеет» в 2,5 раза быстрее среднемирового. А в Арктике только за последние 10 лет средние температуры поднялись на 0,75 °C — в десяток раз быстрее, чем в мире. Это означает, что там происходят изменения колоссальных масштабов. С одной стороны, через тающую поверхность вырывается метан, образуя целые фонтаны в море и новые озера на суше. С другой — северные земли быстро покрываются зеленью, там появляется больше жизни. Чтобы оценить объем и направление изменений, нужно систематическое и тщательное изучение происходящего. Справляется ли российская наука с этим вызовом?

Согласно ряду научных работ, арктическое потепление по своей природе заметно отличается от глобального и не связано с ним напрямую. В нашем полушарии постоянно существует высотный Северный полярный вихрь. По мере того, как потепление ослабляет разницу температур между экватором и полюсом, устойчивость вихря снижается, и воздух низких широт чаще проникает в высокие, «подогревая» Арктику. Другой важный региональный фактор: резкое падение отражательной способности морских льдов, площадь которых убывает, дополнительно ускоряя региональное потепление. Но какой бы ни была его природа, последствия этого процесса могут быть еще значимей и интереснее для науки.

Таяние мерзлоты и CO2: насколько тающая тундра может ускорить глобальное потепление

Людей в Арктике немного, 4 миллиона, чуть более 1/2 000 населения Земли. Однако потепление в ней может влиять на планету в целом. В мерзлотных грунтах северного полушария связано огромное количество органики. Следует помнить, что 2–3 миллиона лет назад на Новой Земле росли леса, и еще в бронзовом веке почвы в районе Салехарда были подзолистыми (сейчас — тундромерзлотные). То, что в регионах теплого климата быстро разлагают почвенные бактерии, здесь в основном сохранилось.

При оттаивании мерзлоты бактерии снова получат доступ к этой органике и, разлагая ее, смогут выделить в атмосферу до 1,5 триллионов тонн CO2. Всего в газовой оболочке Земли 3,2 триллиона тонн этого газа, и человечество добавляет около 37 миллиардов тонн каждый год. Легко видеть, что в теории CO2 из Арктики может резко ускорить глобальное потепление. Чтобы понять, так это или нет, нужны эмпирические данные из арктической зоны — например, регулярные замеры концентрации CO2 в разных ее точках.

Увы, с этим есть некоторые проблемы. Спутникам на стандартных орбитах тяжело наблюдать приполярные зоны, а значит, и измерять концентрацию парниковых газов в местной атмосфере им сложно. В такой ситуации важнейшую роль должны играть наземные станции наблюдения. Росгидромет имеет три арктические станции, регулярно измеряющие содержание CO2 и CH4 (Кольский полуостров, Ямал, Тикси), однако российская Арктика огромна, и этого для нее совершенно недостаточно.

Для сравнения: международная сеть станций измерения TCCON, развернутая в зарубежной Арктике, насчитывает десятки станций на сравнимой территории. Как комментирует ситуацию Александр Родин, заведующий лабораторией прикладной инфракрасной спектроскопии МФТИ, по сути, развернутой сети станций наблюдения у нас на сегодня нет, и ее создание — задача большой важности: «В России пока нет национальной программу по климату. К счастью, само отношение к вопросу начало меняться, но пока в какие-то федеральные программы не превратилось».

Между тем, по мнению ученого наличие подобной национальной программы крайне важно: «Потеря компетенций в этой области для нас весьма опасна. Явления типа Греты Тунберг показывают, что сегодня в мире активно используют некомпетентное общественное мнение для продвижения своих интересов. И Россия на сегодняшний день здесь, к сожалению, беззащитна, потому что у нас нет своих национальных программ, национальных компетенций в области изучения ситуации с климатом, которые могли бы противостоять мнениям извне и продвигать свою климатическую повестку в соответствии с нашими национальными интересами».

По одним оценкам, до 2100 года таяние мерзлоты не окажет заметного воздействия на потепление. По другим — за тот же период северные земли могут выбросить в атмосферу до 650 миллиардов тонн CO2 (на уровне совокупных антропогенных выбросов CO2 от США за тот же период). К сожалению, точно сказать сложно: измерения по этим газам на нашей территории пока достаточно локальны и фрагментарны.

При этом в России есть собственные высокоэффективные средства измерения содержания парниковых газов. Несколько лет назад в МФТИ был разработан гетеродинный спектрометр сверхвысокого разрешения (Александр Родин был среди его создателей). На сегодня его спектральное разрешение (~108) — самое высокое среди существующих в мире, к тому же он заметно компактнее и дешевле западных аналогов.

Метангидратная катастрофа: реальная угроза или бумажный тигр?

Углекислый газ — не единственная «длинная рука» Арктики, с помощью которой она может повлиять на климат всей планеты. Возможно, еще более важен метан. Исторически при сильных оледенениях его концентрация падала до 0,35 частей на миллион (ppm), в доиндустриальное время составляла 0,7 частей на миллион, а сейчас в Арктике, по западным данным, — 1,9 ppm.

Хорошо видно, что концентрация метана в воздухе Земли растет, а с учетом того, что он поглощает ИК-излучение много эффективнее СО2, влияние его прироста на климат весьма ощутимо. Источник: esrl.noaa.gov

Иными словами, мы живем в эпоху быстрого роста концентрации второго по важности среди неконденсирующихся в нормальных условиях парниковых газов. Причин этого роста две: таяние метангидратов на морском дне шельфовых морей Арктики и проявления криовулканизма на суше.

Из-за этого в западном научном сообществе постоянно всплывает тема «гипотезы метангидратного ружья». Согласно ей, идущее потепление спровоцирует крайне быстрое таяние метангидратов арктического шельфа и повысит концентрацию метана в атмосфере до такой степени, что потепление будет самоускоряться намного быстрее, чем это предсказывают прогнозы МГЭИК. Скорость изменения климата станет значительно выше, чем сейчас, и ее часто обозначают как «катастрофу».

Игорь Мохов, научный руководитель Института физики атмосферы имени А. М. Обухова РАН и профессор МФТИ, отмечает, что на сегодня такие оценки трудно назвать вполне обоснованными. Конечно, если экстраполировать локальные всплески концентрации метана на все арктические территории, то можно получить и очень большие оценки.

Однако, по мнению российских научных групп, на самом деле выбросы метана в Арктике на протяжении всего XXI века могут усилить парниковый эффект лишь очень умеренно. Дело в том, что метан и на шельфе, и на суше распределен весьма неравномерно — и поэтому местные локальные всплески не означают, что метан с такой же скоростью выбрасывается во всех высоких широтах. По предварительным оценкам, такой метан может поднять глобальные средние температуры к 2100 году менее чем на 0,1°C.

Тем не менее важность метанового фактора не стоит и недооценивать. Как отмечает профессор Мохов, именно благодаря таянию метангидратов и выбросам метана на суше к концу XXI века Россия может стать из нетто-поглотителя CO2 нетто-эмитентом этого газа. Сейчас, не учитывая антропогенные выбросы, наша страна за счет лесов поглощает больше парниковых газов, чем выбрасывает, но из-за таяния в Арктике к концу века все станет наоборот. Это весьма важно, потому что на основании баланса по выбросам парниковых газов в наше время оцениваются углеродные квоты, которые уже сейчас служат предметом торга между странами: те, у кого есть «лишние» квоты, продают их тем, у кого их нет. Со временем значимость подобных квот может сильно вырасти.

Другой важный момент: выбросы метана в Арктике часто могут быть локальны. Например, в виде «метановых фонтанов», один из которых в октябре 2019 года обнаружила экспедиция российских ученых в Восточно-Сибирском море. Там концентрация метана в воздухе локально превосходила нормы до девяти раз.

К локальным события относится и появление новых озер на Ямале (феномен, впервые зафиксированный именно в России в 2014 году). Когда таяние мерзлоты под «шапкой» мерзлотного грунта высвобождает газы (в том числе от гниения органики), создается пучение. Когда газов станет достаточно много, произойдет их прорыв и образуется кратер, как при криовулканизме на Церере и других далеких телах Солнечной системы. Затем такие кратеры за год-два заполняются водой от тающей соседней мерзлоты и становятся озерами. Как отмечает Игорь Мохов, такие процессы хотя и выглядят впечатляюще, но не несут опасности для местных жителей и инфраструктуры. Пучение грунта предшествует появлению самого кратера на несколько месяцев, его легко заметить и заранее принять все необходимые меры.

Российская Арктика и последствия глобального потепления: как учесть минусы?

Фото изможденных белых медведей часто используют как иллюстрацию катастрофических последствий глобального потепления. Но есть нюанс: на самом деле мы не знаем, уменьшается их численность или же растет. По подавляющему большинству их популяций в мире мониторинг численности не ведется, и такая же ситуация — в нашей стране.

Еще один сложный вопрос — северные олени. Теплые зимы приносят в Арктику больше снега, подтаивания создают наст, который может вести к падежу этих животных, а их разведение — основной вид деятельности коренных народов Севера. В то же время статистика утверждает, что оленей там уже 1,9 миллиона, в полтора раза больше, чем в 2000 году. На одном Ямале в 1927 году их было 20 тысяч, а сегодня 760 тысяч: ученые из-за этого бьют тревогу, потому что олени местами выели ягельник до земли. По логике, эти животные должны страдать от потепления, но по факту это не так. Было бы неплохо изучить вопрос в рамках единой исследовательской программы и решить, что делать, спасать оленей или сдерживать их безудержное размножение.

Между тем есть серьезные основания полагать, что происходящие изменения климата вовсе не обязательно фатальны для белых медведей. 115–130 тысяч лет назад, в последнее межледниковье море было на несколько метров выше нынешнего. Скандинавия была островом, а в Рейне и Темзе водились бегемоты. По генетическим данным, белые медведи как вид существуют сотни тысяч лет, то есть благополучно пережили период африканской живности на широте Англии и Германии.

Возможной причиной этой живучести была большая устойчивость главной компоненты диеты белых медведей — кольчатых нерп. После прошлых ледниковых периодов их популяции были изолированы в Каспийском море, на Байкале и в Ладоге. Во всех этих районах они благополучно выжили, причем в южной части Каспия спокойно выводят детенышей не на льду, а на пляжах островов. Получается, кольчатые нерпы устойчивы к потеплению такой силы, которого в российской Арктике никогда не будет. Выходит, и вымирание полярных медведей необязательно?

По сообщению «Роснефти» в 2020–2023 годах ее исследователи будут участвовать в четырехлетней программе изучения и подсчета белых медведей, моржей, белых чаек и диких северных оленей. Если такие наблюдения станут регулярными, они позволят понять, куда на самом деле движется ситуация.

Как учесть плюсы?

У антропогенных процессов, вызвавших глобальное потепление, есть еще одна сторона: глобальное озеленение. Так называют надежно фиксируемое разными научными группами увеличение листовой поверхности на земной суше. Это следствие распространения растительности, толкаемого, в первую очередь, ростом концентрации CO2 в атмосфере (листья поглощают его при росте) и, во вторую очередь, ростом температур в холодных зонах мира.

Как это влияет на Арктику, можно примерно представить по американским исследования этой темы. По спутниковым снимкам 2002–2014 годов, в северной части Аляски площадь листьев увеличивается на 1% в год, причем в сухих местах роста почти нет, а во влажных он в два и более раз быстрее. Озеленение там идет пропорционально количеству дней с температурой выше нуля: их становится на 1,79 суток больше каждый год.

Благодаря западным работам в этой области мы знаем, насколько глобальное озеленение затронуло Россию в целом. Только в 2000–2017 годах площадь листьев в нашей стране выросла на 6,62% (0,757 миллиона квадратных километров). Это очень большие цифры: в мире за то же время этот показатель вырос на 5,3 миллиона квадратных километров, то есть седьмая часть всего прироста пришлась на нашу страну.

Сильнее за это время «позеленел» только Китай, но там шла масштабная программа озеленения. А вот в России процесс зарастания брошенных в постсоветский период земель в XXI веке не только остановился, но и повернул вспять: площадь пашни и пастбищ начала расти. То есть в нашей стране озеленение — процесс непреднамеренный.

Увы, как и с какой скоростью эти процессы идут в российской Арктике, пока остается только гадать. Как отмечает Александр Родин, чья лаборатория имеет несколько перспективных проектов по поводу мониторинга земных процессов из космоса, «к сожалению, у нас сейчас нет ни собственных космических средств, которые бы позволяли такие вещи наблюдать, ни, самое главное, тех, кто строит модели по таким явлениям».

По его словам, пока удел отечественных ученых в подобной области — это либо глубокая кооперация с зарубежными коллегами — и тогда и постановка задач исследования, и его «приборная» часть тоже являются зарубежными — или же работы, связанные с интерпретацией измерений, сделанных на Западе. Родин обозначает их как «достаточно провинциальные работы».

Почему ситуация с глобальным озеленением так важна? В популярной прессе часто отмечается гипотетическое негативное влияние глобального потепления на земную растительность. А научные данные последних лет показывают: первичная продуктивность биосферы в период потепления достигла самого высокого уровня за, как минимум, последние 54 300 лет — причем именно из-за антропогенных выбросов CO2.

Базовые предпосылки, на основании которых «зеленые» активисты призывают бороться с глобальным потеплением, могут быть не вполне верны. По современным данным, в сценарии с ростом выбросов CO2 (сценарий RCP 8.5) к концу XXI века биомасса на планете может вырасти на 50% от значений конца прошлого века. Если выбросы CO2 будут вскоре ограничены, а затем и пойдут на убыль (RCP 4.5), то рост биомассы ограничится 31%.

Подведем итоги. На сегодня Арктика, в том числе и российская, — область самого быстрого изменения климата на планете. Предположительно, это значит, что там быстрее всего в мире выделяются метан и углекислый газ из метангидратов и мерзлотных грунтов. Теоретически от потепления может как-то меняться численность белых медведей и других местных видов крупных животных, но, поскольку у нас их только начали считать, достоверно об этом ничего неизвестно. Вероятно, в российской Арктике также самыми высокими темпами в мире идет наблюдаемый на всех континентах процесс озеленения.

Получается, задачи отечественных ученых в изучении последствий потепления в Арктике пока только в самом начале своего выполнения. Александр Родин резюмирует: «Именно на территории России изменение климата сейчас идет быстрее, чем где-то еще в мире, при этом наши научные компетенции в области его изучения явно недостаточны по сравнению с зарубежными научными группами. Мы здесь становимся очень уязвимы, зависимы от их видения этого вопроса и не имеем возможности ему что-то противопоставить».

Ссылка: https://zanauku.mipt.ru/2020/08/04/poteplenie-v-arktike-kakie-zadachi-ono-stavit-pered-uchenymi/

В статье разрабатываются первые глобальные эмпирически обоснованные оценки риска смертности в результате будущего повышения температуры, вызванного изменением климата. По имеющимся данным сорока стран, авторы оценивают возрастные соотношения «смертность-температура», позволяющие произвести как экстраполяцию в страны без данных, так и прогнозирование на будущее с учётом адаптации. Обнаружены U-образные отношения, в которых экстремальные холод и жара повышают уровень смертности, особенно среди пожилых людей, сглаживающийся как более высокими доходами, так и адаптацией к местному климату (например, надёжными системами отопления в холодном и системами охлаждения в жарком климате). Кроме того, разработан подход с выявленными предпочтениями для возмещения ненаблюдаемых затрат на адаптацию. Авторы объединили эти компоненты с 33 вариантами климатических расчётов с высоким разрешением, которые в совокупности отражают научную неопределённость в оценках будущих изменений температуры. Согласно сценарию с высокими выбросами парниковых газов, среднее увеличение риска смертности оценивается примерно в 3,2% мирового ВВП в 2100 году, при этом современные холодные районы выигрывают, а ущерб особенно велик в сегодняшних бедных и/или жарких районах. По оценке авторов, выделение дополнительной тонны CO2 сегодня вызовет средний ущерб в размере 36,6 долл. США [с вероятным отклонением - 7,8 долл. США, 73,0 долл. США] при сценарии с высокими выбросами и 17,1 долл. США [- 24,7 долл. США, 53,6 долл. США] при умеренном сценарии с использованием учётной ставки 2%, подтверждаемой ставками казначейства США за последние два десятилетия. В глобальном масштабе эти эмпирически обоснованные оценки существенно превышают опубликованные ранее, в которых отсутствовало аналогичное эмпирическое обоснование, что позволяет предположить оправданность такого пересмотра оценочного экономического ущерба от изменения климата.

Ссылка: https://www.nber.org/papers/w27599

Это вывод из заседания дискуссионного клуба "Проблемы деградации многолетнемерзлых пород и обеспечения безопасности объектов в Арктике". Дискуссия проведена Проектным офисом развития Арктики (ПОРА) 14 июля 2020 года в онлайн-формате.

Из-за изменений климата в Арктике обострились проблемы строительства и эксплуатации объектов инфраструктуры на многолетнемерзлых грунтах. Грунты в арктических поселениях теряют свои несущие свойства, на них становится опасно строить новое жилье и объекты инфраструктуры. Авария на резервуаре с топливом ТЭЦ-3 в Норильске привлекла внимание широкой общественности к этой проблеме. Создать на базе ПОРА координационную рабочую группу по криолитозоне Российской Арктики и Субарктики предложил гендиректор Проектного офиса развития Арктики Александр Стоцкий.

"По оценкам ученых к середине XXI века из-за потепления и таяния грунтов может быть повреждено до 70% арктической инфраструктуры. Уже в настоящее время многие инженерные сооружения, конструкции и фундаменты жилых домов теряют свою несущую способность", – констатировал первый заместитель постоянного представителя Республики Саха (Якутия) при президенте России Александр Сафронов.

Он предложил повысить требования к строительным технологиям, разработать "зеленые стандарты" строительства с минимальным воздействием на окружающую среду, принятие программы по обеспечению инженерной безопасности жилых домов и объектов инфраструктуры в Арктике, расширить нормативную базу в части охраны вечной мерзлоты и проведения адаптационных мероприятий, а также принять федеральный закон об охране вечной мерзлоты. Именно так: наступила смена парадигмы. Нужно не бороться с вечной мерзлотой, а научиться на ней строить и жить.

Например, в центральной Якутии среднегодовая температура повысилась на 3,3 градуса. Температура грунтов и глубина протаивания на некоторых грунтах серьезно изменилась. Настало время для мониторинга мерзлоты.

"В Якутске принят закон о рациональном использовании и сохранении мерзлоты. Мы надеемся, что в России будет принят аналогичный закон, осуществление его в одной республике невозможно. Катастрофы случаются из-за отсутствия контроля. А этим процессом вполне можно управлять", – подчеркнул директор Института мерзлотоведения СО РАН Михаил Железняк.

Но исследования и мониторинг вечной мерзлоты в арктических городах уже много лет не проводятся.

"В настоящее время закрыты все мерзлотные станции, – добавил почетный архитектор России, бывший главный архитектор Воркуты Виталий Трошин. – Необходимо возрождать территории геокриологических полигонов для проведения испытаний и создания постоянного мониторинга за состоянием многолетнемерзлых грунтов. Есть перспективы для возрождения Воркутинского мерзлотного центра, который может стать площадкой для исследований".

Но необходимость постоянного мониторинга состояния почвы под строительными объектами сейчас законодательно не закреплена. При этом при проектировании и строительстве необходимо учитывать поведение фундаментов строений в арктических условиях, изменение температур и засоленности грунтов.

"Климатические риски для Арктики настолько важны, что не учитывать их преступно. При этом на данный момент не предусмотрено особых требований к арктическому строительству. Важнейшей составляющей безопасности является не только требования к стройке, но и к эксплуатации объекта. Необходимы системы контроля за фундаментами зданий, построенных в условиях мерзлоты", – подчеркнула исполнительный директор ООО "Научные разработки" Татьяна Красникова.

"Правильное проектирование может позволить избежать последствий – фундамент и надземная часть зданий должны быть адаптированы к изменениям климатических условий, – считает директор НПО "Фундамент" из Норильска Али Керимов. – Также следует минимизировать воздействие на мерзлые грунты при строительстве и получать рекомендации ученых. В городах Арктике разные условия и температура грунта, поэтому необходимо создать систему районирования по мерзлоте".

В обновлении строительных стандартов для Арктики сейчас задействован Институт геотехники и инженерных изысканий в строительстве, также в воссоздании системы мониторинга многолетнемерзлых пород участвует министерство по развитию Дальнего Востока и Арктики.

"Важной предпосылкой к успеху воссоздания системы мониторинга является опора на межведомственный подход, поскольку эта проблематика затрагивает широкий спектр отраслей и хозяйственной деятельности", – подчеркнул завсектором геокриологии Всероссийского НИИ гидрогеологии и инженерной геологии Владимир Дубровин.

В заседании дискуссионного клуба приняли участие более сорока человек, в том числе представители Минразвития Дальнего Востока и Арктики, Института мерзлотоведения СО РАН, Института криосферы Земли СО РАН, Кольского научного центра РАН, Геологического факультета МГУ, Научного центра изучения Арктики, НПО "Фундаментстройаркос", Института исследований и экспертизы Внешэкономбанка. Пакет подготовленных предложений будет направлен в соответствующие государственные органы.

Ссылка: https://www.vesti.ru/article/2429754

Августовский выпуск посвящён тому, как обрабатывается, анализируется и чётко представляется огромный объём информации, собранной сегодня учёными.

О проблеме данных. «Проблема данных» - это неправильное название: при существующем количестве способов сбора такого объёма данных современная наука сталкивается не с одной проблемой, а с несколькими. Где хранить все данные, - только первая из них. Затем что с этой информацией делать? Имея больше информации, чем могла бы тщательно проанализировать группа специалистов в каком-либо отдельном исследовательском проекте, учёные обращаются к машинам, способным сделать это за них.

«Я впервые столкнулся с нейронными сетями в 1980-х годах», - сказал Кирк Мартинес (Kirk Martinez), научный консультант EOS в секции информатики Геофизического союза США (AGU) и профессор Университета Саутгемптона, Великобритания. «Нейронные сети были «биологически вдохновлённым» инструментом создания алгоритмов, которые можно было бы обучить реагировать на определённые входные данные. С тех пор он превратился в часть машинного обучения, каким мы его знаем сегодня».

Исследования изменения климата являются одним из самых ясных мест, где машинное обучение будет иметь решающее значение. «В настоящее время менее 5% доступных данных наблюдений за окружающей средой используется в численных моделях земных систем», - пишут Эми Макговерн и коллеги (Amy McGovern at al.) в “Weathering Environmental Change Through Advances in Artificial Intelligence (AI)”. Последние нововведения в области методов искусственного интеллекта позволят исследователям использовать больше этих данных, но для реализации всего потенциала потребуется междисциплинарное сотрудничество для создания надлежащей инфраструктуры.

Что тогда? Жители Великих равнин США уже получают прогнозы погоды AI, дающие уведомление за 36 часов до града, пишут McGovern et al. AI наносит на карту экологические области в океане, а вскоре он сможет даже расшифровать инопланетные атмосферы, если учёные смогут преодолеть «проклятие размерности».

По словам Мартинеса, машинное обучение станет важной частью анализа данных в науках о Земле и космосе. «Это даёт нам возможность классифицировать изображения и сигналы, с которыми мы бились бы раньше», но мы также должны понимать его ограничения.

Открытия с помощью машинного обучения могут обойтись учёным дорогой ценой. Степень обработки, необходимая для этих алгоритмов, требует огромных затрат энергии, как следствие специалистам необходимы всё более мощные суперкомпьютеры. В статье «Моделирование системы Земли должно стать более энергоэффективным» Ричард Лофт (Richard Loft. Earth System Modeling Must Become More Energy Efficient) пишет об иронии создания значительного углеродного следа в построении климатических моделей, которые говорят нам, что сжигание всего этого углерода влияет на климат. Вместо этого он призывает учёных подавать пример, предлагая несколько способов обдумать - и снизить - энергетические потребности этих систем.

Что касается анализа и интерпретации данных, не пропустите материал Стефани Зеллер и Дэвида Роджерса «Визуализация науки: как цвет определяет то, что мы видим» (Stephanie Zeller and David Rogers “Visualizing Science: How Color Determines What We See”). Они пишут: «Самый эффективный кодировщик визуализации - цвет - остается недостаточно изученным», но здесь они предлагают мастерское представление многих соображений, связанных с передачей данных. Само собой разумеется, изображения, иллюстрирующие их статью, являются чрезвычайно увлекательными.

Есть надежда, что вам понравится этот выпуск, касающийся данных и машинного обучения, и что он заставит задуматься о том, как можно использовать его или улучшить его применение в своей работе.

Ссылка: https://eos.org/agu-news/the-rise-of-machine-learning

Главные темы номера:

• Росгидромет выпустил Обзор состояния и загрязнения окружающей среды в РФ за 2019 год
• ВМО утончила глобальный прогноз температуры на ближайшие пять лет. Росгидромет продолжит проводить климатоохранные мероприятия с учетом новых пятилетних прогнозов ВМО
• 22-й Международный научно-промышленный форум «Великие реки (экологическая, гидрометеорологическая и энергетическая безопасность)» / ICEF-2020

Также в выпуске:

• Заседание Совета по стратегическому развитию и национальным проектам
• Заседание Межведомственной рабочей группы по вопросам, связанным с изменением климата и обеспечением устойчивого развития
• Проект Стратегии развития деятельности РФ в Антарктике до 2030 года
• Президиум РАН утвердил Положение о научном совете РАН по проблемам климата Земли и его состав
• Председатель Правительства утвердил Программу развития угольной промышленности России до 2035 года
• Минэкономики предложило бизнесу проанализировать риски введения углеродного налога
• Россия сократила выбросы парниковых газов до уровня 70% к 1990 году
• Министр природных ресурсов: авария в Норильске могла случиться из-за климатических изменений
• Руководитель Росгидромета: новые острова в Арктике возникают из-за таяния ледников
• Новые публикации в российских и зарубежных научных изданиях
• Научная оценка температурных аномалий в Сибири в 2020 году
• В ООН считают, что 2020 год может войти в пятерку самых теплых в истории наблюдений
• О подготовке МГЭИК сводного шестого доклада об оценке (AR6)
• Специальное заявление ВМО в связи со Всемирным днем океана

  Текст бюллетеня

На фоне оценок возможных финансовых потерь российских экспортеров в связи с планами Евросоюза ввести налог на углеродоемкий импорт активизировалась работа по принятию российского закона о внутреннем углеродном регулировании. Большинство ведомств уже согласовали последнюю версию готовившегося пять лет законопроекта Минэкономики, однако с критикой документа выступают экологи и советник президента РФ по климату Руслан Эдельгериев.

Закон «О государственном регулировании выбросов парниковых газов» должен заложить основу для отчетности компаний о таких выбросах, а также для выработки мер по их снижению. В ходе пятилетней разработки документа в нем то появлялись, то исчезали нормы о введении целевых показателей выбросов для предприятий и экономических механизмов регулирования (сбор за превышение уровня выбросов, квотирование и углеродный рынок, углеродный налог). Как правило, против более жестких формулировок выступал ряд отраслевых министерств и часть бизнеса (в том числе РСПП) — они считали, что избыточные требования утяжелят финансовую и административную нагрузку.

Заключительная версия законопроекта Минэкономики вводит углеродную отчетность для компаний и называет приоритетом поддержку добровольного проектного механизма для бизнеса.

Дополнительные же меры углеродного регулирования могут быть приняты правительством в случае риска недостижения целевых показателей по выбросам.

По итогам прошедшего в конце прошлой недели совещания у вице-премьера Виктории Абрамченко ведомствам было поручено ускорить работу над документами по климатической политике, в том числе представить в аппарат правительства согласования по проекту закона о регулировании выбросов парниковых газов уже к 27 июля.

По данным “Ъ”, законопроект в итоге согласован почти всеми ведомствами, Минфин представил ряд технических замечаний. Однако документ не был поддержан советником президента РФ по климату Русланом Эдельгериевым.

«Без формирования в России системы торговли выбросами, создающей условия для их снижения путем модернизации производств, повышения их энергоэффективности и реализации проектов поглощения парниковых газов, законопроект представляется ущербным для государства»,— сказал советник “Ъ”.

Кроме того, вчера организация «WWF России» направила в аппарат Виктории Абрамченко письмо с критикой законопроекта (есть у “Ъ”). Экологи предлагают вернуть в него положения о рыночных механизмах и более жестких мерах регулирования, в частности о порядке оборота углеродных единиц. В «WWF России» считают, что только добровольных действий компаний по осуществлению проектов недостаточно, должна быть и плата за сверхлимитные выбросы парниковых газов. В «Гринписе России» заявили о поддержке письма коллег, заявив, что «учет и жесткое регулирование выбросов — это единственный эффективный драйвер модернизации российской экономики».

В РСПП, критиковавшем предыдущие версии проекта, нынешнюю, по словам источника в бизнес-ассоциации, находят «своевременной и нужной». Там полагают, что «подтвержденная и верифицированная отчетность должна стать инструментом защиты российских производителей на мировом рынке в условиях углеродного протекционизма». Олег Плужников, возглавляющий климатическое направление в «Деловой России», плюсом проекта называет его необременительности для бизнеса, а минусом — то, что «он не учитывает в полной мере реалии сегодняшнего дня».

Руслан Эдельгериев отмечает, что практически во всех развитых и развивающихся странах приняты решения о введении платы за выбросы углерода как основного экономического инструмента снижения выбросов либо в виде налога или сбора, либо системы торговли выбросами. «При этом страны, которые не вводят такой системы, все равно вынуждают платить за углерод: либо при экспорте своей углеродоемкой продукции, либо при реализации принимаемых на международном уровне секторальных мер углеродного регулирования (первый такой сектор — гражданская авиация)»,— сказал “Ъ” советник президента.

Ссылка: https://www.kommersant.ru/doc/4435261

О том, что необходимо воссоздать государственную систему мониторинга состояния мерзлоты, говорили на дискуссионном клубе, который организовал и проводил Проектный офис развития Арктики. К такому выводу пришли участники дискуссионного клуба «Проблемы деградации многолетнемёрзлых пород и обеспечения безопасности объектов в Арктике». Генеральный директор ПОРА Александр Стоцкий предложил с учётом важности темы и общественного резонанса создать на базе ПОРА координационную рабочую группу по криолитозоне Российской Арктики и Субарктики.

В Арктике из-за изменений климата обострились проблемы строительства и эксплуатации объектов инфраструктуры на многолетнемерзлых грунтах. Задачи обеспечения безопасности требуют воссоздания государственной системы мониторинга мерзлоты для объектов гражданского строительства и корпоративных систем — для промышленных объектов.

Грунты в арктических поселениях теряют свои несущие свойства, на них становится опасно строить новое жилье и объекты инфраструктуры. «По оценкам ученых, к середине XXI века из-за потепления и таяния грунтов может быть повреждено до 70% арктической инфраструктуры. Уже в настоящее время многие инженерные сооружения, конструкции и фундаменты жилых домов теряют свою несущую способность. Для того чтобы переломить эту ситуацию, очень важно повысить требования к технологиям строительства, расширить нормативную базу в части охраны вечной мерзлоты и проведения адаптационных мероприятий. Считаю важным разработку „зеленых стандартов“ строительства с минимальным воздействием на окружающую среду, принятие программы по обеспечению инженерной безопасности жилых домов и объектов инфраструктуры в Арктике, а также принятие федерального закона об охране вечной мерзлоты», — отметил первый заместитель постоянного представителя Республики Саха (Якутия) при президенте РФ Александр Сафронов.

В арктических городах уже много лет не проводят исследования и мониторинг вечной мерзлоты. «В настоящее время закрыты все мерзлотные станции. Необходимо возрождать территории геокриологических полигонов для проведения испытаний и создания постоянного мониторинга состояния многолетнемерзлых грунтов. Есть перспективы для возрождения Воркутинского мерзлотного центра, который может стать площадкой для исследований», — добавил почетный архитектор России, бывший главный архитектор Воркуты Виталий Трошин.

Сейчас законодательно не закреплена необходимость постоянного мониторинга состояния почвы под строительными объектами. «Климатические риски для Арктики настолько важны, что не учитывать их преступно. При этом на данный момент не предусмотрено особых требований к арктическому строительству. Важнейшей составляющей безопасности являются требования не только к стройке, но и к эксплуатации объекта. Необходимы системы контроля за фундаментами зданий, построенных в условиях мерзлоты», — рассказала Татьяна Красникова, исполнительный директор ООО «Научные разработки».

Сейчас наступила смена парадигмы. Нужно не бороться с вечной мерзлотой, а научиться там строить и жить. Настало время для мониторинга мерзлоты. Например, в центральной Якутии среднегодовая температура повысилась на 3,3 градуса. Температура грунтов и глубина протаивания на некоторых грунтах серьезно изменилась. «В Якутске принят закон о рациональном использовании и сохранении мерзлоты. Мы надеемся, что в России будет принят аналогичный закон, осуществление его в одной республике невозможно. Катастрофы случаются из-за отсутствия контроля. А этим процессом вполне можно управлять», — отметил Михаил Железняк, директор Института мерзлотоведения СО РАН.

Изменение температуры и засоленности грунтов, а также поведение фундаментов зданий в условиях Арктики необходимо учитывать при проектировании и строительстве. «Правильное проектирование может позволить избежать последствий: фундамент и надземная часть зданий должны быть адаптированы к изменениям климатических условий. Также следует минимизировать воздействие на мерзлые грунты при строительстве и получать рекомендации ученых. В городах Арктики разные условия и температура грунта, поэтому необходимо создать систему районирования по мерзлоте», — сообщил Али Керимов, директор НПО «Фундамент» из Норильска.

Сейчас проводятся работы по обновлению строительных стандартов для Арктики. В них, в частности, задействован Институт геотехники и инженерных изысканий в строительстве.

В воссоздании системы мониторинга многолетнемерзлых пород деятельное участие принимает Министерство по развитию Дальнего Востока и Арктики.

«Важной предпосылкой к успеху воссоздания системы мониторинга является опора на межведомственный подход, поскольку эта проблематика затрагивает широкий спектр отраслей и хозяйственной деятельности», — подчеркнул заведующий сектором геокриологии Всероссийского научно-исследовательского института гидрогеологии и инженерной геологии Владимир Дубровин.

Ссылка: https://aif.ru/society/ecology/sistema_gosmonitoringa_kak_sledit_za_sostoyaniem_merzloty

Мы изменяем систему Земли с беспрецедентной скоростью, не представляя в деталях последствий. Всё более подробные модели постоянно совершенствуются, но глубокое понимание сохраняющихся неопределённостей по-прежнему отсутствует. Две основные задачи заключены в том, чтобы получить необходимый объём детальной модельной информации и точно предсказать, как антропогенный диоксид углерода СО2 нарушает внутреннюю природную изменчивость климата. Путь к преодолению обоих этих препятствий изложен во всеобъемлющем обзоре, опубликованном в Reviews of Modern Physics Майклом Гилом и Валерио Лукарини (Michael Ghil and Valerio Lucarini) из климатического проекта ЕС «Горизонт 2020» TiPES.

«Мы предлагаем идеи для осуществления гораздо более эффективного моделирования климата, чем позволяет традиционный подход, основанный исключительно на более подробных моделях. И мы показываем, как извлечь из этих моделей гораздо больше информации с более высокими возможностями для прогнозов. Мы считаем, что это важно, оригинально и гораздо более эффективно, чем многие используемые сегодня методы», - говорит Лукарини, профессор математики и статистики в Университете Рединга, Великобритания и в CEN (Center for Earth System Research and Sustainability) Института метеорологии, Университет Гамбурга, Германия.

Такой подход крайне необходим, поскольку современные климатические модели обычно не выполняют две важные задачи. Во-первых, они не могут уменьшить неопределённость в определении средней глобальной температуры на поверхности после удвоения углекислого газа в атмосфере. Это характеристика называется равновесной чувствительностью климата, и по оценкам, произведённым в 1979 году, она лежит в пределах 1,5–4 градусов Цельсия. С тех пор неопределённость выросла: сегодня она составляет от 1,5 до 6 градусов, несмотря на несомненный прогресс в усовершенствовании численных моделей и огромный прирост вычислительных мощностей за последние десятилетия.

Во-вторых, усилия климатических моделей направлены на предсказание «переломных» моментов, возникающих, когда подсистема (т.е. морские течения, ледяной покров, ландшафт, экосистема) внезапно и бесповоротно переходит из одного состояния в другое. Подобные ситуации хорошо документированы в исторических записях и ​​представляют серьёзную угрозу для современного общества. Тем не менее, они не предсказываются высококлассными климатическими моделями, на которые опираются оценки МГЭИК.

Эти трудности основаны на том, что математическая методология, используемая в большинстве климатических расчётов с высоким разрешением, не позволяет адекватно воспроизвести детерминистическое хаотическое поведение или связанные с этим неопределённости при наличии зависящего от времени воздействия.

Хаотическое поведение присуще системе Земли, так как многие физические, химические, геологические и биологические процессы варьируются во временных масштабах от микросекунд до миллионов лет, в том числе образование облаков, осаждение, выветривание, океанические течения, циркуляцию воздуха, влажность, фотосинтез и т.д. Помимо того, возмущение системы обусловлено в основном солнечной радиацией, которая естественным образом меняется с течением времени, а также антропогенными изменениями в атмосфере. Таким образом, система Земли очень сложна, детерминистически хаотична, стохастически возмущена и никогда не находится в равновесии.

«То, что мы делаем, - это, по сути, распространение детерминированного хаоса на гораздо более общие математические рамки, которое предоставляет инструменты для определения реакции климатической системы на всевозможные воздействия, как детерминированные, так и стохастические», - объясняет Гил, профессор в Ecole. Университет Нормале и Университет PSL в Париже, Франция и в Университете Калифорнии, Лос-Анджелес, США.

Фундаментальные идеи не так уж новы. Теория была разработана десятилетия назад, но она очень сложна и требует междисциплинарного сотрудничества экспертов для реализации в климатических моделях. Такие междисциплинарные подходы постепенно появляются, в них участвуют специалисты по климату, а также эксперты в области прикладной математики, теоретической физики и теории динамических систем. Авторы надеются, что обзор ускорит эту тенденцию, поскольку он описывает математические инструменты, необходимые для такой работы.

«Мы представляем самосогласованное понимание изменения и изменчивости климата в чётко определённых рамках. Я думаю, что это важный шаг в решении проблемы. Потому что, прежде всего, вы должны правильно сформулировать её. Мы используем концептуальные инструменты, которые широко обсуждаются в нашей статье, и мы надеемся, что наука о климате и моделирование климата сделают шаг вперед», - говорит Лукарини.

Ссылка: https://phys.org/news/2020-07-climate.html

Европейский союз (ЕС) запустит спутник, который будет отслеживать и наносить на карту выбросы углекислого газа. По этим данным можно будет понять какая страна вредит окружающей среде больше.

Немецкий производитель OHB-System подписал контракт на сумму 445 млн евро для строительства спутниковой сети мониторинга выбросов углекислого газа по всему миру. Эта инициатива нужна для того, чтобы все страны Парижского климатического соглашения могли узнать детальные данные о выбросах.

Космический аппарат планируют запустить в 2025 году. На них установят датчики Sentinels, которые отслеживают все, начиная от повреждений, вызванных землетрясениями, и заканчивая состоянием здоровья основных продовольственных культур.

На спутник также установят несколько датчиков, которые помогут извлечь сигнал и дифференцировать антропогенные источники газа от источников, выбрасываемых в результате природных процессов.

По требованиям Парижского соглашения страны должны запустить спутник или сеть спутников к 2026 году. «Некоторые оптические приборы новые и очень чувствительные, поэтому нам придется следить за развитием устройств и периодически менять их. Но, безусловно, мы обязаны запустить спутники к 2025 году».

Сейчас на орбите находятся шесть спутниковых систем Sentinel, которые, в том числе, следят за выбросами углерода. Устройство OHB-System будет чувствительнее к выбросам и поможет следить за тем, выполняются ли соглашения.

Ссылка: https://phys.org/news/2020-07-climate.html

Все облачные капли на Земле образуются из крошечных частиц в воздухе - аэрозолей. Дополнительные аэрозоли, появляющиеся в результате антропогенной деятельности, продуцируют больше облачных капель, имеющих меньшие размеры. Меньшие, более многочисленные капли в облаках не сталкиваются так эффективно, что приводит к меньшему количеству осадков. Используя комбинацию покадровой спутниковой съёмки и моделирования траектории воздушных масс, авторы показывают, что аэрозоли могут увеличивать количество облаков и продлевать время жизни облачных полей, главным образом в стабильных атмосферных условиях, которые обычно обнаруживаются на западных побережьях субтропических районов с преобладанием страто-кучевых облаков. Долгоживущие облака оказывают более сильное охлаждающее влияние на климат и, следовательно, должны быть правильно параметризованы в атмосферных моделях, чтобы можно было получить точные прогнозы изменения климата.

Предполагается, что антропогенные аэрозоли усиливают планетарное альбедо и частично компенсируют потепление, вызванное накоплением парниковых газов в атмосфере Земли. Аэрозоли могут увеличить покрытие, отражательную способность и время жизни тёплых облаков нижнего яруса. Однако взаимосвязь между временем жизни облаков и концентрацией аэрозоля сложно измерить с помощью спутников, находящихся на полярной орбите. Авторы оценивают две временные шкалы, относящиеся к формированию и «живучести» облаков нижнего яруса в пространственных областях размером 1° × 1° с использованием многолетних геостационарных спутниковых наблюдений, предоставленных системой CERES (Clouds and Earth’s Radiant Energy System). Лагранжевы траектории, охватывающие несколько дней вдоль классической переходной зоны стратус-кумулюс, стратифицированы по аэрозольной оптической толщине и метеорологическим данным. Для облаков, образующихся на относительно загрязнённых траекториях, характерно иметь более низкую интенсивность выпадения осадков, более длительное среднее время жизни и более высокие альбедо и количество облаков по сравнению с незагрязнёнными траекториями. Хотя различия в траекториях жидкой воды оказываются незначительными, находятся прямые доказательства увеличения планетарного альбедо, главным образом, вследствие увеличения концентрации капель и количества облаков, с учётом того, что влияние аэрозоля на количество облаков положительно только для стабильных атмосферных условий. В то время как увеличение доли облаков обычно может быть большим в начале траекторий, вклад описывающего как дополнительные ядра конденсации облаков могут увеличить количество солнечного излучения, отражаемого облаками, эффекта (Twomey effect) оценивается как основной (примерно 3/4) в непрямом радиационном воздействии (форсинге) аэрозоля.

Ссылка: https://www.pnas.org/content/117/30/17591