Климатический центр Росгидромета

Новости

Nature Geoscience: Повторное заболачивание глобальных водно-болотных угодий эффективно снижает основные выбросы парниковых газов 

 

Потери углерода и азота из-за деградации водно-болотных угодий и выбросы метана из затопленных водно-болотных угодий являются важными источниками выбросов парниковых газов. Однако зависимость суммарного обмена от гидротермических условий и целостности водно-болотных угодий остаётся неясной. Используя глобальную базу данных по суммарному обмену парниковыми газами, авторы показали различие характера выбросов CO2, CH4 и N2O в зависимости от гидрологии. Они обнаружили, что суммарные выбросы CO2 из водно-болотных угодий сводятся к минимуму, когда уровень грунтовых вод находится близко к поверхности. Напротив, скорость обмена парниковыми газами достигает пика в условиях затопления и осушения. Экстраполируя текущую тенденцию деградации, авторы оценили, что в период с 2021 по 2100 гг. водно-болотные угодья могут привести к выбросам парниковых газов, эквивалентным примерно 408 гигатоннам CO2. Однако повторное заболачивание водно-болотных угодий может уменьшить эти выбросы, так что радиационное воздействие, вызванное CH4 и N2O, будет полностью компенсировано поглощением CO2. Поскольку баланс парниковых газов с водно-болотных угодий очень чувствителен к изменениям их площади, итоговое воздействие водно-болотных угодий на климат будет зависеть от баланса между их будущими деградацией и восстановлением.

 

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41561-022-00989-0

Печать

Nature Geoscience: Осадочные бассейны снижают стабильность антарктических ледяных потоков из-за обратных связей грунтовых вод 

 

Антарктида сохраняет крупнейший на Земле ледяной щит, который в ответ на потепление климата может потерять ледяную массу и поднять уровень моря на несколько метров. Слой ледяного покрова оказывает решающее влияние на динамическую потерю массы за счёт обратной связи между водными и тепловыми потоками, топографическими воздействиями, деформацией и базальным скольжением. Здесь показано, что осадочные бассейны могут усиливать критические обратные связи, как известно, влияющие на динамику отступления ледниковых щитов. Авторы создали классификацию подледниковой геологии Антарктиды с высоким разрешением, применяя контролируемый метод машинного обучения к геофизическим данным, раскрывая распределение осадочных бассейнов. Гидромеханическое численное моделирование показывает, что во время отступления ледников, где существуют осадочные бассейны, скорость стока подземных вод зависит от скорости потерь льда. Наиболее динамичные ледяные потоки Антарктиды, в том числе ледники Туэйтс и Пайн-Айленд (Thwaites and Pine Island glaciers), имеют осадочные бассейны в своих верхних водосборах. Повышенный сток подземных вод и связанные с ним обратные связи, вероятно, усилят базальное скольжение и повысят уязвимость этих водосборов к быстрому отступлению льда и усилению динамической потери массы.

 

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41561-022-00992-5

Печать

Nature Climate Change: Реакция стока CO2 в торфяниках на потепление чувствительна к сезонным тенденциям потепления 

 

На протяжении тысячелетий торфяники выступали в роли чистых поглотителей CO2, оказывая влияние на глобальное охлаждение климата. Быстрое потепление в северных широтах, где много торфяников, может нарушить их функцию стока СО2. Здесь показано, что чувствительность к потеплению суммарного обмена CO2 в торфяниках меняется по знаку и величине в зависимости от сезона, что приводит к сложным реакциям суммарного поглощения CO2. Авторы использовали многолетние наблюдения за нетто-обменом CO2 в 20 северных торфяниках, чтобы показать, что более тёплое начало лета связано с увеличением суммарного поглощения CO2, в то время как более тёплый конец лета приводит к уменьшению его суммарного поглощения. Таким образом, нетто-стоки CO2 торфяников в регионах, переживающих потепление в начале лета, таких как Центральная Сибирь, с большей вероятностью сохранятся в более тёплых климатических условиях по сравнению с другими регионами. Эти результаты будут полезны для улучшения конструкции будущих экспериментов по изучению потепления и для лучшей интерпретации крупномасштабных тенденций в суммарном поглощении торфяниками CO2 в ближайшие несколько десятилетий.

 

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41558-022-01428-z

Печать

Science Advances: Усовершенствованная имитация потери арктического морского льда в начале XXI века из-за выбросов сжигания биомассы в CMIP6 

 

Механизмы, лежащие в основе десятилетней изменчивости арктического морского льда, активно обсуждаются. Здесь показано, что изменчивость выбросов бореального сжигания биомассы сильно влияет на состояние смоделированного арктического морского льда в мультидесятилетних временных масштабах. В частности, обнаружено, что сильное ускорение сокращения морского льда в начале XXI века в расчётах модели CESM2, связано с повышенной изменчивостью предписанных выбросов бореального сжигания биомассы в рамках Проекта CMIP6 в результате взаимодействия аэрозолей с облачностью в летнее время. Кроме того, авторы утверждают, что более половины зарегистрированного улучшения чувствительности морского льда к выбросам CO2 и глобальному потеплению от CMIP5 к CMIP6 можно отнести к повышенной изменчивости бореального сжигания биомассы, по крайней мере, для модели CESM2. Эти результаты подчёркивают новый вид неопределённости, который необходимо учитывать при включении новых данных наблюдений в модели, а также поднимают вопросы о роли выбросов бореального сжигания биомассы в наблюдаемой потере арктического морского льда.

 

Ссылка: https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abo2405

Печать

Science Advances: Арктическое усиление в океане в условиях потепления климата согласно моделям CMIP6 

 

Температура приземного воздуха в Арктике повышается намного быстрее, чем в среднем по Земному шару, - явление, известное как арктическое усиление. Изменение поверхностного слоя Северного Ледовитого океана может повлиять на климат через его взаимодействие с морским льдом, атмосферой и глобальным океаном, но оно менее изучено. Здесь показано, что верхние 2000 м Северного Ледовитого океана нагреваются в 2,3 раза быстрее по сравнению со средней глобальной скоростью в этом диапазоне глубин, осреднённой за XXI век в сценарии SSP-585 CMIP6. Авторы назвали это явление «Арктическим усилением в океане». Усиленное потепление Северного Ледовитого океана можно объяснить значительным увеличением переноса тепла океаном к полюсу, который в будущем будет по-прежнему превышать потери тепла морской поверхностью. Арктическое усиление как атмосферы, так и океана указывает на то, что Арктика в целом является одним из регионов Земли, наиболее подверженных изменению климата.

 

Ссылка: https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abn9755

Печать

Ъ: «Возникла иллюзия, что если у нас будет достаточно данных, мы сможем решить любую задачу»

 

Ректор «Сириуса» Максим Федоров об этике и искусственном интеллекте

Мировой гигант Microsoft впервые ограничил доступ к своим технологиям искусственного интеллекта (ИИ) — распознаванию изображений и синтезированию голосовых подделок (дипфейков). Это произошло из-за принятия нового стандарта этики в отношении ИИ, согласно которому интересы личности должны стоять выше технологий. Влияние искусственного интеллекта на реальную жизнь активно обсуждается и в среде российских ученых. Один из авторитетных в РФ экспертов в области вычислительных технологий ректор научно-технологического университета «Сириус» Максим Федоров в беседе с “Ъ”, в частности, заявил о необходимости скорейшего внедрения и актуализации недавно разработанного этического кодекса искусственного интеллекта. Вряд ли нас в ближайшее время захватят разумные роботы. Но на вопрос, что можно доверить искусственному интеллекту, а что категорически нельзя, нужно ответить уже сегодня.
Член-корреспондент РАН, специалист в области искусственного интеллекта и вычислительных технологий Максим Федоров руководит научно-технологическим университетом «Сириус». Возглавлял Центр по научным и инженерным вычислительным технологиям для задач с большими массивами данных (Сколтех). До этого — суперкомпьютерный центр в Университете Стратклайд в Глазго, руководил исследованиями в Институте Макса Планка, занимался научной работой в Кембриджском университете, Биологическом центре РАН и Курчатовском институте. Области научных интересов: приложения суперкомпьютерных технологий и машинного обучения; вычислительные технологии для моделирования сложных молекулярных систем, системы искусственного интеллекта для дизайна новых молекул, поиска перспективных биоактивных соединений и конструирования лекарств. Награжден премией Lenovo за содействие в решении глобальных проблем человечества с помощью искусственного интеллекта. Участвовал в разработке рекомендации ЮНЕСКО по этическим аспектам искусственного интеллекта.

— С чем связано оживление дискуссии об этике в области искусственного интеллекта?

— Тема искусственного интеллекта — одна из самых актуальных в современной науке. При этом сегодня обсуждаются вопросы, которые далеко вышли за пределы самих технологий и касаются развития человеческого сообщества в целом. Технологии в сфере искусственного интеллекта появляются быстрее, чем мы успеваем их осмысливать. Мы много этим вопросом (этики ИИ.— “Ъ”) занимались вместе с ректором Сколтеха Александром Кулешовым, который является председателем российского комитета по вопросам этики искусственного интеллекта при Комиссии РФ по делам ЮНЕСКО.
Самый яркий пример последнего времени — дипфейки — генерация изображений и звука с помощью машинного обучения.
Представьте, что вы можете на домашнем компьютере записать и отправить знакомым сообщение, которое человек никогда не произносил. Многие узнали о дипфейках, когда нейронные сети «оживили» портрет Моны Лизы (разработка, в которой, кстати, активно участвовали наши коллеги из Сколтеха). Такие возможности, с одной стороны, захватывают воображение, с другой, требуют разработки целого спектра вопросов в социальном, правовом и этическом поле. Не секрет, что различные технологии больших данных и машинного обучения используются для манипулирования массовым сознанием, а дипфейк — как раз один из мощных инструментов для подобных действий.

— Пару лет назад в Германии был громкий случай, когда бизнесмену позвонил «начальник» и приказал перевести крупную сумму денег на счет. Это был сгенерированный с помощью дипфейка голос. Речь о подобном?

— Экономические преступления — лишь один из вариантов злоупотребления дипфейками. Поэтому сейчас самое время опять вспомнить про недавно разработанный российский этический кодекс в сфере искусственного интеллекта (разработан в рамках национального проекта по Искуственному Интеллекту).
Насколько в принципе этично посылать сфабрикованные изображения друзьям или знакомым? Насколько этично выкладывать это в соцсетях?
Пока мы пытаемся об этом думать, технология распространяется все шире.

— Машинное обучение стало настоящим прорывом для многих областей науки.

— Да, потому что эти технологии позволили решить несколько проблем, которые долгое время считались нерешаемыми. Сначала алгоритмы сделали прорыв в играх. Хотя алгоритм, который в свое время обыграл Каспарова, строго говоря, основан не на данных, а на технологии, которая, по сути, занимается перебором вариантов. Сейчас есть новые подходы, когда мы изначально задаем программе правила игры, а дальше она сама генерирует огромное количество сценариев и учится на них. На этом принципе построена работа программы AlphaGo, разработанной DeepMind, которая обыграла чемпиона мира по игре в го.
Другая важнейшая проблема — распознавание изображений. Над ней специалисты бились много лет, и вдруг на рубеже 2010-х произошел резкий скачок: искусственный интеллект начал это делать лучше, чем человек.
Из-за этого сегодня возникла иллюзия, что если у нас будет достаточное количество данных, мы сможем решить любую задачу,

— А почему это не так? Сегодня физики уже научили нейронные сети ставить диагнозы, искать новые материалы и даже управлять термоядерным реактором в Лозанне, правда, пока в экспериментальном режиме.

— Существует несколько нерешенных фундаментальных проблем. Первая из них известна специалистам как неустойчивость решений сложных нейросетевых алгоритмов. Также качество решений нейросети сильно зависит от качества данных. Фактически машина учится на данных, которые чем-то ограничены. Если вы распознаете кошек среди животных, все будет хорошо до того момента, как у вас появится манул или рысь, которых не было в исходной выборке. Соответственно, система их не опознает.
Реальная жизнь рано или поздно выйдет за контур заданных сценариев, и поэтому ошибки в системах машинного обучения неизбежны.
Тем не менее мы регулярно слышим о суперэффективных, почти идеальных системах распознавания. Однако полностью им доверять очень опасно, потому что мы можем начать их использовать в областях, для которых они не предназначены. Преувеличенная надежда на такие системы в критически важных производствах уже привела, как знают специалисты, к ряду аварий. То есть вопрос о пределах применимости нейросетей сейчас стоит очень остро.

— Можете привести пример?

— Ошибки бывают сплошь и рядом в медицинских приложениях, потому что постановка диагноза основана на конкретной выборке людей. Если вы изучали больных гриппом, а потом появился пациент с ковидом, диагностические системы на основе ИИ будут поначалу давать ошибки просто потому, что в них изначально не заложены соответствующие данные.
Эту проблему невозможно устранить целиком просто потому, что так устроена природа: в ней всегда найдется что-то новое. И это одно из глобальных ограничений для применения подобных технологий.

— Существуют и другие?

— Сейчас возник новый популярный класс киберугроз — закладки через данные. Риски связаны с тем, что результат работы нейросети не описывается аналитически, то есть вы не можете понять, почему система приняла то или иное решение. Ведь что такое обученные нейросети? Это некий алгоритм с триллионами параметров, в котором невозможно разобраться после того, как нейросеть обучена. Изучение нейросетей остается отдельной областью науки, где учреждено огромное количество премий для поощрения тех, кто сможет понять, как они работают.

— Как же тогда там можно разместить закладки и что это такое?

— Можно специальным образом скомпоновать данные, чтобы алгоритм принимал те решения, которые нужны вам. Причем вы можете это сделать открыто на глазах у всех, потому что код открыт.
Это в целом меняет всю философию кибербезопасности, ведь до сих пор все усилия были направлены на поиск закладок в коде, а тут их нет, они прошиты глубже — в самих данных, на которых система учится.
И пока нет технологии, которая позволила бы надежным способом эти закладки отлавливать. Поэтому к открытым датасетам для обучения я отношусь с настороженностью.

— Можно привести примеры, о чем идет речь?

— Профессионалы знают, что можно настроить систему так, что ваш номер машины не будет распознаваться дорожными камерами. Или особым образом нанести на лицо грим, и опять же камеры перестанут вас распознавать. С помощью закладки можно заставлять систему работать по-другому. Например, при кодовом слове или изображении, которое внешне ничем не отличается от других, система начинает работать так, как нужно вам.
Если наложить особую рябь на изображение, которую не видит человеческий глаз, компьютер начнет опознавать его как-то иначе, например считать человека пандой.
Это очень смешно, до той поры, пока такие кибератаки не касаются чего-то серьезного.
Например, закладку можно встроить в алгоритмы управления беспилотным автомобилем: обычно машина останавливается, если «видит» знак STOP, но если на него нанести особый шум, она вдруг ускорится до 150 км/час. В принципе сейчас такую штуку может сделать любой специально подготовленный студент. Так что вопрос новых классов киберугроз чрезвычайно серьезный.

Алгоритм расскажет, как жить

— Проблема, видимо, в том, что человеку хочется доверять новым технологиям, и он с удовольствием перекладывает на алгоритмы ответственность за решения?

— Лень — это механизм, который заложен в нас эволюционно. Это расслабляет, а потом за все приходится платить. Если ты передоверил часть критически важных функций алгоритму, в какой-то момент этим алгоритмом кто-то захочет завладеть.

— Самый яркий пример, когда алгоритмы вмешиваются в жизнь, человека связан с работой китайского социального рейтинга. С помощью сбора больших данных система сама выставляет оценки человеку, определяя его положение в обществе. Человек с низким рейтингом не может устроиться на нормальную работу, купить билет на самолет и так далее. Что вы об этом думаете?

— Китайский, как и любой другой социальный рейтинг, это зло. Причем основная проблема рейтингов сугубо научная. Те, кто их внедряет, плохо знают математику. Что такое рейтинг по сути? Это попытка аппроксимировать сложную социальную, культурную и прочую реальность в некой модели с конечным количеством параметров.
А универсальной модели, которая бы все описывала с помощью конечного количества параметров, до сих пор не существует. Поэтому ошибки в данном случае неизбежны.
Вопрос только в том, когда они произойдут. Вторая проблема — перехват управления. Кто эти рейтинги создает? Кто их считает? Внутри всегда будет находиться программист, сисадмин, другие специалисты. Поэтому рейтинг может очень просто становиться объектом манипуляции Люди, как правило, чувствуют это на подсознательном уровне, и чаще всего к социальным рейтингам в обществе возникает интуитивное отторжение.

— При этом цель рейтинга звучит до боли знакомо: «построение гармоничного социалистического общества».

— Когда говорят, что такие новшества помогут избежать социального взрыва, это не правда. Они только ухудшают ситуацию, потому что усугубляют существующее неравенство и провоцируют недовольство, которое в итоге выльется на эту систему, и ее начнут ломать как изнутри, так и снаружи.

— В Евросоюзе тоже разрабатывали что-то подобное, а в прошлом году запретили применять искусственный интеллект для формирования социального рейтинга человека. Знаете об этом?

— Да, я участвовал в этой дискуссии в свое время на разных международных площадках, в том числе в рамках ЮНЕСКО. И хотя я редко соглашаюсь с коллегами из Евросоюза по целому ряду принципиальных вопросов, в данном случае поддерживаю идею моратория на разработку социальных рейтингов.
В Евросоюзе весьма мультикультуральное общество, и когда специалисты начали разрабатывать модель для рейтингования, предположу, стало понятно, что она становится слишком сложной. Такой сложной, что в принципе не сможет работать.

— В России тоже поднималась дискуссия о необходимости «индекса социальной полезности», не так ли?

— Мы много раз обсуждали этот вопрос на разных уровнях, в том числе с членом Совета при президенте России по развитию гражданского общества и правам человека Игорем Ашмановым. Со стороны экспертного сообщества мы выступаем против социального рейтинга в принципе, потому что это логически порочный и научно не обоснованный подход. Пока, как мне известно, ничего подобного вводить не планируется.

Золотая молекула

— По прогнозам экспертов, к 2025 году 30% новых лекарств будет конструироваться с помощью методов генеративного ИИ. В какой части создания лекарств он применяется чаще всего?

— В основном для поиска молекул-кандидатов лекарств. Это очень трудоемкий процесс, потому что нужно найти из известных сегодня 100 млн молекул одну.
Более того, сегодня можно генерировать и синтезировать новые молекулы, не существующие в природе. Создаются огромные синтетические базы данных, где тоже можно искать кандидатов в лекарства.

— Где хранятся все эти биомедицинские библиотеки?

— На самом деле 100 млн молекул — это не так много, потому что структура молекулы записывается очень небольшим количеством данных. Такую базу можно сохранить на персональном компьютере. Кстати, поэтому больше всего на кибербезопасности повернуты фармкомпании: конкурентам нужно украсть не терабайт, а даже не гигабайт данных. Структура молекулы меньше килобайта, и ее можно набросать на листке бумаги или записать точками и тире.
А вот когда мы говорим о поиске молекул по синтетическим базам данных, то там уже речь идет о миллиардах и даже триллионах единиц, поэтому для такой работы нужно строить отдельные специализированные дата-центры.
В России они есть, но пока здесь мы сильно отстаем от многих технологически развитых стран по инфраструктуре на душу населения.

— Есть ли для специалиста разница, что искать — дорогостоящую молекулу от онкологии или, условно говоря, массовую от респираторного заболевания? В чем разница процесса и где выше шанс найти что-то уникальное, что приносит доход компании?

— Знаете, на чем в основном западные фармкомпании зарабатывают огромные деньги? Не считая борьбы с ковидом, больше всего денег приносят антидепрессанты и прочие волшебные таблетки, потому что они дорогие и люди на них сидят всю жизнь.
То есть маржинальность на дорогостоящем лекарстве от редкого заболевания может быть гораздо выше, но общий объем прибыли, если говорить про американский рынок, приносят нейролептики, антидепрессанты, средства от шизофрении и прочее.
Потому что жизнь на Западе — большое количество стресса, которое накладывается на определенную политику докторов и компаний. На антидепрессанты подсаживают целые слои населения, например топ-менеджеров, высокотехничных профессионалов в разных областях, профессорско-преподавательский состав в университетах. Этот факт широко не афишируется, но в узких кругах он хорошо известен. Стресс тесно связан с философией успеха. Люди все разные, и для счастья кому-то нужно управлять корпорацией, а кому-то ходить каждый день на пруд с удочкой. У нас тоже сейчас маркетологами транслируется универсальный образ успеха, связанный с дорогой машиной и домом в три этажа. В итоге лично я знаю огромное количество несчастных людей в этих домах. И для многих, к сожалению, все, что остается,— волшебные таблетки.

— То есть стартапам лучше искать молекулу для будущего антидепрессанта?

— Все зависит от того, чего хочет стартап: денег, славы или пользы людям. Если денег — нужно искать молекулы, которые в будущем смогут стать блокбастерами (молекулы приносящие миллиардные прибыли), то есть это заведомо не редкое заболевание. Если люди хотят заявить о себе как о команде, нужно брать социально значимое заболевание, тот же туберкулез. Но если хочется очень больших денег, то, выходит, что не стоит заниматься антибиотиками, потому что они применяются разово и на них зарабатывают гораздо меньше. Этот парадокс каждая команда решает по-своему.
Многие стартапы работают на средства благотворительных организаций и частные деньги. Мы знаем примеры, когда богатые люди после анализа ДНК узнают о рисках какого-то заболевания и вкладывают деньги, чтобы найти лечение от них.

— Как выглядит команда для создания нового лекарства с помощью искусственного интеллекта? Кого там должно быть больше — химиков или математиков?

— Это должна быть междисциплинарная команда натурфилософов нового поколения — программисты, биоинформатики, химики, фармакологи. Универсального подхода к разработке лекарств нет. Когда я 15 лет назад начинал заниматься поиском молекул-кандидатов в Кембридже вместе с такими пионерами направления, как Боби Глен, Джонатан Гудман и Питер Мюррей-Раст, мне было очень интересно наблюдать, как устроена работа в западной фарме. Параллельно существовало два отдела: Сomputational drug discovery, где стояли гудящие шкафы с лампочками и сидели программисты в майках и кедах; во втором работали серьезные люди в костюмах, которые обладали химической интуицией и просто рисовали эти новые структуры на бумаге.
То есть отделы искусственного интеллекта и естественного параллельно решали одну и ту же задачу по поиску кандидата на синтез. Это было удивительно.

— Кто выигрывал?

— Процент успеха был одинаковый. У людей где-то даже получалось получше. Надеюсь, что так будет всегда: искусственный интеллект будет помогать естественному, а не наоборот.

— Правильно я понимаю, что у нас до сих пор нет лекарства, которое было бы целиком сделано искусственным интеллектом?

— Это некорректно поставленный вопрос, потому что на рынке уже есть большое количество препаратов, где на каком-то этапе разработки применялся ИИ. А лекарства, которые были бы полностью созданы искусственным интеллектом, при современной регуляторной системе выпустить невозможно. Вы можете найти молекулу-кандидата, «сварить» ее, полностью автоматизировав органический синтез, а дальше все равно нужны эксперименты и клинические испытания.
Технологически можно уже сейчас сделать таблетку полностью автоматизированно, но законом большинства государств вы не сможете ее предложить человеку. И это очень хорошо.
Например, в некоторых странах разрешено проектировать мосты с помощью лицензированного софта и без испытания начинать его строить. Это возможно, потому что механика — наука старая и точная, а человеческий организм все еще остается неизведанной системой.

— За свою карьеру вы успели поработать в самых разных городах и странах – от Воронежа и Москвы до Германии и Великобритании. Где сосредоточен ваш основной интерес сегодня?

— Мой основной интерес сейчас связан с развитием научно- технологического университета «Сириус». Это молодой университет, он был создан в 2019 году по поручению президента РФ как значимая часть непрерывной системы поддержки и развития талантов на Федеральной территории «Сириус». Основные направления исследований сосредоточены в области генетики, редактирования генома растений и животных, трансляционной медицины, робототехники, клинической психологии и искусственного интеллекта. Наши студенты вовлечены в прорывные научно-исследовательские проекты и в решение задач, поставленных российской наукоемкой индустрией. Это очень интересный амбициозный экспериментальный проект, который отвечает на многие вызовы современного общества.


Ссылка: https://www.kommersant.ru/doc/5479249

Печать

ТАСС: Эксперт сообщил, что средняя годовая температура в СЗФО за полвека выросла на 3 градуса

 

По словам ведущего научного сотрудника Главной геофизической обсерватории им. А. И. Воейкова Елены Акентьевой, показатель и дальше будет расти, также увеличится количество осадков

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ, 25 июля. /ТАСС/. Средняя годовая температура на всей территории Северо-Западного федерального округа с середины 1970-х годов выросла на 3 градуса. В перспективе до середины XXI века этот показатель продолжит увеличиваться, сообщила на пресс-конференции ТАСС в понедельник ведущий научный сотрудник Главной геофизической обсерватории (ГГО) им. А. И. Воейкова Елена Акентьева.

"[В сравнении с серединой 1970-х годов] средняя годовая температура на всей территории Северо-Западного федерального округа выросла на 3 градуса. Это, конечно, очень много. Причем, выросла температура и в холодный период, и в теплый, но в холодный гораздо сильнее. Что касается ближайшего окружения Петербурга - допустим, Калининград, Петрозаводск, то выросла зимняя температура примерно на 2,5-3 градуса, очень сильно выросла температура января - в основном на 3 градуса. Летом - чуть меньше: плюс 1 градус [на пространстве] около Петербурга", - рассказала Акентьева.

По словам эксперта, в ГГО имени Воейкова создана единственная в России региональная климатическая модель с прогнозами на середину века и на конец века. В основном, средняя годовая температура на Северо-Западе будет расти и дальше, отметила она. "Прежде всего, зимой она может вырасти на 3-5 градусов, причем, в основном температура будет расти на побережье Северного Ледовитого океана и на северо-востоке. Летом - на 1-3 градуса", - пояснила Акентьева. Вместе с тем, по ее словам, возрастет и количество осадков - как зимних, так и летних, что может привести к росту опасных явлений, таких как сильные снегопады, экстремальные суточные суммы осадков и других. "Волны жары, которые наблюдаются у нас сейчас все чаще, приводят и будут приводить к росту пожароопасности. Все это нужно иметь в виду, когда мы будем реализовывать наш национальный план адаптации к изменению климата", - добавила она.

Последствия для Петербурга

Говоря о возможных последствиях климатических изменений для Петербурга, и.о. заведующего кафедрой климатологии и мониторинга окружающей среды Санкт-Петербургского государственного университета Артем Павловский отметил, что они могут быть абсолютно различными. В их числе он назвал увеличение частоты и повторяемости нагонных наводнений и повышение уровня моря. Так, по приведенным им данным, в XXI веке скорость роста морского уровня в восточной части Финского залива составляет около 4 мм в год, тогда как во второй половине XX века он рос со скоростью 2 мм в год.

Среди сравнительно положительных для Петербурга моментов, связанных с наблюдаемыми изменениями климата, Акентьева отметила сокращение отопительного периода, рост количества теплых дней, увеличение периода навигации по Финскому заливу и по Неве. "Но из-за того, что у нас меньше льда на Финском заливе, происходит разрушение берегов, потому что штормы более сильно могут влиять на прибрежную зону", - добавила она.

"Последствия климатических изменений для Петербурга имеют очень широкий спектр, и они должны быть учтены в документах стратегического планирования нашего города, то есть это Генеральный план, Стратегия социально-экономического развития, различные адресные программы", - сказал Павловский.

 

Ссылка: https://tass.ru/obschestvo/15304933

Печать

Ъ: Невечная мерзлота



Профессор РАН о сложности и необходимости освоения Арктики и Антарктики

Исследователи полярных территорий говорят о том, что климат стремительно меняется, льды тают практически на глазах. Однако проблема не только в том, что их становится все меньше, но и в том, что они меняют свой состав и структуру. Оказывается, «молодые льды» могут ускорить потепление климата. Получается замкнутый круг. Несмотря на все эти сложности и опасности, осваивать Арктику и Антарктику необходимо. Как это сделать в изменяющихся природных и географических условиях, чтобы не нанести вреда человеку и природе? Об этом — наш разговор c Александром Макаровым, директором Арктического и антарктического научно-исследовательского института (ААНИИ), доктором географических наук, профессором РАН.

— Александр, когда и с какими целями создавался ваш институт, какие задачи решал?

— Арктический и антарктический научно-исследовательский институт — преемник Северной научно-промысловой экспедиции при Высшем совете народного хозяйства. Ее создали 4 марта 1920 года для освоения Северного морского пути и прилегающих к нему районов. Помимо обеспечения запросов народного хозяйства российского Крайнего Севера, экспедиция вела геологические изыскания, координировала исследования, проводимые севернее 60-й параллели другими организациями. Начиная с 1920 года полярники на регулярной основе работали в Арктике.

В 1925 году экспедиция была преобразована в Научно-исследовательский институт по изучению Севера, который развивает океанографические, метеорологические, геофизические и географические исследования. В 1929 году на Земле Франца-Иосифа создана самая северная в мире геофизическая обсерватория. В 1930 году НИИ сменил название на Всесоюзный арктический институт и получил статус центрального и руководящего научно-исследовательского центра по всестороннему изучению полярных стран. В 1938 году изменилась структура института — выделены четыре ведущих отдела: ледовый, океанологии, метеорологии и геофизики. Приоритетной задачей стало гидрометеорологическое обслуживание мореплавания по Северному морскому пути. Снова изменилось название — Арктический научно-исследовательский институт.

— Интересно, сколько всего за эти годы прошло полярных экспедиций?

— Более чем за сто лет своей работы институт организовал свыше тысячи арктических экспедиций и 67 экспедиций в Антарктиду. В 1994 году он получил статус государственного научного центра Российской Федерации.

Экспедиции — это тяжелый, но очень важный с научной точки зрения труд. Например, в Антарктике в районе станции Восток сделано одно из важнейших открытий XXI века — в феврале 2012 года специалисты ААНИИ и Горного института пробурили скважину глубиной почти 3800 м и достигли подледникового озера. Получен уникальный керн льда из придонных слоев ледника и образцы замерзшей воды. В результате получены научные данные мирового значения.

Сегодня это ведущий мировой центр по исследованию полярных областей. Он проводит весь цикл работ в высоких широтах в интересах Российской Федерации и коммерческих компаний: от полевых исследований и обработки данных до составления карт и прогнозов. Более ста лет научные подразделения ААНИИ занимаются фундаментальными и прикладными исследованиями климата, процессов в атмосфере, ближнем космосе, морской среде и ледяном покрове. Также институт выступает государственным оператором для организации и осуществления деятельности в Антарктике.

— Какие новые вызовы встали перед институтом сейчас?

— Одна из основных задач нашего НИИ — обеспечение гидрометеорологической безопасности судоходства по Северному морскому пути. В ближайшее время институт должен обеспечить качественными и своевременными прогнозами круглогодичную навигацию не только с востока на запад, но и с запада на восток, чего ранее никогда не делалось.

Глобальное потепление климата приведет к увеличению опасных ледовых явлений на трассе Севморпути.

В этой связи институт проводит большую работу для повышения точности и оперативности предоставляемых прогнозов.

— Насколько серьезен этот процесс потепления? На сей счет до сих пор ведутся споры в ученом мире…

— Он более чем серьезен. За последние полвека произошли колоссальные изменения ледяного покрова, площадь которого каждое десятилетие уменьшается примерно на 13,5%. В летний период площадь льда сократилась на 2,7 млн кв. км, что сравнимо с Гренландией. Зимой эта цифра составила 800 тыс. кв. км. Все меньше так называемого древнего льда толщиной более 3 м — теперь в среднем толщина льда не превышает 2 м. Вместе с тем лед стал формироваться гораздо быстрее — всего за несколько недель. В результате количество опасных ледовых явлений год от года только увеличивается. Задача института — четко и оперативно прогнозировать эти изменения и предупреждать о возникновении опасных явлений на трассе Севморпути.

— Какие проекты и разработки помогают решать эти задачи?

— Ключевой проект в Антарктиде сегодня — это строительство нового комплекса на станции Восток. Она основана в 1957 году, и сейчас это единственная российская внутриконтинентальная антарктическая станция. Действующий зимовочный комплекс построен еще в 1970-х годах, и бытовые условия в нем весьма скромные.

Кроме того, постройки уже полностью занесены снегом, полярники живут и работают практически внутри антарктического ледника — им приходится прокапывать проходы в снегу между сооружениями.

Новый модульный зимовочный комплекс по размерам сопоставим с пятиэтажным домом на пять парадных…

— Сразу видно, что мы общаемся с петербуржцем…

— Это неистребимо. В пяти модулях предусмотрены служебные и жилые помещения, медицинский блок с операционной, стоматологическим и рентген-кабинетом, барокамерой, кают-компания с бильярдом и кинозалом, спортзал и сауна. Общая площадь помещений составит почти 2 тыс. кв. м. Станция размещена на 36 опорах высотой 3 м — это убережет ее от занесения снегом на многие годы.

Проектом предусмотрены самые современные технические решения, в том числе в части энергосбережения, а все системы будут иметь двойное или тройное резервирование. Запаса топлива и продуктов хватит на два года. На новой станции будут проживать и работать 15 человек во время зимовки и 35 человек в сезон.

В прошлом году началось активное строительство нового комплекса. Для этого ААНИИ в рамках 67-й Антарктической экспедиции провел беспрецедентную по масштабам и сложности операцию по доставке всего необходимого для стройки в центр Антарктиды. Сначала грузы судами доставляли на прибрежную станцию «Прогресс», а потом санно-гусеничными походами, которые проходили около 1500 км только в одну сторону, до станции Восток. За сезон выполнили 13 таких походов.

— Все-таки труд полярников — это что-то героическое!

— Вы правы! Но хотелось бы поменьше героизма. И новый комплекс позволит в безопасных и комфортных условиях продолжать работы и начинать новые исследования. Первые модули планируем запустить уже до конца этого года. Это позволит вести внутренние работы зимой, что ускорит строительство. В ближайшем сезоне продолжим завозить новые модули и начнем их сборку. Работы идут по графику, и ввод всей станции в эксплуатацию должен состояться в конце 2024 года.

— Знаю, в институте уже много лет ведется работа по изучению ледяных покровов…

— В том числе ледовых нагрузок на суда. Одна из первых успешных операций такого рода — в 1953 году, когда институт организовал экспедицию по спасению из ледового плена сотен судов на реке Лене. А в 1955 году в институте создан первый в мире ледовый опытовый бассейн, в котором исследуются ледовые нагрузки на сооружения и корпуса судов.

Кроме того, наш институт становится центром создания Национальной системы мониторинга многолетней мерзлоты.

Две трети территории РФ, а это более 11 млн кв. км, составляет многолетняя мерзлота. Это огромная площадь. Ученые немало знают о том, как протекают процессы в криолитозоне. Но с учетом климатических изменений этих данных уже недостаточно.

Многолетнемерзлые породы неоднородны и изменчивы, их состояние зависит от температуры, атмосферных осадков, растительности. Но при этом мерзлота влияет на береговую линию, рельеф, а также способна усугубить глобальное потепление.

— Каким образом?

— В таких грунтах содержится вдвое больше углерода, чем во всей атмосфере планеты, который высвободится при таянии вечной мерзлоты. Сегодня многолетнемерзлые грунты служат основанием для множества зданий и инфраструктурных сооружений, линейных объектов, таких как газо- и нефтепроводы. Все эти объекты могут пострадать при таянии мерзлоты, что может нанести значительный экономический и экологический ущерб, не говоря уж об опасности для жизни людей.

Наблюдения специалистов Арктического и антарктического НИИ доказали, что на бoльшей части арктической зоны РФ мерзлота разрушается, за 20–30 лет ее температура увеличилась на 0,5–2 °C. Во многих районах мерзлота протаивает все глубже, ее толщина сокращается, как и площадь распространения. А рост осадков из-за глобального потепления только ускорит этот процесс.

— А что будет представлять собой ваша система мониторинга и что она даст?

— Базовым элементом создаваемой системы станут 140 пунктов мониторинга, которые разместят на базе функционирующих гидрометеорологических станций и обсерваторий Росгидромета. На них будут обустроены скважины глубиной до 30 м для автоматических измерений температуры мерзлоты на разных горизонтах.

Также в институте появится и Центр мониторинга, который будет собирать, обрабатывать и анализировать данные. На их основании специалисты ААНИИ подготовят обзоры, а также оценят возможные последствия изменений в многолетнемерзлых породах для окружающей среды и социально-экономической сферы, которые предоставят в органы власти и заинтересованным организациям.

Наши сотрудники уже начали инспекцию первых арктических метеостанций, чтобы со следующего года приступить к созданию пунктов наблюдения.

В этом году мы сможем обследовать около 40 таких пунктов. Комплексная система наблюдений на всей территории России должна заработать в 2025 году.

Система позволит быстро получить важные данные о том, где изменения наиболее критичны, где необходимы более детальные исследования. Территории, вызывающие беспокойство, должны будут обследоваться более тщательно.

— А что такое система «Север»?

— Это автоматизированная ледово-информационная система, созданная ААНИИ в 1980-х годах для мониторинга гидрометеорологической и ледовой обстановки и обеспечения арктических морских перевозок. Она обеспечивает безопасность и эффективность морских операций в Арктике. Система основана на спутниковом мониторинге гидрометеорологической информации, обработкой которой занимается специальный информационно-аналитический центр ААНИИ.

Среди ее задач круглогодичный мониторинг ледовых и гидрометеорологических условий в Северном Ледовитом океане, в замерзающих морях умеренных широт и в Южном океане. А также обеспечение обработанными данными, экспертными оценками, расчетами и прогнозами, другой оперативной и прогностической информацией научно-исследовательских учреждений, министерств и ведомств, администрации Севморпути, пароходств, штабов морских операций, ледоколов и судов. На основе этих данных, например, готовят ледовые карты, прогнозы и навигационные рекомендации.

До конца 1990-х годов практически вся информация центра «Север» готовилась в бумажном виде, а данные получались преимущественно с помощью авиации. В 2004–2006 годах проведена глубокая модернизация, созданы основные аппаратно-программные средства. Авиаразведку заменили данные со спутников, хотя наблюдения с гидрометеорологических станций и судов используются как вспомогательные. Ключевым элементом системы стал программный комплекс «Автоматизированная система диспетчеризации и управления технологическими процессами». Он не только поддерживает связь между элементами системы, обеспечивает прием и обработку поступающих данных, но и оповещает внешних и внутренних пользователей о подготовленной для них информации.

Модернизация «Севера» должна увеличить точность метеорологических, ледовых и гидрологических прогнозов, а также повысить степень автоматизации. Старая система уже не способна обобщать быстро растущие объемы первичной информации и обрабатывать их в реальном времени.

— Слышала об уникальной ледостойкой платформе «Северный полюс», которая недавно вошла в состав вашего флота. Что это такое и чем отличается от традиционных станций и судов?

— Для первой полярной экспедиции норвежский исследователь Фритьоф Нансен в 1893 году построил специальное деревянное судно «Фрам» («Вперед»), которое дрейфовало вместе со льдами три года. Первой научно-исследовательской станцией, дрейфующей именно на льду, стала экспедиция Сторкера Сторкерсона, которая началась в апреле 1918 года и завершилась в октябре того же года.

Уже в начале прошлого века ученые поняли, что необходимо непрерывное детальное изучение Арктики и отдельные посещения полюса не могут обеспечить систематических наблюдений за льдами и погодой в высоких широтах, без которых было не обойтись ни тогда, ни сейчас. Проведение стационарных наблюдений с помощью дрейфующих станций советские ученые обсуждали уже в 1929 году.

А первая такая станция появилась в рамках Высокоширотной воздушной экспедиции, которая началась 21 мая 1937 года. Тогда на станции остались четверо полярников во главе с Иваном Папаниным. Станция просуществовала 274 дня, но из-за разрушения льдины потребовалась экстренная эвакуация полярников.

— Известная страница в нашей полярной истории…

— Именно так. С 1954 года и до 1991 года в Северном Ледовитом океане постоянно работали одна или несколько советских дрейфующих станций. Они могли существовать автономно около полугода, но потом требовалось снабжать их свежими продуктами, производить замену личного состава.

Кроме того, разрушения льдин, где находились станции, участились. По этой причине в 2013 году пришлось досрочно завершить работу дрейфующей станции «Северный полюс-40».

Динамические процессы в ледяном покрове стали гораздо более интенсивными, вероятность разломов льдин крайне увеличилась. С 2000-х годов не удалось организовать на льдах ни одной станции, которая бы проработала более года — с 2003 по 2010 год пришлось эвакуировать пять. А затем просто не получалось найти подходящую и прочную льдину. Даже сезонную дрейфующую станцию, которая проработала всего четыре месяца, в 2015 году пришлось досрочно свернуть. Эта обстановка стала одним из основных факторов в решении о постройке ледостойкой самодвижущейся платформы (ЛСП).

— Правильно ли я понимаю, что этой платформе ничего не страшно?

— Корпус судна может выдерживать довольно серьезные нагрузки на сжатие. Над этим долго трудились наши специалисты. Также платформа позволит существенно сократить расходы на организацию экспедиций, а жизнь и работа ученых станут гораздо комфортнее, не говоря уже о безопасности. При подготовке технического задания для строительства этого судна в Арктическом и антарктическом НИИ обобщили наш уникальный опыт проведения исследований и эвакуации дрейфующих полярных станций. Конструкция платформы оптимальна для долговременного базирования научно-исследовательских лабораторий и проведения очень широкого спектра работ при минимальной строительной и эксплуатационной стоимости.

Ледостойкая самодвижущаяся платформа «Северный полюс» позволит вести круглогодичные исследования в высоких широтах Северного Ледовитого океана. Она спроектирована так, чтобы совершать длительные дрейфы в ледяных массивах. Запасов продуктов хватит на год, а топлива на два.

При этом прибывать к месту дрейфа и возвращаться назад она будет своим ходом.

— А как она будет выглядеть?

— Судно имеет уникальную форму корпуса, выбранную после многочисленных испытаний в ледовом бассейне ААНИИ. Корпус устойчив к сжатию льдов, но при этом позволяет разместить максимум оборудования и припасов.

На платформе оборудуется 15 лабораторий, вертолетная площадка для тяжелых вертолетов типа Ми-8АМТ. На этом судне в безопасности и с комфортом будут работать и проживать 14 членов экипажа и 34 научных сотрудника. Также платформа позволяет организовать временные лаборатории и лагеря прямо на льду. Часть исследований можно начать проводить непосредственно в Арктике в научных лабораториях на борту судна. Но самое важное — ЛСП станет для полярников уютным и безопасным домом.

— Знаю, испытания платформы уже прошли в Финском заливе. Не было ли каких-то неожиданностей?

— Первые ходовые испытания прошли в мае, и они были успешными. В июне были контрольные ходовые испытания. Была протестирована работоспособность вертолетного комплекса, отработана посадка на борт. В свой первый рейс в Центральную Арктику судно отправится в середине сентября 2022 года. Экспедиция «Северный полюс-41» на борту нового научно-исследовательского судна «Северный полюс» продолжит легендарную программу отечественных дрейфующих полярных станций.

 

Ссылка: https://www.kommersant.ru/doc/5479075

Печать

Nature Climate Change: Строгий контроль эффективного радиационного воздействия за счёт пространственного распределения поглощающего аэрозоля  

 

Ожидается, что в ближайшие десятилетия пространственная структура антропогенного аэрозоля резко изменится, и глобальный состав аэрозоля станет относительно более поглощающим. Тем не менее, климатическому воздействию этой изменяющейся пространственной структуры уделялось относительно мало внимания, в частности его воздействию на глобальное среднее эффективное радиационное воздействие. Здесь, используя модельные эксперименты, авторы показали, что эффективное радиационное воздействие поглощающих аэрозолей сильно варьируется в зависимости от их местоположения, что обусловлено быстрой корректировкой облаков и циркуляции. Эти эксперименты генерируют положительное эффективное радиационное воздействие в ответ на аэрозольное поглощение в средних широтах и ​​большинстве тропических регионов, а также сильную «горячую точку» отрицательного эффективного радиационного воздействия в ответ на аэрозольное поглощение над тропической западной частью Тихого океана. Кроме того, эти разнообразные реакции могут быть надёжно связаны с изменениями в атмосферной динамике и подчёркивают важность «эффекта аэрозольной структуры» для переходного воздействия регионального аэрозоля от сжигания биомассы.

 

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41558-022-01415-4

Печать

Nature Communications: Уменьшение альбедо поверхности означает растущую роль облаков в образовании талой воды Гренландского ледяного щита 

 

Облака регулируют поверхностный энергетический баланс Гренландского ледяного щита за счёт конкурирующих эффектов затенения коротковолнового и улавливания длинноволнового излучения. Однако относительная важность этих эффектов в пределах узкой зоны абляции Гренландии, где образуется почти весь сток талой воды, остаётся плохо оцененной. Здесь использовано машинное обучение с целью объединения спутниковых наблюдений MODIS, CloudSat и CALIPSO для оценки радиационного облачного эффекта с высоким разрешением. Для периода 2003–2020 гг. обнаружено, что изменение облачности на 1% оказывает незначительное влияние (±0,16 Вт м−2) на летние суммарные радиационные потоки в зоне абляции, поскольку эффекты потепления и охлаждения облаков компенсируются. Однако к 2100 г. (сценарий SSP5-8.5) радиационные потоки в зоне абляции станут более чем в два раза более чувствительными (±0,39 Вт м−2) к изменениям облачности из-за снижения альбедо поверхности. Таким образом, точное представление облаков будет приобретать всё большее значение для прогнозирования вклада Гренландского ледяного щита в глобальное повышение уровня моря.

 

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41467-022-31434-w

Печать