Климатический центр Росгидромета

Новости

Число российских суперкомпьютеров в мировом Топ-500 выросло впервые за 5 лет

Впервые за несколько лет количество российских суперкомпьютеров в мировом рейтинге выросло. Предыдущий летний рейтинг Топ-500 зафиксировал самый низкий показатель с 2006 года. Подъем в рейтинге обеспечил суперкомпьютер Sbercloud Christofari, который с ходу занял 29 позицию в мире.

В тридцатке сильнейших в мире

Согласно данным мирового рейтинга суперкомпьютеров Топ-500, в его последнюю 54 редакцию от ноября 2019 г. вошли три российских вычислительных комплекса. На 29 строчке разместился дебютант мирового Топ-500, суперкомпьютер Christofari, представленный Sbercloud (Сбербанк) всего две недели назад.

На позиции под номером 107 разместился суперкомпьютер «Ломоносов-2» вычислительного центра МГУ, долгое время возглавлявший рейтинг топ-50 мощнейших компьютеров России и СНГ. В предыдущей – 53 редакции мирового рейтинга Топ-500 за июль 2019 г, «Ломоносов-2» занимал 93 позицию.

Строчку под номером 465 в новейшем Топ-500 заняла система Cray XC40, установленная в Росгидромете. В предыдущей редакции Топ-500 этот суперкомпьютер находился на 364 месте.

Таким образом, позиция России впервые за несколько редакций Топ-500 значительно улучшилась – как по количеству систем в рейтинге, так и по суммарной мощности представленных систем.

Christofari и другие участники Топ 500 из России

Несмотря на недавний официальный анонс самого мощного российского суперкомпьютера Christofari, некоторые подробности о его архитектуре и производительности стали известны лишь сегодня из описания на сайте Топ-500. Система, созданная специалистами Сбербанка и Sbercloud в содружестве с Nvidia, выполнена на базе 24-ядерных процессоров Xeon Platinum 8168 с тактовой частотой 2,7 ГГц и графических ускорительных модулей Nvidia DGX-2.

top5004.jpg
Тройка российских суперкомпьютеров в новейшем топ500

Количество вычислительных ядер в системе Christofari в настоящее время составляет 99,6 тыс. (суммарно по процессорным и графическим чипам), при этом общий объем установленной памяти равен 115,2 тыс. ГБ. В качестве межузлового интерконнекта используется высокопроизводительная технология Mellanox InfiniBand EDR.

Система работает под управлением ОС Ubuntu 18.04.01, с использованием компиляторов Nvidia NVCC 10 и Intel Composer XE, математических библиотек Intel MKL и Nvidia CUDA BLAS, а также библиотеки интерфейса обмена данными OpenMPI-3.1.4-cuda.

Производительность суперкомпьютера Christofari в тестах Linpack зарегистрирована в итоговых данных Топ-500 на уровне 6,669 петафлопс, теоретическая пиковая производительность – на уровне 8,789 петафлопс.

Для сравнения: занимающий 107 строчку мирового рейтинга российский суперкомпьютер «Ломоносов-2», созданный компанией «Т-Платформы», выполнен на 14-ядерных процессорах Xeon E5-2697v3 с тактовой частотой 2,6 ГГц и 12-ядерных процессорах Intel Xeon Gold 6126 с тактовой частотой 2,6 ГГц, а также с применением графических ускорителей Nvidia K40m/P-100 (64 384 вычислительных ядер в сумме). В качестве интерконнекта используется шина Infiniband FDR, в качестве программной обвязки – ОС Linux с компилятором GCC, библиотеками MKL, cuBLAS и OpenMPI-1.10.7. Производительность системы зарегистрирована на уровне 2,478 петафлопса (теоретически на пике до 4,946 петафлопс).

Занимающий 465 строчку в новейшем Топ-500 суперкомпьютер Росгидромета на базе платформы Cray XC40-LC после последней модернизации, проведенной компанией «Т-Платформы» в ноябре 2018 г. включает 976 вычислительных узлов с двумя процессорами Intel Xeon E5-2697v4 и 128 ГБ оперативной памяти на узел с общей производительностью в 1293 Тфлопс (всего 35 136 вычислительных ядер). Вычислительная мощность суперкомпьютерной системы Росгидромета заявлена на уровне 1,2 петафлопс (до 1,29 петафлопс на пике).

Российские взлеты и падения в мировом Top 500

Рекордное число российских суперкомпьютеров было представлено в редакции Топ-500 за июнь 2011 г., когда в него вошли 12 отечественных систем, с общей вычислительной мощностью 2,277% от суммарной производительности рейтинга.

Далее последовал спад: в рейтинге ноября 2011 г. осталось всего пять российских систем. Следующий подъем был зарегистрирован в Топ-500 ноября 2014 г., где от России в топ вошло девять систем. Тогда «Ломоносов-2» занимал 22 строчку мирового списка, при этом Россия по количеству систем делила 7-10 места с Южной Кореей, Индией и Австралией.

С 2014 г. число российских суперкомпьютеров в мировом топе составляло от трех до пяти систем, пока по результатам июля 2019 г. не снизилось всего до двух систем – самый низкий рейтинг страны с ноября 2006 г. Сегодня в Топ-500 также входят некоторые зарубежные системы, созданные российскими компаниями.

Глобальный суперкомпьютерный рынок: тренды и перспективы

В последней редакции Топ-500 значительным образом укрепилась позиция Китая. ПО числу входящих в рейтинг систем страна лидирует с огромным отрывом: 228 суперкомпьютеров, или 45,6% всего списка. Системы из США, в свою очередь, представлены 117 комплексами (23,4%), однако они в сумме демонстрируют большую суммарную производительность – 37,1 % от суммарной мощности топ500, против 32,2% в сумме у всех систем из Китая.

Третье место в зачете рейтинга по странам у Японии с ее 29 системами, далее располагается Франция (18), Германия (16), Голландия (15), Ирландия (14) и Великобритания (11).

Пятьсот самых мощных суперкомпьютеров планеты обладают суммарной мощностью 1,65 экзафлопс (1018, квинтиллионов, или миллион триллионов операций с плавающей запятой в секунду). Минимальная производительность для входа в рейтинг выросла до 1,14 петафлопс, хотя еще полгода назад для этого было достаточно 1,02 петафлопс.

Десятка лидеров рейтинга за полгода не изменилась: первые две строчки принадлежат американским системам Summit и Sierra производства IBM на процессорах Power9 и ускорителях Nvidia Tesla V100 (148,6 петафлопс и 94,6 петафлопс соответственно). Тройку лидеров замыкает китайская система Sunway TaihuLight производительностью 93,0 петафлопс на процессорах Sunway SW26010.

Китайское доминирование в рейтинге отражено числом вошедших в него систем китайского производства: 174 от Lenovo, 71 от Sugon и 65 от Inspur. Cray, недавно приобретенная HPE, находится лишь на четвертой строчке с 36 системами, на пятом – собственно HPE с 35 системами.

top5001.jpg
Лидеры топ500. Вендоры, суммарная производительность

По-прежнему безоговорочным лидером на процессорном уровне остается Intel – на ее чипах (преимущественно Xeon и Xeon Phi разных поколений) собраны 470 из всех 500 систем рейтинга. IBM занимает второе место с 14 системами, десять из которых собраны на чипах Power, четыре на чипах Blue Gene/PowerPC. Чипы AMD представлены в рейтинге тремя системами. Пока что в списке нет ни одной системы на чипах Arm, но они ожидаются ближе к 2021 г.

top5002.jpg
Лидеры топ500. Вендоры, суммарное число систем

Среди поставщиков ускорителей в рейтинге доминирует Nvidia: 136 из 145 систем списка оснащены ее акселераторами. Полгода назад рейтинг включал только 134 системы с ускорителями.

Ссылка: https://www.cnews.ru/news/top/2019-11-19_chislo_rossijskih_superkompyuterov

Печать

Как изменения климата уже влияют на здоровье человека

Более 100 экспертов – врачей, климатологов и экономистов провели подобное масштабное исследование и рассмотрели 41 показатель. Исследование проведено британским проектом The Lancet Countdown (Отслеживание прогресса в области здравоохранения и изменения климата). Основные выводы, включенные в отчет, заключаются в следующем. Изменение климата создает экстремальные тепловые волны, которые являются причиной теплового облучения. Это особенно опасно для пожилых людей, которые живут одни в квартирах, которые легко перегреваются. В 2018 году по миру было зафиксировано 220 миллионов излучений тепловыми волнами, что побило рекорд в 2015 – тогда их было 209 миллионов. Приведены оценки потенциальных глобальных потерь рабочего времени в различных секторах экономики из-за жары в 2000-18 годах. Изменение климата увеличивает риски заражения вирусом денге, который передается комарами Aedes aegypti и Aedes albopictus. Это связано с рядом факторов, включая колебания высоких и низких температур за сутки. 9 из 10 "самых комфортных" лет для распространения этого вируса пришлись на последнее десятилетие. Фермерам приходится беспокоиться не только о засухе, но и о вредителях, которые переходят в новые регионы из-за изменения климата. Показатели урожая и ВВП падают. В 2018 году мир потерял 166 миллиардов долларов США из-за экстремальных погодных условий. Вывод ученых: Если не удастся сократить выбросы парниковых газов, это приведет к еще большему вреду: ухудшение здоровья человечества, повышение смертности и ослабление взаимосвязанных систем Земли.

Ссылка: https://www.wired.com/story/how-the-climate-crisis-is-killing-us/

Отчет доступен по ссылке: https://www.thelancet.com/journals/lancet/article/PIIS0140-6736(19)32596-6/fulltext

Печать

США используют инновации с целью сокращения вредных выбросов

Государственный секретарь США Майк Помпео объявил 4 ноября о том, что Соединенные Штаты официально инициировали выход из Парижского соглашения об изменении климата, пообещав, что страна продолжит сокращать выбросы, не ставя под угрозу экономический рост.Соединенные Штаты являются мировым лидером по сокращению выбросов. В период с 2005 по 2017 гг. нетто-выбросы парниковых газов в США снизились на 13 процентов, хотя, согласно статистике, экономические показатели США выросли более чем на 19 процентов. Этот успех во многом обусловлен разработкой и внедрением инновационных энергетических технологий, включая ядерную энергию, сланцевый газ, технологии трансформационного угля, возобновляемые источники энергии, аккумуляторы и повышенную энергоэффективность. “Соединенные Штаты сокращают все виды выбросов, даже в то время, как мы развиваем нашу экономику и обеспечиваем доступ наших граждан к доступной энергии. Мы дали свободу нашим энергетическим компаниям внедрять инновации и конкурировать, и наши выбросы углерода резко сократились, – сказал Помпео, – Мы продолжим работать с нашими глобальными партнерами в целях повышения устойчивости к последствиям изменения климата и подготовки к стихийным бедствиям и реагирования на них”.

Ссылка: https://share.america.gov/ru/сша-используют-инновации-с-целью-сокр/

Печать

Кембриджский словарь: слово года - «upcycling»

Слово «upcycling» (производство новых вещей путем переработки старых) стало словом 2019 года по версии словаря Кембриджского университета. Именно «upcycling» стало лидером по запросам пользователей интернета. Впервые это слово появилось в словаре в 2011 году. За это время частота его поиска уввеличилась на 181%. Эксперты объясняют это возросшим вниманием жителей Земли к изменению климата на планете. «Утилизация — это конкретное действие, которое человеку по силам и которое может изменить ситуацию с климатом», — сообщила глава издательского отдела Кембриджского словаря Вендалин Николс. Слово «upcycling» опередило другие термины, связанные с экологией. Например, «carbon sink» — поглотитель углерода, такой как лесной массив, и «compostable» — биоразлагаемый.

Ссылка:https://yandex.ru/turbo?text=https%3A%2F%2Frusplt.ru%2Fnews%2Fkembridjskiy-slovar-slovo-686066.html

Печать

Science: Наблюдение как морской лед Арктики медленно исчезает

Исследователи определили то, что они называют «последней ледяной зоной», 2000-километровый участок океана к северо-западу от Гренландии, где летний ледяной покров Арктики может сохраняться ещё несколько десятилетий. Как сообщается в журнале Geophysical Research Letters, площадь морского льда в Северном Ледовитом океане сократилась в среднем более чем на треть с 1984 по 2018 гг. Только в двух частях «последней ледовой зоны» - на одном участке непосредственно к северу от Гренландии и в ещё одной полосе, расположенной более чем в 1300 километрах к западу вдоль самых северных островов Канады, - почти весь год сохраняется покрытие морским льдом, говорят исследователи. В отличие от остальной части Северного Ледовитого океана, толщина льда в этих двух регионах достигает максимум 4 метров или около того. Но новый анализ авторов исследования также показывает, что потери льда там происходят в два раза быстрее, чем где-либо ещё в Северном Ледовитом океане. Учёные утверждают, что эти две области постоянного (на данный момент) морского льда могут быть последними северными ареалами, где дикие животные, выживание которых в значительной степени зависит от наличия морского льда, такие как белые медведи, моржи и нарвалы, могут существовать в условиях потепления.

Ссылка: https://www.sciencemag.org/news/2019/11/watch-arctic-s-sea-ice-slowly-disappear

Печать

Nature Scientific Reports: Антропогенный аэрозоль ведёт к неопределённости в будущих усилиях по смягчению последствий изменения климата

Парижское соглашение 2015 года установило цель не допустить рост глобальной средней температуры поверхности более чем на 2 градуса Цельсия по отношению к её доиндустриальному уровню. Это амбициозная цель, которая потребует существенного снижения уровня выбросов долгоживущих парниковых газов. Представленная работа обеспечивает математическую основу (на базе результатов современных климатических моделей) для расчёта выбросов парниковых газов согласно предписанным сценариям, соответствующим цели Парижского соглашения. Уникальность работы заключается в том, что, стартуя с временных рядов глобальной средней температуры поверхности, эффективно рассчитываются выбросы, допустимые для достижения вышеупомянутой цели, что делает эту работу мощным ресурсом для политиков. Результаты работы показывают, что в ближайшие годы выбросы аэрозоля играют большую роль в определении допустимых выбросов парниковых газов, которые ограничат будущее потепление двумя градусами, однако в долгосрочной перспективе при любых разумных сценариях аэрозолей требуется резкое сокращение выбросов парниковых газов. При больших будущих выбросах аэрозолей, аналогичных сегодняшним, чтобы ограничить потепление до 2°C, эмиссия парниковых газов должна быть сокращена на 8% к 2040 г. и на 74% к 2100 г. При более вероятном сценарии с низким аэрозолем выбросы парниковых газов должны быть сокращены на 36% и 80% к 2040 и 2100 гг. соответственно. Предусмотренные Парижским соглашением национальные вклады в сокращение эмиссии парниковых газов недостаточны для достижения этой цели.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41598-019-52901-3.pdf

Печать

Nature: Самые экстремальные дожди, наблюдаемые сегодня, станут случаться чаще

На каждый 1˚C глобального потепления частота самых сильных осадков почти удвоится

Очень сильные дожди, которые редки в нашем текущем климате, вероятно, в будущем участятся, вследствие происходящего потепления. Учёные предполагают, что изменение климата приведёт к увеличению среднеглобального количества осадков, потому что чем теплее атмосфера, тем выше концентрации водяного пара в воздухе. По той же причине экстремально сильные ливни в будущем могут превосходить интенсивность самых сильных дождей сегодня.

Гуннар Мире (Gunnar Myhre) из Центра международных исследований климата в Осло и его коллеги исследовали, может ли глобальное потепление также изменить частоту экстремальных осадков. Используя исторические данные о погоде и результаты климатического моделирования, они обнаружили, что самые сильные выпадения осадков, зафиксированные сегодня, будут происходить почти в два раза чаще с каждой последующим ростом среднеглобальной температуры на 1˚C.

Таким образом, общее количество осадков от экстремальных погодных явлений также может примерно удвоиться при потеплении на один градус, что может оказать серьёзное воздействие на общество.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/d41586-019-03429-z

Печать

ФРС предупредила об экономической угрозе изменения климата

Москва, 8 ноября - "Вести.Экономика". Исполнительный вице-президент Федерального резервного банка Нью-Йорка Кевин Стиро предупредил, что изменение климата представляет собой угрозу, которую риск-менеджеры не могут игнорировать.

"Экономика США за последние пять лет понесла прямые убытки в размере более $500 млрд из-за климатических и погодных явлений", - сказал Стиро на форуме по рискам в четверг, следует из текста его выступления.

"Регуляторам следует ориентироваться на управление рисками, а не на социальную инженерию. Нашим мандатом не предусмотрено отстаивание или предоставление стимулов для определенного пути перехода", - сказал Стиро, давая понять, что ФРС не превращается в климатического активиста.

В то же время Стиро указал на два типа рисков, связанных с изменением климата:
  • физический риск возникает из-за потенциального ущерба, связанного с изменением климата, которое нарушает работу предприятий, уничтожает капитал и прерывает экономическую деятельность;
  • риск перехода, с возможностью потерь в результате перехода к экономике с низким уровнем выбросов углерода, поскольку политика, потребительские настроения и технологические инновации влияют на стоимость определенных активов и обязательств.
"Регуляторы должны сосредоточиться на рисках, которые возникают на пути, выбранном широкой общественностью и их избранными правительствами", - добавил Стиро.
 
В своем выступлении Стиро не затронул вопрос о включении "зеленых" облигаций в программы скупки активов центробанков.

Ранее новый председатель Европейского центрального банка Кристина Лагард сигнализировала, что она может быть открыта для этой идеи, когда у нее будет больше информации.

Как сообщали "Вести.Экономика", более 11 тыс. ученых со всего мира предупредили, что планета сталкивается с климатической чрезвычайной ситуацией.

"Климатический кризис тесно связан с чрезмерным потреблением богатого образа жизни. Наиболее богатые страны несут основную ответственность за исторические выбросы парниковых газов и, как правило, имеют наибольшие выбросы на душу населения", - отметили ученые в своем воззвании, опубликованном во вторник в журнале BioScience.

Они призвали политиков быстро осуществить системные изменения в энергетической, продовольственной и экономической политике, а также затронули вопрос контроля над населением.

Президент США Дональд Трамп в 2017 г. решил выйти из Парижского соглашения по климату. Оно предназначалось для того, чтобы удержать рост средней температуры на планете "намного ниже" 2°C и "приложить усилия" для ограничения роста температуры величиной 1,5°C по сравнению с доиндустриальным уровнем.

Печать

Игорь Мохов о глобальном изменении климата

Проблема изменений климата становится все актуальнее. Еще сравнительно недавно существовали разные точки зрения на причины и масштабы происходящего. Сейчас профессиональное научное сообщество придерживается общего мнения: глобальное потепление есть, дискуссия идет только о сравнительной роли разных механизмов и прогнозах. Это мы и обсудили с профессором, выпускником Физтеха, академиком РАН Игорем Моховым.

глобальное потепление

Игорь Иванович Мохов, выпускник ФМХФ МФТИ, академик РАН, участник подготовки докладов по изменению климата межправительственной группы экспертов по изменению климата, получившей в 2007 году Нобелевскую премию мира, научный руководитель Института физики атмосферы (ИФА) им. Обухова РАН, руководитель отдела исследований климатических процессов и лаборатории теории климата ИФА, профессор кафедры термогидромеханики океана МФТИ и заведующий кафедрой физики атмосферы МГУ.

Как Физтех стал климатологом

Я окончил факультет молекулярной и химической физики Физтеха. Его тематика очень широкая: там и биофизика, и физика плазмы. Меня всегда тянуло к пониманию естественных процессов, в частности, атмосферы и климата. Хотелось в этом разобраться с использованием физмат-методов. Поступил в аспирантуру в Институт физики атмосферы, под научное руководство Георгия Сергеевича Голицына. Тематика диссертации была связана с климатическими моделями, в том числе моделями термодинамического типа. 

Были получены довольно интересные результаты, на которые ссылаются до сих пор. Я показал аналитически с использованием простой модели, что климат Земли близок к состоянию максимального производства энтропии в системе. Кроме того, получил условия устойчивости и чувствительности климата нашей планеты в зависимости от разных климатических обратных связей — положительных и отрицательных. Я искал, например, ответ на вопрос, при каком изменении приходящей солнечной радиации Земля может «свалиться» в состояние белого шарика, покрытого снежно-ледовым покровом. Оказалось, климат Земли более устойчив, чем ранее считалось, и тем более устойчив, чем больше облачный покров. 

Про глобальное потепление

Когда говорят о глобальном потеплении, обычно имеют в виду изменения у поверхности планеты и в тропосфере — в нижних 10–15 километрах. Выше — в стратосфере и мезосфере — наоборот идет выхолаживание. Это один из индикаторов того, что современные изменения климата связаны с антропогенным фактором.

Если говорить про изменения климата глобальные и у поверхности, казалось бы, они небольшие — порядка градуса. На региональном уровне эти изменения существенны. В России теплеет в 2,5 раза быстрее, чем в целом на планете, а в отдельных северных регионах разница еще больше, в том числе и потому, что на севере существенна роль снежного покрова.

глобальное потепление

Крест в изменении площади льда

Недостаточно наблюдать за изменениями климата только у поверхности — важно понимать как на разных высотах меняется температурный режим. По этим изменениям можно оценивать роль различных механизмов: вулканической и солнечной активности, парниковых газов, антропогенного аэрозоля. В ИФА с конца 50-х годов проводились измерения светимости ночного неба, по которым восстанавливалась температура на уровне мезопаузы — около 90 км. Казалось бы, какое отношение к изменениям у поверхности — слишком высоко. Выяснилось, что в последние десятилетия там очень быстро падала температура, гораздо быстрее, чем росла у поверхности. Это важный индикатор механизмов происходящих изменений климата и роли изменений в атмосфере содержания парниковых газов.

Два полюса

Самые яркие изменения климата происходят в Арктике. Они наиболее заметны, поскольку проявляются, в том числе, в виде деградации ледяного покрова. В Антарктиде таяние льдов проявляется в меньшей степени. Это была одна из проблем до последних лет — «крест», или противонаправленная динамика, в изменениях площади морских льдов. В Северном Ледовитом океане наблюдалась быстрая деградация, а в это время у южного полюса морской лед не уменьшался в площади, а даже несколько рос. 

В последние годы эта тенденция меняется. Площадь морского льда в Антарктике начала резко сокращаться —судя по всему, начинают оправдываться модельные прогнозы, в которых южная полярная область должна чувствительно реагировать на глобальные изменения климата. Ближайшие годы покажут, насколько значимы эти изменения. 

Изменения, заметные для людей

Средние изменения человеку трудно почувствовать — что такое для нас градус? Наиболее чувствительны мы к экстремальным явлениям, например, осадкам — ливням, затяжным дождям, многодневным снегопадам. Они наблюдаются из-за того, что при потеплении растет влагоемкость атмосферы. 

Еще одно заметное проявление потепления климата — холодные зимы, которые наблюдаются в XXI веке. На первый взгляд, это противоречит идее глобального потепления, но на самом деле подтверждает ее. При увеличении содержания углекислого газа в атмосфере зимой над континентами усиливается эффект атмосферных блокирований, вызывающий засухи летом и морозы зимой, которые мы наблюдаем в последние годы.

глобальное потепление глобальное потепление

 Ледник Solheimajokull в Исландии в 2007 году слева и в 2015 году — справа. Фотографии Extreme Ice Survey. © James Balog

Метан и СО2

Разные парниковые газы влияют на происходящее с разной силой. Одни — более долгоживущие, как углекислый газ со временем жизни порядка столетия, другие — более короткоживущие, как метан, у которого время жизни порядка десятилетия. При этом метан примерно в 20 раз более радиационно-активный в расчете на молекулу, чем СО2

Для России роль метана очень важна, потому что существенная часть территории страны покрыта вечной мерзлотой — своего рода хранилищем этого газа. Таяние вечной мерзлоты приводит к формированию болот, озер и деградации метангидратов. Это потенциальная дополнительная положительная обратная связь, которая способствует усилению чувствительности земной климатической системы ко внешним воздействиям. При этом Россия покрыта лесами, и это стабилизирующий фактор. Леса поглощают СО2 из атмосферы и формируют кислород. 

Предсказывая климат

Я начал заниматься климатом в 1975 году. Будучи в аспирантуре, прослушал два доклада известных ученых. В одном говорилось о предстоящем глобальном потеплении, в другом — о предстоящем глобальном похолодании. Больше сорока лет назад уже были количественные оценки потепления, которые в целом оправдываются. Мы сейчас живем в климате, который тогда большинству казался нереальным. Это не всегда ощущается, но изменения довольно быстрые: за поколение существенно меняется климат, и возникают проблемы адаптации. Уже вы видите растительность, которая нехарактерна для наших регионов, непривычные виды насекомых, заметное обывателю таяние ледников.

Современные модели климата прогрессируют очень быстро. Они уже достаточно детальные. Еще сравнительно недавно для определения антропогенных воздействий на климат в моделях задавались сценарии изменения содержания парниковых газов в атмосфере. Сейчас современные модели включают в себя естественный углеродный цикл, в том числе цикл метана, и для оценки климатических изменений задаются сценарии антропогенных эмиссий парниковых газов. Это уже не только климатические модели, а модели земной системы, с помощью которых уточняются оценки, сделанные десятилетия назад. При этом с каждой моделью могут быть выполнены десятки разных вычислительных прогонов при разных начальных и граничных условиях.

Климатический прогноз можно делать только вероятностный — стопроцентный невозможен из-за сложности системы и огромного числа факторов, которые необходимо учесть. Например, прогностические оценки состояния Каспийского моря связаны с квазициклическими климатическими процессами типа Эль-Ниньо, проявляющимися около Южной Америки в экваториальном Тихом океане. Казалось бы, далеко, но с явлениями Эль-Ниньо связаны сильнейшие межгодовые аномалии глобальной температуры у поверхности, и это сказывается не только в тропиках — Бразилии и Перу — но и в средних широтах — в России — и даже в Арктике. 

глобальное потепление

«Аннушка пролила масло»

Сейчас и не только на уровне документов человечество совершает коллективные попытки приостановить глобальное потепление, в основном за счет сокращения эмиссий углекислого газа в атмосферу. При этом стоит отметить, что даже если мы сейчас прекратим все антропогенные эмиссии на планете, потепление продолжится, но медленнее. Это связано с инерционностью климатической системы —«Аннушка пролила масло». Можно, конечно, из атмосферы выкачивать парниковые газы…

Уменьшить эмиссии реально, хотя это стоит дорого. В Парижском соглашении зафиксировано решение ограничить потепление на уровне 2 ºC, а желательно — 1,5 ºC. Это существенно. Чем большее потепление мы допускаем, тем больше уменьшение биоразнообразия, таяние льда, деградация вечной мерзлоты. Тут есть и позитивные моменты, например, связанные с Северным морским путем, но я боюсь, что белые медведи с этим не согласятся, потому что для них деградация морских льдов в Арктике — совсем не позитивное изменение.

Мы уже сейчас теряем какие-то виды. Десять лет назад наша команда сделала оценку динамики антарктического ледового щита. Мы посчитали, что при потеплении на 1,6 ºС таяние льдов в Антарктике начнет доминировать над нарастанием. Это точка невозврата, потому что основная масса льда — на юге. Если он растает, уровень моря поднимется на десятки метров. Представьте: при потеплении на 1,5 °C мы не достигли критического уровня, а 2 °C —уже превысили. Это показатель того, как чувствительны могут быть разные компоненты земной системы. 

Последствия

глобальное потепление

Обложка журнала TIME, посвященная странам, страдающим от затопления из-за изменения климата, июнь 2019 года. © 2019 TIME USA, LLC. Photograph by Christopher Gregory for TIME

Помимо потенциального затопления территорий, разрушения инфраструктуры в районах вечной мерзлоты и других последствий, потепление существенно сказывается на здоровье населения. Экстремальные погодно-климатические явления (засухи, наводнения, лесные пожары), изменения путей миграции животных, появление непривычных видов растений и насекомых приводят к изменению привычного режима, обострению заболеваний,  росту распространенности аллергий. Аналогичные проблемы со здоровьем появляются и при ухудшении качества воздуха. Это не только климатические эффекты, но и экологические: загрязнение атмосферы, воды, пищи, снижение качества жизни. Будущее за «зелеными» технологиями. 

Если бы проблемы изменения климата не было, ее следовало бы придумать, чтобы стимулировать модернизацию нашей экономики и сделать ее более эффективной и экологически чистой. Это я говорил еще во время обсуждения ратификации Россией Киотского протокола в середине 2000-х годов. 

Наконец-то очнулись

Полвека назад никто бы не понял про глобальное потепление. Когда я начал заниматься в 75-м году, разные точки зрения были. Сейчас не обсуждается, есть глобальное потепление или нет — обсуждаются причины этого потепления, в какой степени они антропогенные, в какой — естественные, и с какими процессами это связано. До последнего времени не было адекватного понимания, что у нас какие-то проблемы, потому что у нас много ресурсов и большие масштабы. Воды в России залейся, кто еще два десятка лет назад мог предположить, что мы будем бутилированную воду покупать? Нужно учиться разумно использовать воду. В России холодный климат, и наши дома в значительной степени отапливают атмосферу. Нужно переходить на более эффективные системы. Есть проблема свалок из-за отсталой системы работы с отходами. Они являются дополнительными источниками эмиссии метана. Надо с этим со всем разбираться, а пока мы находимся в режиме активного потребления без адекватной оценки последствий. 

В атмосфере нет границ

Наряду с государственной, каждый человек должен понимать личную ответственность. Как Маленький принц: «Прибери планету». Роль каждого мала, но важно создать условия для изменения общей психологии. Меня в 90-х годах за границей спрашивали: «Как в России относятся к изменению климата?» Какое изменение климата, когда люди должны каждый день беспокоиться о сиюминутных проблемах? Вопросы климата обсуждаются, когда есть уже довольно устойчивое развитие общества. Мы должны к этому прийти. Это глобальная проблема, потому что в атмосфере границ нет. Одна страна может загрязнять атмосферу, но все переносится, перемешивается. СО2 — хорошо перемешанный газ, и концентрация его в атмосфере в целом относительно слабо различается в разных регионах.

На глобальном уровне трудно договориться, потому что все страны находятся на разном уровне развития. В Европе высокие технологии широко внедрены, и говорят про ограничения, а другие страны говорят: «Дайте нам до вас дорасти». Возникают вопросы, как оценивать эмиссии: в расчете на душу населения или интегрально по стране, как учитывать эффекты северных широт, например, в России, Канаде или на Аляске? Договориваться с учетом всех различий сложно, но необходимо.

Ссылка: https://zanauku.mipt.ru/2019/11/10/sistema-za-oknom/

 

Печать

EOS: Куда уходит углерод, когда разрушается вечная мерзлота?

Арктические береговые линии долго не рассматривались в углеродных циклах, но новые исследования показывают, что эрозия вечной мерзлоты может выделять больше парниковых газов, чем считалось ранее.

Арктика, в силу интенсивного нагрева, быстро меняется: ледники тают, морские льды исчезают, а вечная мерзлота деградирует, что может ускорить изменение климата. Северный регион вечной мерзлоты охватывает примерно четверть суши Северного полушария и накапливает огромное количество углерода - более чем вдвое превышающее его содержание в атмосфере – в основном в вечной мерзлоте, которая может стать основным источником парниковых газов, поскольку почва оттаивает и когда-то спящие микробы просыпаются и начинают разрушать органическое вещество. Эта оттепель ускоряется в местах вдоль арктического побережья. В условиях сокращения морского льда в Арктике, скалы и береговые линии подвергаются воздействию штормов и волнения в течение более длительных периодов, ускоряя эрозию.

Береговые линии вечной мерзлоты Арктики, составляющие более трети общей протяжённости берегов Земли, разрушаются со средней скоростью примерно полметра в год, хотя в некоторых местах эта скорость превышает 20 метров в год. Мало что известно о судьбе органического углерода, который вследствие эрозии вечной мерзлоты, попадает в океан. Климатические модели предполагают, что он остаётся в океане. Но новое исследование Tanski et al. предполагает, что значительная часть поступает обратно в атмосферу в виде углекислого газа или других парниковых газов.

Исследователи количественно измерили выброс углерода в результате эрозии арктической вечной мерзлоты, имитируя смешивание вечной мерзлоты с морской водой в лаборатории, используя вечную мерзлоту и морскую воду, собранную в Кикиктаруке (остров Гершель) недалеко от канадского побережья Юкона.

Образцы вечной мерзлоты смешивались с морской водой в течение 4 месяцев - продолжительности среднего сезона открытой воды в Арктике - при 4°C для имитации реальных условий и при 16°C для изучения влияния температур потепления. Команда измерила выбросы углекислого газа и метана в аэробных условиях, а также общий и растворённый органический углерод, стабильные изотопы углерода и отношение органического углерода к азоту до и после четырёхмесячного периода для оценки оборота углерода.

Исследователи обнаружили, что в зависимости от глубины отбора проб вечной мерзлоты и температуры, при которой они инкубировались, от 1 до 13% исходного общего органического углерода в пробах выделялось в виде диоксида углерода. Большая часть этого высвобождения произошла в первые два месяца после смешивания, а производительность достигла пика через 11 дней.

Исследование на основе грубой экстраполяции локализованных результатов показывает, что эрозия вечной мерзлоты в Арктике может выделять в атмосферу значительное количество парниковых газов - до 0,9 Тераграмм углекислого газа в год от всей арктической береговой линии.

Модели углеродного цикла предполагают, что арктические побережья и континентальные шельфы являются поглотителями углерода. Поскольку температуры продолжают повышаться и сезон открытой воды в Арктике удлиняется, учет эрозии прибрежной вечной мерзлоты будет иметь решающее значение для балансировки углеродного бюджета Арктики.

Ссылка: https://eos.org/research-spotlights/where-does-the-carbon-go-when-permafrost-coasts-erode

Печать