Реферат: Глобальное потепление

Прогнозы геоэкологических и социально-экономических последствий глобального потепления климата Земли

Парниковый эффект для биосферы Зем­ли имеет как отрицательные (подъем уров­ня океана, деградация вечной мерзлоты, пpибрежных экосистем и пр.), так и поло­жительные экологические последствия (возрастание продуктивности естествен­ных лесных формаций, увеличение урожайности культурных растений и др. Кроме воздействия на природные экосистемы глобальное потепление также приведет к значительным социально-экономическим последствиям, связанным с различной деятельностью человека (энергетика, сельское и лесное хозяйство, здравоохранение и ЛР). Среди приоритетных глобальных проблем особо выделяется повышение уровня Мирового океана и воздействие его на морские побережья

1. Мировой океан и прибрежные зоны в XXI веке.

Ожидаемое глобальное потепление климата вызовет повышение уровня океана на 0,5 м к 2050 г. и на 1-1,5 м — к 2100 г. с одновременным повышением температуры поверхностного слоя океана до 2,5° С к концу XXI в. Основными причинами явля­ются: таяние материковых и горных лед­ников, морских льдов, тепловое расшире­ние: океана и т.п. В настоящее время по­вышение уровня моря достигает пример­но 25 см за столетие. Все это в конечном счете приведет к возникновению сложных проблем: затоплению приморских рав­нин, усилению абразионных процессов, ухудшению водоснабжения приморских городов и др. Причем затоплению прежде всего подвергнутся плотно заселенные и освоенные прибрежные районы. Так, при повышении уровня океана на 1 м бу­дет затоплено до 15% пахотных земель Египта и 14% посевных площадей в Банг­ладеш, что вызовет переселение милли­онов людей.) Кроме того, произойдет осолонение прибрежных грунтовых вод, ко­торые во многих районах земного шара представляют собой основной источник пресной воды.

Китай, являющийся одним из основных поставщиков парниковых газов в атмос­феру, в то же время максимально ощутит на себе негативные последствия потепления в XXI в. По прогнозам, даже повышение уровня моря на 0,5 м приведет к за­топлению около 40 тыс. км² плодородных ратин. Наиболее уязвимыми окажутся обширные низкие аллювиальные и дельтовые равнины, низовья крупных рек Ху­анхэ, Янцзы и др., где средняя плотность населения иногда достигает 800 чел/км² . Кроме того, значительно активизируются размыв и абразия берегов, что при­ведет к серьезным социально-экономи­ческим последствиям, особенно в круп­ных городах, расположенных на морских побережьях.

Эта проблема коснется и прибрежных территорий России. Так, при подъеме уров­ня океана на 1 м за столетие произойдет сильное преобразование морских берегов, в частности около 40% берегов европейс­кой части России отступят на 100 м и бо­лее. Будут разрушены жилые и промыш­ленные сооружения в таких городах, как Находка, Санкт-Петербург, Архангельск и др.

Крайне интенсивными мо­гут быть изменения на хоро­шо освоенных берегах, на­пример — Черного и Азовско­го морей, где естественное развитие будет сочетаться с интенсивным антропогенным воздействием, т.е. изъятием наносов с пляжей, строитель­ством дамб и плотин на реках, созданием берегозащитных сооружений и т.д. Наиболее интенсивно будут разрушать­ся песчаные пересыпи, отчле­няющие лиманы в Северо-За­падном Причерноморье и на Азовском море, а также косы Северного Приазовья. В дель­те Кубани и на Перекопском перешейке ожидается затоп­ление прибрежных низменно­стей. Быстрее станут отсту­пать береговые склоны, сло­женные непрочными лессами. В районе Одессы, Мариуполя, Приморско-Ахтарска помимо размыва уступов усилятся оползневые и обвальные про­цессы, и разрушение берегов может достичь катастрофиче­ских масштабов.

Наибольшие изменения претерпят термоабразионные криогенные берега при повы­шении температуры прибреж­ных вод, усилении протаивания вечной мерзлоты, усиле­нии штормового воздействия волн на береговые уступы, сложенные мерзлыми рыхлы­ми породами, при увеличении штормовых нагонов и т.п. Мы полагаем, что при реализации сценария МГЭИК скорость отступания термоабразионных берегов возрастет по сравне­нию с современной в 3 — 5 раз и на открытых берегах морей Лаптевых и Восточно-Сибирского в среднем достигнет 15 — 30 м/год, местами до 60 м/год, а в катастрофических случаях даже 250 м/год. Сле­довательно, береговая линия в местах развития активных термоабразионных берегов может отступить за столетие в сторону суши на 3 — 25 км.

Ледяные берега в условиях повышения температуры воз­духа и поверхностных вод бу­дут подвержены быстрому раз­рушению вследствие таяния льда и обрушения нависаю­щих ледяных блоков. Не ис­ключено, что и районах их распространения (Шпицбер­ген. Земля Франца-Иосифа, Новая Земля, Северная Земля), на акваториях морей Баренце­ва, Карского и Лаптевых уве­личится количество айсбер­гов. В случае небольшой мощ­ности покровных ледников их площадь в условиях потепле­ния климата будет существен­но сокращаться, и в конце концов они могут исчезнуть.

Потепление поверхност­ных вод Мирового океана и климата Земли в целом, по-ви­димому, приведет к перест­ройке атмосферных процес­сов и усилению штормовой ак­тивности в умеренных и тро­пических широтах. Зарожде­ние и развитие тропических циклонов зависит от содержа­ния тепла в верхнем слое океа­на". Анализ климата Северно­го полушария за 1997 г., прове­денный Гидрометцентром РФ, показал, что потепление вод Тихого океана, в том числе и мощное Эль-Ниньо, сопровождается специфическими погодными явлениями, кото­рые зачастую имеют катастро­фический характер: сильнейшими ливнями и наводнения­ми в Перу и Чили, засухами в Индонезии и Малайзии, обильными снегопадами в Мексике, мощными штормами у берегов Калифорнии.

Наблюдения, проведенные по программе берегового мониторинга США, показали, что в конце января — начале фев­раля 1998 г. на Калифорний­ское побережье обрушились сильные шторма, вызнавшие катастрофические размывы берегов, что нанесло ущерб в сотни миллионов долларов.

Глобальное потепление представляет существенную угрозу для коралловых ри­фов, так как при повышении температуры воды выше определенного предела начнет­ся обесцвечивание кораллов, которое в настоящее время в океане стало довольно распространенным явлением. Длительное повышение температуры морской воды может привести к значительной деграда­ции всей экосистемы коралловых рифов. Возможно разрушение коралловых атол­лов, которые служат экологической средой обитания живых организмов, характеризу­ющихся большим биологическим разно­образием.

Однако изменения в прибрежной зоне арктических морей могут иметь не только негативный характер, но и приведут к по­ложительным социально-экономическим последствиям. Среди них — улучшение ледовой обстановки на трассе Северного морского пути, т.е. возможность более дли­тельного в течение года плавания судов в арктических морях.

2. Вечная мерзлота и современный климат

Как изменяется современный климат?

На исходе XX в. проблема глобального потепления кли­мата не перестает волновать мировую общественность. В последние три-четыре года ее особенно остро прочувство­вали жители средней полосы нашей страны. Здесь жаркие и сухие летние сезоны и мягкие зимы следовали друг за другом. Особенно запомнится современникам лето 1999 г. в Подмосковье и других регионах Центральной России, сценарий которого развивался, как у М. Е. Салтыкова-Щедрина в городе Глупове во время правления градоначальника Фердыщенки. когда с самого вешнего Николы, с той поры, как начала входить вода в межень, и вплоть до Ильина дня не выпало ни капли дождя... небо раскалилось... пахло гарью... травы и всходы огородных овощей поблекли..." Глупевцы видели причину возникшего несчастья в распутстве фердыщенковой любовницы Аленки. Не столь определенны специалисты, владеющие арсеналом современных математических методов и быстродействующей компьютерной техникой. Большинство ученых связывает повышение температуры приземного слоя воздуха со все возрастающими промышленными выбросами в атмосферу диоксида углерода, метана и других газов, вызывающих парниковый эффект. Причинами изменений климата считают также смещение полюсов, озоновые дыры и даже... массированные натовские бомбардировки Ирака и Югославии. Всего несколько лет назад ряд крупных климатологов прогнозировал повышение температуры воздуха на севере Евразии в начале XXI в. на 10—15°С. При таком резком потеплении были бы неизбежны резкий подъем уровня Мирового океана, сопровождаемый затоплением обширных низменных участков, таяние наземных и подземных льдов, освобождение газов (особенно метана), захороненных в вечной мерзлоте и их допол­нительное поступление в атмосферу. Не случайно в газетах последних лет даже появились предостерегающие заголовки типа «Метановая бомба в вечной мерзлоте» К счастью для северян, предсказания значительных изменений климата в высоких широтах пока не оправдываются. Но что можно ожидать в будущем?

Известно, что климат постоянно претерпевает естественные изменения. В 1625 г. сэр Фрэнсис Бэкон обратил внимание на то, что кроме су­точных и сезонных вариаций метеорологических элементов существуют многолетние их циклы. В 1957 г. Дж.К.Чарлсуэрт уже выявил около 150 таких циклов различной продолжительности. В 70-х годах А.С.Монин и Ю.А.Шишков выделяли многочисленные цик­лы с периодом от миллиарда до десятков лет. Хорошо известны короткопериодные колебания метеорологических элементов: 5—6-летние, 9— 14-летние и др. Все циклы, накладываясь друг на друга, создают сложный интегральный ход изменения метеорологических элементов. В последние два-три десятилетия на естественные климатические циклы все заметнее влияют колебания, связанные с антропогенным воздействием.

При изучении многолетних изменений современного климата, чтобы исключить случайные вариации, осредняют метеорологические дан­ные за промежуток времени, чаще всего за десять лет. Ана­лиз таких "скользящих" значений для температуры воздуха выполнен по ряду стран Се­верного полушария — Россия. Канада. США (Аляска). Китай. — и он показал, что в большинстве континентальных районов за период инструментальных метеорологических наблюдений в целом действительно отмечается заметное повышение температуры воздуха (до 2.4° С в Якут­ске за 1830-1495 гг.). Однако в районах, примыкающих к северным морям, прирост температуры воздуха за все время метеорологических измерений, несмотря на ее коле­бания в отдельные годы, прак­тически отсутствует. Это дает основание полагать, что в Арктике и некоторых смеж­ных регионах из-за близости морей и слабого техногенно­го воздействия современные потепления-похолодания не выходят за пределы естест­венной вековой цикличности климата.

Можно выделить два пери­ода с отчетливо выраженным повышением температуры воздуха на севере: с конца XIX в. по 40-е годы XX в. (этот период называют "потеплени­ем Арктики") и с середины 60-х годов до настоящего вре­мени. Последнее потепление пока не достигает размеров первого. Более того, в начале 90-х годов на ряде арктичес­ких метеостанций наблюда­лось заметное похолодание. Однако последующие годы оказались достаточно теплы­ми, что явилось причиной со­хранения общей тенденции потепления климата в наши дни.

Среднегодовая температу­ра воздуха на севере России за 1965 — 1995 гг. увеличилась на различных метеостанциях от 0.4 до 1.8°С. Тренд этих значе­ний в указанные 30 лет со­ставляет 0.02—0.03°С/год в ус­ловиях Европейского Севера. 0.03—0.07 — на севере Запад­ной Сибири и 0.01 — 0.08°С/год - в Якутии. При этом потепление обусловлено главным образом повышени­ем зимней температуры возду­ха. Продержится ли эта тен­денция или сменится другой? Этот вопрос должен интере­совать нас особо — более 65% огромной территории России занято вечной мерзлотой, ко­торая чутко реагирует на ма­лейшие изменения климата и поэтому отнюдь не является вечной.

Эволюция мерзлоты и народное хозяйство

Скованные льдом горные породы встречаются на севе­ре Европейской России. Ура­ла, севере Западной Сибири (примерно до широтного от­резка Оби), на большей части Восточной Сибири. Забайка­лья и Дальнего Востока. От­рицательные температуры проникают в землю до глуби­ны 1300—1500 м. минималь­ные их среднегодовые значе­ния достигают -1б°С. Вечно - мерзлый покров литосферы в плане выглядит так: вдоль верхнего (северного) края России, он почти сплошной, с редкими дырами и прорезями в виде таликов под крупными озерами и реками, мощность мерзлоты здесь максимальна, а температура минимальна. К югу становится все больше таликовых прорех, толща мерзлоты уменьшается, тем­пература ее повышается, и у нижнего, южного края облас­ти вечной мерзлоты от сплошного покрова остаются одни лоскутки — острова мерзлых пород мощностью в несколько метров или десят­ков метров с температурой, близкой к нулю.

Северный край страны на­селен крайне скудно. На ог­ромных просторах арктичес­ких холодных пустынь, тунд­ры, лесотундры, тайги и гор­ных степей, на равнинах, пло­скогорьях и в горах на 1 км² территории приходится ме­нее одного человека. В Ямало-Ненецком национальном ок­руге этот показатель равен 0.6 чел./км² , в Корякии и на Чукотке — 0.1—0.2, а в Эвен­кии и на Таймыре и вовсе 0.03—0.06 чел./км² .

Тем не менее хозяйствен­ное значение области вечной мерзлоты, или криолитозоны, как ее называют мерзлотове­ды, трудно переоценить. Она, по сути, стратегический тыл экономики России, ее топлив­но-энергетическая база и ва­лютный цех. Это — более 30% разведанных запасов всей нефти страны, около 60% при­родного газа, неисчислимые залежи каменного угля и тор­фа, большая часть гидроэнер­горесурсов, запасов цветных металлов, золота и алмазов, огромные запасы древесины и пресной воды. Значительная часть природных богатств уже вовлечена в хозяйственный оборот. Создана дорогостоя­щая и уязвимая инфраструкту­ра: нефтегазопромысловые объекты, магистральные нефте- и газопроводы протяженностью в тысячи километров, шахты и карьеры, гидроэлект­ростанции, возведены города и поселки, построены автомо­бильные и железные дороги, аэродромы и порты. На веч­ной мерзлоте стоят Магадан, Анадырь, Якутск, Мирный, Но­рильск, Игарка, Надым, Ворку­та, даже в границах Читы име­ются острова вечной мерзло­ты. В настоящее время хорошо разработаны методы прогно­зирования последствий стро­ительства на вечной мерзлоте. Однако труднопредсказуемые изменения климата меняют мерзлотные условия гораздо сильнее.

Быстрое оттаивание мерз­лых пород может обернуться катастрофическими последст­виями. Верхние горизонты вечномерзлых пород (мощно­стью от 2 до 50 м, з иногда и более) содержат лед в виде мелких линзочек и жилок, а также клиновидной (полиго­нальной в плане) решетки или пластовых залежей мощнос­тью до 30—(0 м. На некото­рых участках северных рав­нин лед составляет до 90°ь объема мерзлых пород. По оценкам Б.И.Втюрина. запасы подземных льдов криолитозо­ны России составляют 19 тыс. км³ , что дает право иногда на­зывать вечную мерзлоту под­земным оледенением.

Оттаивание насыщенных льдом пород из-за потепления климата будет сопровождать­ся просадками земной по­верхности и развитием опас­ных мерзлотных геологичес­ких процессов — термокарста, термоэрозии, солифлюкции. Начнется массовое разруше­ние зданий и инженерных со­оружений, построенных на мерзлом грунтовом основа­нии. Такие последствия потеп­ления климата могут стать ра­зорительными для экономики.

Ключ к прогнозу мерзлотно-климатических изменений

Мерзлотоведы в состоянии количественно оценить гряду­щие изменения вечной мерз­лоты на любой срок, но толь­ко в том случае, если досто­верно известны исходные климатические параметры. За­гвоздка в том, что долгосроч­ные метеорологические про­гнозы далеки от совершенства, а их достоверность и оправдываемость оставляют же­лать лучшего. В итоге на осно­ве разноречивых прогнозов климата получаются различ­ные мерзлотные прогнозы.

Существуют сценарии зна­чительного и умеренного по­тепления климата в области вечной мерзлоты в XXI в., име­ется даже вариант похолода­ния. Так, по расчетам М.К.Гавриловой, к середине грядуще­го столетия среднегодовая температура воздуха в Сибири и на Дальнем Востоке повы­сится на 4— 10° С, вследствие чего вечная мерзлота будет оттаивать и со временем со­хранится только в высоких го­рах и на равнинах севера Вос­точной Сибири и Дальнего Востока. О.А.Анисимов и Ф.Э.Нельсон считают, что уве­личение глобальной темпера­туры воздуха на 2° С приведет к полному оттаиванию мерз­лых пород на 15 — 20% терри­тории криолитозоны. Одна­ко, как мы уже отмечали, мете­орологические данные за последние 10—15 лет показы­вают, что экстремальные сце­нарии изменения климата не оправдываются, потепление идет, но более скромными темпами.

Прогнозы умеренного по­тепления климата в значи­тельной мере основываются на анализе современных трендов метеорологических характеристик и их продле­нии на ближайшее будущее. Чем продолжительнее ряды и больше число пунктов наблю­дений, тем больше увереннос­ти в правильности прогноза. Если тенденция к потеплению сохранится в первой полови­не XXI в., можно ожидать по­вышения среднегодовой тем­пературы воздуха к 2020 г. на 0.9— 1.5°С и к 2050 г. на 2.5 — З°С. Атмосферные осадки к этому времени возрастут на 5 и 10—15% соответственно.

Продолжительность мете­орологических измерений в нашей стране превышает 180 лет. До недавнего времени сеть метеостанций в России, и в частности на ее севере, была достаточно разветвлен­ной. Однако в 90-х годах она резко сократилась, что неиз­бежно ведет к ухудшению до­стоверности климатических прогнозов.

При обосновании сцена­риев умеренного потепления климата помимо данных ме­теостанций используют ре­зультаты наблюдений на гео­криологических (мерзлот­ных) стационарах, где кроме метеорологических элемен­тов измеряют характеристи­ки теплового режима грун­тов, и в частности глубину сезонного промерзания и протаивания. исследуют мерзлотные процессы. Такое сочетание повышает досто­верность прогнозов, хотя в России, а тем более в зару­бежных странах, продолжи­тельность наблюдений на по­добных стационарах — опор­ных пунктах мониторинга криолитозоны — намного меньше, чем на метеостанци­ях, и за редким исключением не превышает 25 — 30 лет. Стационарные геокриологи­ческие наблюдения проводи­лись в наибольшем объеме на северо-востоке Европы, севе­ре Западной Сибири, в Цент­ральной Якутии и на юге Си­бири. К началу 90-х годов сеть наблюдений за состоя­нием криолитозоны России насчитывала более 30 стаци­онаров постоянного дейст­вия. К сожалению, в послед­ние годы и их число резко сократилось.

Анализ полученных на та­ких стационарах данных сви­детельствует о широко рас­пространенной деградации верхних горизонтов криоли­тозоны (повышении темпе­ратуры вечномерзлых пород, уменьшении их площади, возрастании глубины сезон­ного протаивания) за послед­ние 15 — 25 лет. При этом по­вышение температуры мерз­лоты может быть вызвано как потеплением климата, так и возрастанием снегоотложений.

В качестве наглядного примера происходящих тер­мических изменений в криолитозоне воспользуемся дан­ными наблюдений стациона­ра Марре-Сале (Западный Ямал), расположенного на участке одноименной метео­станции. Здесь почти на всех экспериментальных площад­ках температура мерзлых по­род на глубине 10 м за 19~9— 1998 гг. повысилась на 0.1 — ГС. Только в полосе поверх­ностного стока воды темпе­ратура пород за это время практически не изменилась. Геотермические исследова­ния в Сибири показали, что современное потепление по­род достигает глубин в десят­ки метров. Прогнозируемые нами региональные повыше­ния температуры поверхнос­ти пород не превысят здесь 1.4°С к 2020 (2025) и 2.3°С к 2050 г. (см. таблицу в Приложении 8).

По наблюдениям на том же стационаре, глубина се­зонного протаивания в це­лом слабо возрастала за 1978—1998 гг., несмотря на ее большие междугодовые ва­риации. К 2020 г. она увели­чится на Севере всего на 15 — 20 см в песках, а в супесях, глинах и торфах еще меньше.

Вечная мерзлота в 2025 и 2050 годах

Если оправдаются приве­денные выше прогнозные оценки умеренного (а тем бо­лее резкого) потепления кли­мата в северных районах, то к середине нового столетия об­лик вечной мерзлоты в России существенно изменится.

Сопоставление современ­ных характеристик вечной мерзлоты с прогнозными про­водилось путем составления последовательного ряда мел­комасштабных карт криолито­зоны. Помимо сугубо мерзлот­ных характеристик(распрост­ранения вечномерзлых пород, их мощности, температуры, льдистости, глубины сезонно­го протаивания) для оценки возможных изменений вечной мерзлоты приходится учиты­вать состав горных пород, а также рельеф и весь комплекс ландшафтных условий.

Эта работа была начата во ВНИИ гидрогеологии и инже­нерной геологии и продолже­на в Институте криосферы Земли СО РАН под руководст­вом Е.С.Мельникова. На осно­ве ландшафтной карты России была составлена карта крио­генных геологических про­цессов", преобразованная в прогнозную. С использовани­ем последней построена кар­тографическая схема измене­ний вечной мерзлоты.

На схеме, приведенной в статье, показаны четыре зоны. Первую образуют террито­рии, не входящие в состав со­временной области вечной мерзлоты. Здесь имеет место только ежегодное локальное или повсеместное сезонное промерзание почв до глубин не более 4 — 5 м. К середине XXI в. глубина и площади рас­пространения сезонного про­мерзания сократятся.

Три остальные зоны охва­тывают современную область вечной мерзлоты и отличают­ся друг от друга разной степе­нью и сроками начала повсе­местного глубокого оттаива­ния вечномерзлых пород сверху. За его начало принят момент, когда слой грунтов, оттаявший за лето, следующей зимой промерзает не полно­стью и кровля многолетне-мерзлых пород начинает про­грессивно понижаться. Вре­менной интервал, за который такие породы оттают полно­стью, зависит не только от по­тепления климата, но и от со­става и льдистости пород, их температуры и мощности, от притока тепла снизу — из глу­бин Земли. Это таяние может длиться годами, десятилетия­ми, сотнями и тысячами лет.

Вторая с юга зона — это территории, на которых веч­ная мерзлота к 2020 г. будет повсеместно оттаивать. Она сформируется только в преде­лах Западно-Сибирской низ­менности. В настоящее время здесь встречаются только ред­кие острова — линзы вечно-мерзлых пород с температу­рой выше -0.5°С. приурочен­ные к торфяникам. После их оттаивания южная граница мерзлоты отступит к северу на 300 км и более, таяние вспу­ченных льдом торфяников бу­дет сопровождаться интен­сивными просадками поверх­ности, но серьезных измене­ний в природную обстановку и деятельность человека это не внесет: вечномерзлые тор­фяники встречаются редко и в хозяйственное освоение практически не вовлечены.

Третья зона объединяет две подзоны, границы между ко­торыми весьма прихотливы и на нашей схеме не показаны. В первую (с юга) входят тер­ритории, где вечномерзлые породы начнут таять повсеме­стно только к 2050 г. Здесь в настоящее время встречаются острова и небольшие массивы вечномерзлых пород, разви­тые в самых неудобных для человека урочищах — в тор­фяниках, на сильно замшелых участках тайги, в затененных узких и глубоких долинах, на горных склонах северной экс­позиции. Температура этих пород не ниже -1°С. Ширина подзоны на севере европей­ской части России достигает 50—100 км. в Западной Сиби­ри — 100 — 250 км. а на юге Среднесибирского плоского­рья — даже 600 км. В горах со­кращение площадей, занятых вечномерзлыми породами, бу­дет минимальным: к 2050 г. повсеместно таять они будут только на Енисейском кряже и в небольшой части гор Юж­ной Сибири и Юго-Восточно­го Забайкалья.

Во вторую подзону включе­ны территории, где к 2050 г. глубокое оттаивание вечномерзлых пород будет проис­ходить не везде. Современная температура вечномерзлых пород здесь меняется в основ­ном в пределах от -1 до -5°С. Это преимущественно пески и скальные породы. Ширина подзоны локального оттаива­ния вечномерзлых пород на севере европейской части России достигнет 30—100 км. на севере Западной Сибири — 40—200 км, в Восточной Си­бири — 240 — 820 км. Подзона включает в себя также часть низких гор Южной Сибири. Забайкалья, юга Дальнего Вос­тока и Камчатки до 60—62°с.ш. В четвертую зону относи­тельно стабильных вечномерзлых пород входит север­ная часть криолитозоны с са­мыми низкими температура­ми пород — от -3 до -1б°С. Мощность их измеряется сот­нями метров. При прогнозных масштабах потепления клима­та глубокое протаивание веч­номерзлых пород на этой тер­ритории исключается. Незна­чительно увеличится лишь площадь таликов.

Таким образом, к середине XXI в. (всего за 50 лет) темпе­ратура поверхности грунтов в пределах криолитозоны Рос­сии может повыситься на 0.9— 2.3° С, а глубина сезонного протаивания — на 15-33%. Из-за этого южная граница мерзлоты на равнинах и плос­когорьях отступит к северу и северо-востоку на 50—600 км. Если к зоне и подзоне повсе­местного оттаивания вечно-мерзлых пород добавить под­зону локального их таяния, то в целом мы получим полосу деградации вечной мерзлоты, ширина которой на севере ев­ропейской части России до­стигает 50—200 км. в Западной Сибири — 800 км и в Восточ­ной Сибири — 1500 км. Силь­но сократятся, но полностью не исчезнут острова и масси­вы вечномерзлых пород в го­рах Забайкалья, на юге Дальне­го Востока и на Камчатке.

Ожидаемое к середине XXI в. потепление климата и криолитозоны сопоставимо с потеплением в период голо-ценового климатического оп­тимума 8—4.6 тыс. лет назад. На территориях, где вечная мерзлота сохранялась, возрас­тала глубина сезонного про­таивания. Анализ строения верхнего горизонта вечно-мерзлых пород позволяет ус­тановить глубину сезонного протаивания в то время. В арк­тических и высокогорных районах она оказалась на 20 — 40% больше современной, т.е. сопоставимой с прогнозируе­мой величиной прироста мощности сезон неталого слоя к 2050 г. Такое совпаде­ние лишний раз подтверждает реальность предложенного сценария.

Негативные последствия потепления климата, видимо, будут усугубляться одновре­менным увеличением количе­ства осадков. Хотя тенденции изменения прослеживаются с трудом, отмечено, что за по­следнее тысячелетие в перио­ды потепления пути движения циклонов с запада на восток смещались к северу, что вызы­вало увеличение осадков в вы­соких широтах и уменьшение их в низких'. Многочисленные палеогеографические иссле­дования также показывают, что в течение плейстоцена и голоцена потепления в высо­ких широтах сопровождались увеличением влажности кли­мата. Можно предположить, что на большей части криоли­тозоны России ожидаемое по­тепление XXI в. будет также сопровождаться увеличением количества осадков. Это общее предположение подтверждается результатами анализа со­временных трендов метеоро­логических характеристик, которые свидетельствуют о 10-15-процентном увеличе­нии атмосферных осадков к 2050 г.

Зимние осадки будут спо­собствовать повышению тем­пературы вечномерзлых по­род, а летние — приводить к их разрушению из-за усиле­ния термокарста, термоэрозии, термоабразии, а также со-лифлюкционно-оползневых процессов. Наиболее ярко они проявятся на аккумулятивных равнинах, сложенных высо­кольдистыми породами, т.е. там, где вечномерзлые толщи из-за своих низких темпера­тур и большой мощности ос­танутся в целом стабильными. При разрушении верхнего льдистого горизонта поверх­ность деформируется сущест­венно и, если своевременно не будут приняты защитные меры, нависнет угроза над ин­женерными сооружениями.

Итак, последствия потепле­ния климата будут отмечаться на большей части территории криолитозоны России. К тому же возрастет антропогенное воздействие на мерзлоту. В ре­зультате усилится влагооборот грунтовых вод, сместятся границы ландшафтных зон, нарушится устойчивость поверхности, могут произойти массовые аварии на геотехни­ческих комплексах. Необхо­дима система защитных меро­приятий, учитывающая клима­тические изменения и мас­штабы деградации криолито­зоны. Еще в 80-х годах нача­лись интенсивные разработки системы строительно-профи­лактических методов и инже­нерных мер, чтобы защитить геотехнические системы Се­вера от разрушения.

Традиционные способы обеспечения надежности строительства за счет усиле­ния конструкций фундамен­тов и увеличения их заглубле­ния в значительной мере себя исчерпали, особенно на высо­котемпературных льдистых пластичных грунтах. При по­теплении окажутся недоста­точно эффективными и слиш­ком дорогостоящими венти­лируемые подполья.

Обеспечить устойчивость сооружений в условиях дегра­дации криолитозоны можно, искусственно охлаждая грун­товое основание, предвари­тельно глубоко оттаивая мерз­лые грунты, используя прин­ципиально новые конструк­ции фундаментов.

Назрела необходимость в разработке научных основ и практических способов, что­бы целенаправленно регули­ровать и контролировать мерзлотный режим грунтовых оснований. Нуждаются в пере­смотре нормативы для проек­тирования фундаментов но­вых капитальных зданий и со­оружений, необходимы поис­ки новых подходов к обеспе­чению их устойчивости.

3. Естественные растительные формации в XXI веке

Распределение крупных зональных типов растительности (тундра, тайга, степи, пустыни и др.) обусловлено в основном климатическими факторами – температура, атмосферные осадки, испарение и пр. Причем во многих районах земного шара изменения климатических параметров будут иметь региональный характер: в одних – увеличение осадков, в других – дефицит влажности. Леса умеренных широт, особенно бореальные (тайга), более чувствительны к изменениям температуры, а лесные формации тропических и субтропических зон – к изменениям количества атмосферных осадков.

При глобальном потеплении климата будет отмечаться увеличение испарения с поверхности вод океана и связанное с ним возрастание увлажненности климата. В результате совместного действия этих двух факторов возможно ожидать значительное увеличение речного стока, примерно на 10 %, особенно в Европе и Африке. В нашей стране увеличение количества осадков возможно в аридных областях (Калмыкия, Нижнее Поволжье). В то же время из-за возрастания величины испарения будет происходить опустынивание в аридных зонах Средиземноморья.

Повышение концентрации диоксида углерода (СО₂ ) в атмосфере может увеличить интенсивность процесса фотосинтеза и, значит, будет способствовать увеличению продуктивности как естественных лесных формаций (австралийские дождевые и эв­калиптовые леса), так и культурных расте­ний. Например, в Китае прямые эффекты увеличения СО₂ в атмосфере приведут к возрастанию продуктивности муссонных лесов на 9,5-14%. Подсчитано, что при удвоении концентрации СО₂ ожидается значительное повышение продуктивности С₃ -растений (более 90% наземной флоры), у которых фотосинтетический аппарат без адаптации готов к повышению содержания диоксида углерода. Несколько меньшее влияние окажет этот процесс на С₄ -расте-ния (маревые, злаковые, сложноцветные, крестоцветные и др.), но у них будут фик­сироваться морфологические изменения: увеличение роста, листовой поверхности и др.

Глобальное потепление климата к середине XXIв. может привести к смещению границ растительных зон (тундра, леса умеренного пояса, степи и др.) потенциально на сотни километров. Так, в северных районах Евразии границы растительных зон передвинутся на север на 500-600 км, а зона тундры значительно сократится в своих размерах. По данным ЮНЕП, прогноз изменения климата появится в ускоренном снижении площадей тропического леса и саванн в Африке.

Сотрудниками Всероссийского научно-исследовательского Института сельскохо­зяйственной метеорологии на основе ими­тационного моделирования получены но­вейшие данные о влиянии глобального потепления на изменение физико-геогра­фической зональности территории Рос­сии. При расчетах моделей климата учитывались метеорологические параметры (температура июля, января, количество осадков, сумма температур более 10° С и т.п.). Получены количественные показате­ли изменения площади основных типов растительности к моменту удвоения концентрации парниковых газов (середина XXI в.) по сценарию лаборатории геофизической гидродинамики (США, 1994).

Как видно из таблицы в Приложении 5, при глобальном потеплении климата при повышении тем­пературы на 3-4°С природная зональность территории России претерпит существен­ные изменения. Так, на европейской части страны практически исчезнет тундра, со­хранившись узкой полосой на арктическом побережье Сибири. Зона хвойных ле­сов (тайга) сместится к северу по площа­ди. Зона широколиственных. лесов, зани­мающая сейчас сравнительно небольшую площадь на западе страны и на Дальнем Востоке, увеличится по площади на 3,7 млн. км² , продвинувшись на север и во­сток, образуя единую широтную зону. Степная и лесостепная зоны также расши­рятся на 2,2 млн. км² . Однако на Северном Кавказе зона степей, очевидно, сменится ксерофитной субтропической раститель­ностью. Сухие степи Калмыкии и Астра­ханской области, вероятно, сменятся на­стоящими пустынями, площади которых составят около 190 тыс. км² .

4. Агроэкосистемы и культурные растения.

Это неустойчивые, искусственно созданные и регулярно поддерживаемые человеком экосистемы с целью производ­ства сельскохозяйственной продукции — поля, пастбища, сады, виноградники и пр. По сравнению с естественными биоцено­зами агроэкосистемы обладают слабо выраженными механизмами саморегуляции. Для сохранения продуктивности агроценозов и тем более для ее повышения необ­ходимо вносить все в больших дозах ми­неральные и органические удобрения. Так, к 2025 г. потребление удобрений в мире может увеличиться от 80 до 120 млн. т. азота, однако если не произойдут измене­ния в технологии, то в результате исполь­зования азотных удобрений выброс пар­никового газа — закиси азота — увеличит­ся примерно на 50%.

Приведенные данные по изменению природной зональности России в целом благоприятны для развития сельского хо­зяйства. Это следует из того, что макси­мальное приращение при потеплении кли­мата получает зона широколиственных лесов, которая ассоциируется с регионом устойчивого и высокопродуктивного зем­леделия, а также зона степи и лесостепи, где возможно эффективное зерновое хо­зяйство. Ожидается значительное увеличе­ние площади земель (на 4,7 млн. км² , т.е. в 1,5 раза более современной), потенциаль­но пригодных для земледелия. Расчеты показывают, что при глобальном потепле­нии ожидается рост биоклиматического потенциала (степень тепло- и влагообеспеченности агроэкосистем) территории России в среднем на 30%.

В ряде стран (США. Великобритания, Швеция, Австрия и др.) проведены экспе­рименты по изучению ряда культурных растений в условиях повышенных концентраций CO₂ от 330 до 660 млн^-1 . Установлено, что при удвоении концентрации у многих растений уменьшается величина транспирации, увеличивается листовая поверхность (у сорго — на 29%, кукурузы — 40%), возрастает биомасса (у молодых ра­стении — до 40%), а самое главное — уве­личивается урожайность сельскохозяй­ственных культур. Так, урожайность хлоп­ка возрастает на 124%, помидоров, бакла­жан — на 40%, пшеницы, риса, подсолнеч­ника — на 20%, фасоли, гороха и сои — на 43% и др. Значит, в целом парниковый эффект будет иметь положительный мо­мент для развитая сельского хозяйства, что поможет в будущем обеспечить возраста­ющее население планеты необходимыми пищевыми ресурсами,

5. Перспективы развития теплоэнергетики, лесного хозяйства, здравоохранения в условиях потепления климата

Одним из существен­ных последствий ожидаемого глобально­го потепления может стать экономия топ­ливно-энергетических ресурсов. По расче­там, на начало XXI в. при потеплении кли­мата отопительный сезон может сокра­титься на 1-2 месяца в северных и на 10-15 дней в центральных и южных районах России. При этом затраты тепла на отопле­ние уменьшатся соответственно на 15-20% и на 10%. Аналогичные данные получены по Западной Европе и Канаде.

В лесном хозяйстве на фоне улучшения условий произрастания лесных формаций могут возникнуть благоприятные экологи­ческие параметры для роста и размноже­ния различных насекомых-вредителей, что приведет к возникновению значительных очагов болезней леса. Поэтому уже сейчас принимаемые мероприятия по борьбе с обезлесиванием, по увеличению темпов лесовозобновления (с ежегодным прирос­том до 12 млн. га), по улучшению исполь­зования древесины — все это создаст оп­тимальные условия для развития лесного хозяйства в XXI в.

При глобальном потеплении негатив­ные изменения качества воды и водообеспеченности в прибрежных районах океа­на могут оказать неблагоприятное воздей­ствие на здоровье человека. Значительное повышение температуры воздуха до 2-3°С. возможно, приведет к повышенной смерт­ности населения различных регионов зем­ного шара. По данным ВОЗ; во многих странах в результате глобального потепле­ния могут вновь возникать или увеличи­ваться случаи таких болезней, как малярия, лимфатический филярии, шистозоматоз, онхоцеркоз (речная слепота), тропическая лихорадка, австралийский энцефалит и др. Поэтому такие международные организации, как ЮНЕП, ВОЗ, ВМО, ЮНЕСКО, осу­ществляют программу мониторинга по предупреждению и уменьшению экологи­ческих и социально-экономических по­следствий глобального потепления клима­та нашей планеты.

Приложение 5

Таблица Площади основных типов растительного покрова территории России при глобальном потеплении и динамика их изменения

Приложение 6

Возможные изменения берегов Причерноморья и Азовского моря в условиях ожидаемого подъема уровня Мирового океана

Приложение 7

Временный ход среднегодовой ( I ), среднелетний ( II ) и среднезимней ( III ) температуры воздуха в Салехарде (север Западной Сибири). Приведены усредненные по 10-летним интервалам отклонения температуры от среднего значения за весь период наблюдений (ноль на вертикальной шкале)

Приложение 8

Вариации среднегодовой температуры вечномерзлых грунтов на глубине 10 м на стационаре Маре-Сале (Западный Ямал) за 1979-1998 гг. Экспериментальные площадки: 9-западный склон, 32 – полигональная тундра, 34 – полоса стока, 36 – днище спущенного озера

Вариации глубины максимального сезонного протаивания грунтов на стационаре Маре-Сале за 1978-1998гг. Эксперементальные площадки: I – полигональная тундра, II – песчаный раздув на участке полигональной тундры.

Приложение 9

Ожидаемая эволюция криолитозоны в России при умеренном прогнозе потепления климата к 2020 и 2050 гг.