Иллюзия антропогенных климатических потеплений или последствия деградации вечной мерзлоты

дух любви к профессии. Надо возрождать такое отношение к обучению профессии и сейчас.

Заключение

Сейчас идет процесс формирования новых подходов к образованию и науки. Делается акцент на передачу части научных функций Университетам в большем объеме, чем раньше. Формируются научные ассоциации, типа Сколково, привлекаются иностранные руководители научных направлений, призванных создавать лаборатории, получая мегогранты около 1 миллиарда рублей на 3 года и другие формы научной деятельности. Академик В.Е.Фортов при нашей встрече в ДВО РАН в декабре 2015 г. отметил, что суммарное финансирование науки увеличивается, но объем финансирования Академии наук находится на прежнем низком уровне. В чем причина такого отношения к РАН. Есть внутренние и внешние факторы. Внутренние - Академия состарилась, потому что выбираются в академики последнее время в основном директора, которые уже в возрасте и занимаются не столько наукой, сколько добыванием в институты денег. Но вместо

того, чтобы подправить эту ситуацию, внешние советники, набравшись иностранных советов, начали ломать основу РАН. Этот процесс не правильный, потому что в России Академия наук является базой науки и ее можно только корректировать. Именно Академия поставляет специалистов в Университеты, в различные научные и производственные проекты. Необходимо создать условия работы в Академии наук такие, чтобы ученые жили своими исследованиями, администрации верила и помогала бы им и отвечала за организацию труда. Тогда повысится эффективность науки и молодые ученые не будут уезжать из своей Родины.

Список литературы 1.Обжиров А.И. Геология в системе современной науки и образования: Перспективы развития науки и образования в сборнике научных трудов по материалам Международной научно-практической конференции. Тамбов, 2014. С. 43-51

2.Обжиров А.И. Особенности обучения геологии в Томском политехническом институте г.Томск и некоторые результаты исследований: Евразийское Научное Объединение. 2015. Т.2. № 3(3). С. 172-178

ИЛЛЮЗИЯ АНТРОПОГЕННЫХ КЛИМАТИЧЕСКИХ ПОТЕПЛЕНИЙ ИЛИ ПОСЛЕДСТВИЯ ДЕГРАДАЦИИ ВЕЧНОЙ МЕРЗЛОТЫ

Разумов Сергей Олегович

доктор географических наук, главный научный сотрудник Института мерзлотоведения им. П.И.

Мельникова СО РАН, г. Якутск

АННОТАЦИЯ

Дана количественная оценка воздействия антропогенного и естественного потоков диоксида углерода на формирование глобальных климатических условий. Анализ литературных и собственных данных и результатов моделирования показал, что влияние антропогенного потока углекислого газа на климатические изменения составляет лишь десятую часть от общего воздействия климатообразующих факторов. В XXI в. возможно значительное усиление естественного потока диоксида углерода, обусловленное повышением скорости деградации вечной мерзлоты в связи с прогнозируемым климатическим потеплением. Однако подавляющее влияние на климат оказывают естественные факторы, связанные с глобальной циркуляцией вод Мирового океана и атмосферы.

ABSTRACT

A quantitative estimation of the impact of anthropogenic and natural fluxes of carbon dioxide on the global climate. The analysis of literary and own data and simulation results showed that the influence of the anthropogenic flow of carbon dioxide on climate change is only one tenth of the overall impact of climate-forming factors. In the twenty-first century may be a significant increased natural flux of carbon dioxide, due to increased rate ofpermafrost degradation in connection with projected climate warming. However, the overwhelming influence on climate have a natural factors associated with the global circulation of ocean water and atmosphere.

Ключевые слова: деградация мерзлоты, антропогенный поток диоксида углерода, климатические изменения, моделирование

Keywords: permafrost degradation, anthropogenic flow of carbon dioxide, climate change, modeling

По прогнозу межправительственной группы экспертов (1РСС) и данным оценочных докладов Росгидромета, в XXI в. глобальная температура повысится на 1-2°С, среднегодовая температура воздуха на территории криолитозоны России в 2041-2060 гг. - на 1.9-3.3°С. Зимняя температура возрастет на 2.6-4.2°С, летняя - на 1-2°С. Максимальное повышение температуры воздуха ожидается в арктическом регионе. По мере роста глобальной температуры деградация мно-голетнемерзлых толщ привнесет не менее глубокие проблемы, чем таяние арктических многолетних льдов. Резкая активизация деструктивных криогенных

процессов: термоденудации, термокарста, термоэрозии и др. на обширных площадях распространения ледового комплекса Российской Арктики, Северной Канады и Аляски приведет к существенной деградации массивных подземных льдов в верхних слоях криоли-тозоны во второй половине XXI в. Масштабное оттаивание вечной мерзлоты будет, вероятно, одним из главных последствий климатических изменений в Арктике и фактором влияния на формирование климатических условий.

С середины XX в. наблюдается резкое увеличение концентрации диоксида углерода в атмосфере и

деятельном слое океана, которое можно проиллюстрировать обобщением данных из публикаций [3, 4, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17] (рис. 1). Некоторые исследователи считают, что это обусловлено деятельностью человека. То есть, эмиссия антропогенного СО2, вызванная сжиганием ископаемого топлива и уничтожением лесов, увеличила "прединдустриальную" концентрацию газа в атмосфере. Антропогенная составляющая роста СО2 в атмосфере накладывается на естественную климатическую изменчивость его содержания, характерную для межледниковых эпох, что приводит к нарушению природного цикла углерода и про-

является в виде глобального климатического потепления.

Однако, известно, что планетарный максимум СО2 в атмосфере находится не над средними широтами Северного полушария, где наблюдается максимальная антропогенная активность, а смещен в зону Арктики/Субарктики. Здесь же в атмосфере обнаружены наибольшие сезонные амплитуды концентраций углекислого газа. Все это показывает важную роль функционирования северных экосистем в глобальном балансе углерода.

Рис. 1. Изменения среднегодового парциального давления диоксида углерода pCO2 в атмосфере (1) и в деятельном слое океана (2). Мкатм - микроатмосфер или 10-6 атм.

По данным Четвертого национального сообщения Росгидромета и [1, с. 68], с начала XX в. в северном полушарии отмечается положительный линейный тренд среднегодовой температуры воздуха с коэффициентами тренда от 0.01 °С/год в арктическом и субарктическом регионах (60-85 град. с.ш.) до 0.03 °С/год в южной области криолитозоны. Однако устойчивый интенсивный рост концентрации диоксида углерода в атмосфере наблюдается с начала 1950-х гг. (см. рис. 1).

Если проанализировать вклады антропогенного и естественного потоков углекислого газа в повышении общего содержания его в атмосфере, то выяснятся интересные детали. Ежегодно в атмосферу поступает 7 млрд. тонн антропогенного СО2 или 0.91% от его содержания в атмосфере в середине XX в. (около 770 млрд. тонн). Из них 0.51% (приблизительно 4 млрд. тонн) абсорбируются наземными экосистемами и океаном, а оставшиеся 0.4% (3 млрд. тонн) накапливается в атмосфере, повышая парциальное давление газа на 1,09 мкатм в год [10]. По данным, приведенным на графике, парциальное давление СО2 в атмосфере с 1950 по 2008 гг. возросло от 280 до 390 мкатм, приблизительно на 40%, что соответствует увеличению содержания от 770 до 1072 млрд. тонн. Ежегодный прирост его парциального давления составил 1.9 мкатм, концентрации - 5.2 млрд. тонн, то есть около 0.7%. Из них 0.4%, как уже упоминалось, относится к антропогенному потоку газа. Другая часть - 0.3% (0.81 мкатм, 2.2 млрд. тонн) представляет собой естественный поток, который, по-видимому, связан с многолетней деградацией верхних

горизонтов вечной мерзлоты с современной пространственно осредненной скоростью 0.02 м/год, а также аномальной эввазией газа при деградации мерзлоты арктического шельфа и активизации термоабразии берегов арктических морей [6, 7].

Указанная скорость деградации мерзлоты вполне реальна. В последние 50-60 лет потепление климатических условий вызвало деградацию мерзлоты со средней скоростью несколько сантиметров в год в Арктике, Субарктике, Сибири, Монголии и Европе [8, с. 41]. Учитывая глобальный характер климатических изменений можно предполагать, что многолетнемерз-лые породы в других районах криолитозоны в целом деградируют.

По данным [14], верхний 100 метровый слой континентальной мерзлоты содержит не менее 9400 млрд. тонн органического углерода. Это в 12 раз больше количества углерода, содержащегося в атмосфере в форме СО2 в середине прошлого века. Следовательно, деградация 8% мерзлоты суши, то есть повсеместное многолетнее оттаивание верхних 8 м мерзлоты приведет к удвоению концентрации диоксида углерода в атмосфере без учета антропогенного потока газа.

Для оценки темпов деградации мерзлоты в нестационарных климатических и неоднородных геокриологических условиях была разработана новая математическая модель, учитывающая развитие деструктивных криогенных процессов и влияние снежного покрова [8]. Модель показывает, что при умеренных

трендах потепления (0.012-0.025 °С/год) в XXI в. и положительном тренде средней высоты снежного покрова средняя скорость деградации мерзлых пород с объемной льдистостью 50% в восточных арктических районах составит 0.02-0.08 м/год (рис. 2). Во многих других районах криолитозоны Арктики, Субарктики,

Сибири, Монголии, горных районов Европы средний темп деградации мерзлоты, по-видимому, не выйдет за рамки указанного интервала. В этом случае поток СО2 в атмосферу, обусловленный деградацией мерзлоты, будет не менее значительным, чем антропогенный поток.

Рис. 2. Темпы деградации многолетнемерзлых пород со средней льдистостью 50% в зависимости от коэффициентов тренда средней температуры воздуха сезона оттаивания (ЬТ) при средней высоте снежного покрова к середине XXI в.: 1 -0.2-0.3 м (климатическая норма), 2 - 0.4-0.5 м, 3 - 0.5-0.6 м, 4 - 0.7-0.8 м, 5 - 1—1.1 м.

Реализация экстремальных сценариев климатических изменений (0.06-0.12 °С/год) приведет к деградации до 40-50% льдов в верхнем 10 метровом слое многолетнемерзлых пород к середине XXI в. в условиях малоснежных зим с высотой снежного покрова не более 0.3 м. При равномерном увеличении высоты снежного покрова до 0.7-1 м к указанному сроку, льды полностью деградируют в рассматриваемом слое. Скорость деградации многолетнемерзлых пород достигнет 0.2-0.45 м/год. В этом случае основным источником прироста содержания атмосферного СО2 будут деградирующие многолетнемерзлые породы. Поток диоксида углерода в атмосферу из этого источника более чем в 4 раза превзойдет современный антропогенный поток СО2.

Вместе с тем, степень влияния парниковых газов на формирование глобальных климатических условий, на наш взгляд, слишком переоценена, например, в Рамочной конвенции ООН об изменении климата, а также в протоколах и конференциях к этой конвенции. Согласно термодинамической модели сезонной эволюции системы океан - атмосфера [3], при удвоении содержания атмосферного СО2 с 280 до 560 мкатм среднегодовая температура приземного слоя атмосферы севернее 60° с.ш. повысится на 1.4°С (средняя летняя температура повысится на 0.8°С, зимняя - на 1.7°С). С середины 1960-х по 2008 гг. парциальное давление диоксида углерода в атмосфере Северного полушария возросло на 75 мкатм (см. рис 1). В этом случае, по термодинамической модели, среднегодовая температура воздуха севернее 60° с.ш. должна возрасти на 0.37°С. Наблюдения на 14 метеостанциях от острова Визе до мыса Дежнева свидетельствуют, что среднегодовая температура приземного воздуха в указанный интервал лет повысилась на 1-2.7, в среднем, на 1.8°С [2].

Такая же оценка изменений среднегодовой температуры воздуха (на 1.9 °С) приведена для широтной зоны 60-85° с.ш. [1]. Отсюда следует, что вклад возрастания концентрации атмосферного СО2 в наблюдаемое климатическое потепление составляет около 20%. Причем влияние антропогенной части этого вклада на формирование климатических условий не более 11%.

Подавляющее влияние на климатические изменения планетарного масштаба оказывают естественные факторы, связанные с изменениями циркуляции вод Мирового океана и глобальной циркуляции атмосферы [6, с. 78]. Так, понижение температуры деятельного слоя океана всего лишь на 0.1 °С вызывает рост температуры в среднем по всему вертикальному столбу атмосферы на 10-12°С в случае передачи выделившегося тепла из океана в атмосферу [5, с. 295].

Изменения концентрации СО2 в атмосфере в текущем столетии будут связаны в основном с природно-климатической цикличностью. Вариации концентраций парниковых газов не являются причиной климатических изменений, и лишь в не очень значительной степени будут усиливать воздействия естественных периодических факторов на климатические условия планеты, например, увеличивать амплитуду многолетних колебаний среднегодовой температуры приземного воздуха не более чем на 20%.

Литература

1. Алексеев Г.В., Радионов В.Ф., Александров Е.И., Иванов Н.Е., Харланенкова Н.Е. Климатические изменения в Арктике и северной полярной области // Проблемы Арктики и Антарктики. 2010. - № 1 (84). -С. 67-80.

2. Григорьев М.Н., Куницкий В.В., Чжан Р.В., Шепелев В.В. Об изменении геокриологических, ландшафтных и гидрологических условий в

арктической зоне Восточной Сибири в связи с потеплением климата // География и природные ресурсы, 2009. - № 2. - С. 5-11.

3. Каган Б.А., Рябченко В.А., Сафрай А.С. Реакция системы океан - атмосфера на удвоение содержания атмосферного CO2 и ее сезонная изменчивость // Океанология. 1986. - Т. XXVI. - № 3. - С. 365-375.

4. Ляхин Ю.И. Обмен CO2 между океаном и атмосферой в юго-восточной Атлантике // Океанология. 1971. - Т. XI. - № 1. - С. 48-52.

5. Матвеев Л.Т. Курс общей метеорологии. Физика атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат, 1976. - 639 с.

6. Разумов С.О., Григорьев М.Н. Береговые криогенные процессы как фактор дестабилизации углекисло-карбонатного равновесия в морях восточной Сибири // Криосфера Земли. - 2011. - Т. XV. - № 4. - С. 75-79.

7. Разумов С.О., Спектор В.Б., Григорьев М.Н. Модель позднекайнозойской эволюции криолитозоны шельфа западной части моря Лаптевых // Океанология. 2014. - Т.54. - № 5. - С 679-693.

8. Разумов С.О. Оценка современных темпов деградации многолетнемерзлых пород, тенденций и последствий ее развития в XXI в. // Приоритеты мировой науки: эксперимент и научная дискуссия: Материалы VIII международной научной конференции 17-18 июня 2015 г. Часть 1. Естественные и технические науки. - North Charleston, SC, USA: CreateSpace, 2015. - С. 39-43.

9. Хорн Р. Морская химия (Структура воды и химия гидросферы). М.: Мир, 1972. - 399 с.

10. Feely R.A., Sabine Ch.L., Takahashi T., Wan-ninkhof R. Uptake and Storage of Carbon Dioxide in the Ocean: The Global CO2 Survey // Oceanography. 2001. -V. 14(4). - P. 18-32.

11. Quere C.L., Raupach M.R., Canadell J.G. et al. Trends in the sources and sinks of carbon dioxide // Nature Geoscience. 2009. - V. 2. - P. 831-836.

12. Pipko I.I., Semiletov I.P., Pugach S.P. Carbonate system dynamics in the East-Siberian region: coastal zone // Report of 5th Arctic Coastal Dynamics International Workshop, October 13-16, 2004. Montreal, Canada, 2005. - P. 89-93.

13. Schnell R.C., Rosson R.M. Geophysical monitoring for climatic change. National Oceanic and Atmospheric Administration, Environmental Research Laboratory, Summary Report 1985. Boulder, Colorado, 1986. -14 p.

14. Semiletov I.P. Pipko I.I., Pivovarov N.Y. et al. Atmospheric carbon emissions from northern lakes: a factor of global significance // Atmospheric Environment. 1996. - V. 30. - P. 1657-1671.

15. Semiletov I.P., Makshtas A.P., Akasofu S., Andreas E. Atmospheric CO2 balance: The role of Arctic sea ice // Geophysical Research Letters. 2004. - V. 31. -L05121.

16. Semiletov I.P. On aquatic sources and sinks of CO2 and CH4 in the Polar Regions // Journal of Atmospheric Sciences, 1999, - V. 56/2. - P. 286-306.

17. Waterman L.S. Carbon Dioxide in surface waters // Nature. 1965. - V. 205/4976. - P. 453-459.