С другой важнейшей климатической переменной - атмосферными осадками - связаны наводнения, засухи, облачность, потоки скрытого тепла, приток пресной воды в океаны, формирование / разрушение ледовых щитов и горных ледников. Измерить осадки (особенно выпадающие на акватории океанов) с высокой точностью трудно. В последние 50 лет отмечается тенденция к уменьшению годовых и сезонных сумм осадков по России в целом и в ее восточных регионах. Наиболее заметно снизились осадки на северо-востоке страны. На европейской территории прослеживается слабая тенденция к росту осадков (Груза, Ранькова, 2003).
Воздействие изменений климата в таежной зоне России
В таежной зоне (а это большая часть России) с начала 1980-х гг. происходит повышение значений среднегодовых температур; общее потепление происходит за счет потепления весенних месяцев (апрель, май). За последние 40 лет значительно увеличилась продолжительность безморозного периода (максимум в 1998 г. - 134 дня). Амплитуда среднемесячных температур воздуха в летний период (апрель – сентябрь) сократилась до узкого диапазона 3-7 °С; амплитуда зимних температур осталась широкой. Наиболее активно климат изменяется в последнее десятилетие. На фоне повышения минимальных значений января (от –36,9 до -34,5°С) происходит снижение максимальных температур июня (от +34,6 до +25,0°С за 10 лет). Увеличивается количество дней с осадками, увеличивается сумма активных температур (имеющая большое значение для функционирования экосистем), количество дней с температурой >+10°С. Самыми теплыми годами были 1998, 2003 и 2002 г. Тренд потепления сохраняется.
Первые осенние заморозки постепенно смещаются с августа на сентябрь; последние весенние заморозки явной тенденции к смещению не имеют. Увеличивается количество дней со скоростью ветра > 10 и >15 м/с, с осадками >1 и >5 мм, с росой (метелью), туманом. Уменьшается количество дней с оттепелью, относительной влажностью <30%. Это свидетельствует о том, что климат становится более влажным. Дата первых положительных температур за последнее десятилетие сместилась с 27.03/22.04 на 5-19.04, а отрицательных температур с 27.09/9.10 на 26.09/6.10 (на 3 дня). Установлены новые (более ранние) оптимальные сроки для посадки сельскохозяйственных культур (когда почва прогревается до положительных температур): вторая декада мая.
Реакция северных экосистем на изменения климата в конце ХХ в.
Известно, что таежные и тундровые экосистемы наиболее уязвимы к колебаниям экологических параметров, включая климат.
Характеристиками реакции биоты на изменения климата могут служить фенологические параметры, изменение структуры ареалов, видовое богатство, численность или продуктивность биоты. Исследования показывают, что выявленные изменения климата (тенденция потепления) на Европейском Северо-востоке пока не стали доминирующим фактором, вызывающим кардинальные перестройки структуры и функционирования естественных экосистем.
Изменение сроков наступления сезонных событий (потепление зимних месяцев, похолодание в летний период на фоне запаздывания осенних заморозков) привело к появлению различных адаптационных приспособлений биоты. Изменяются фенологические реакции растений: за последнее десятилетие увеличилась частота случаев осеннего вторичного цветения шиповника, брусники, голубики, одуванчика; отмечаются случаи несбрасывания листвы деревьем и кустарников при наступлении зимы. Такие явления приводят к ослаблению популяции, поскольку к началу весенней вегетации растения будут ослаблены. Отмечено раннее цветение травянистых растений и распускание листьев деревьев; поздний листопад.
Фенологические реакции животных на изменение климата: более ранний весенний прилет птиц и более поздний осенний отлет; появление несвойственных (южных, степных) видов птиц. Расширяется ареал лосей, медведей, многих видов насекомых. Анализ имеющейся информации позволяет заключить, что процессы изменения климата актуальны для севера и центра Европейской России. Эти изменения сказались на биоте (в основном изменились сроки фенологических процессов). Однако современное потепление климата пока еще не стало фактором, способным спровоцировать существенные изменения в структуре в функционировании бореальных и таежных экосистем, имеющих широкий набор адаптационных механизмов для переживания колебаний климата.
Климат будущего
Очевидно, что изменения климата серьезно влияют на хозяйственную деятельность человека в самых разных областях, от сельского хозяйства до энергетики. Чего ждать от повышения среднегодовой температуры - засухи, пыльных бурь или, наоборот, наводнений и подтопления территорий?
Европейские ученые в рамках совместного проекта (исследование проб пузырьков воздуха в антарктических материковых льдах) пришли к выводу, что главная причина глобальных циклических колебаний климата - положение Земли в космосе, ее орбиты, прежде всего удаление от Солнца (см. "Nature"). Сейчас это положение такое же, как 400 тыс. лет назад, в первом приближении изменения климата можно экстраполировать (тогда "оттепель" продлилась 28 тыс. лет, нынешняя началась 10 тыс. лет назад).
В рамках тюменского проекта «Цикличность движений тел Солнечной системы и ритмичность природных процессов». в результате решения уравнений движения рассчитано движение тел Солнечной системы за 4000 лет. Плоскость орбиты Земли в течение 4000 лет непрерывно сближается с плоскостью экватора; при сохранении нынешней тенденции обе плоскости через 180 тыс. лет совпадут и сезонов года не будет. Сплошная зима или сплошное лето? Рассмотрена астрономическая теория ледниковых периодов на базе решения неупрощенных дифференциальных уравнений движения современными численными методами (Мельников, Смульский, 2002).
При удвоении концентрации СО2 современные расчетные климатические модели предсказывают умеренный средний рост осадков (на 10-30%) в большинстве регионов России. Изменится характер осадков: в умеренных широтах Северного полушария чаще будут наблюдаться сильные ливни и обильные снегопады: на планете в целом усилятся температурные контрасты между континентами и океанами, интенсивнее станут муссоны в Восточной Азии.
Международное сотрудничество в сфере метеорологии
Колебания климата и его природная изменчивость всегда оказывали существенное влияние на развитие жизни на Земле, а в последние тысячелетия и на развитие цивилизации. Во II пол. ХХ в. стало очевидно, что общая климатическая ситуация меняется гораздо быстрее, чем в прежние времена. Во многих документах международного значения «глобальное потепление» постулируется как следствие антропогенного воздействия.
Конец XX в. принес изменение климата в масштабах всей планеты: повысилась температура воздуха у поверхности суши, потеплела вода в океанах, вслед за тем участились бури, наводнения, засухи. Метеорологи вовремя обратили внимание на тревожную тенденцию: в 1976 г. ВМО сделала первое заявление об угрозе глобальному климату, а в 1979 г. учредила Всемирную климатическую программу (ВКП). С этого времени начались активные исследования, появились модели, объясняющие колебания климата не только естественными причинами, но и деятельностью человека.
Это обстоятельство заставило ученых всего мира усилено изучать природу климатических изменений и их воздействие на биосферу и общество. В 1979 и 1990 гг. под эгидой Всемирной метеорологической организации (ВМО) прошли две Всемирные климатические конференции, заложившие основу для понимания происходящих климатических изменений.
В 1992 г. мировым сообществом были приняты рамочная Конвенция ООН по изменению климата (РКИК).
Киотский протокол по ограничению выбросов углекислого газа
Киотский протокол (подписан в 1997 г. представителями 160 государств), ограничивающий выбросы в атмосферу «парниковых газов», основаны на 3 зафиксированных наукой фактах.
1) На протяжении ХХ в. увеличилось поступление в атмосферу парниковых газов (особенно СО2 и СН4) в связи с антропогенным воздействием;
2) Концентрация этих газов в атмосфере действительно повысилась;
3) Выросла средняя температура земной поверхности на ~1ОС.
Однако строгих доказательств причинно-следственной связи между этими фактами нет! Существуют причины повышения средней температуры земной поверхности, не зависящие от человека и связанные с астрофизическими переменными и циклическими колебаниями климата. Повышение концентрации "парниковых газов" в атмосфере может быть не причиной, а наоборот - следствием этих климатических изменений (увеличение заболоченности территорий, прежде всего таежных массивов умеренных широт)
На выполнение этого протокола уже потрачены миллиарды долларов. По заявлению Г.Грефа, Россия готова вступить в Киотский протокол и ограничить выбросы "парниковых газов" (сжигать меньше топлива) в связи с угрозой "глобального потепления".
Многие ученые (В.Арутюнов, (Институт химической физики им. Семенова) доказывают несостоятельность мер Киотского протокола по ограничению выбросов в атмосферу СО2. Утверждается, что меры по ограничению выбросов в атмосферу СО2 по сути бессмысленны, с экономической точки зрения неэффективны, а фактически могут усугубить нежелательное воздействие человека на климат Земли. Наибольший вклад (6,5 млрд т/год) в производство СО2 дает энергетика. Стоимость улавливания тонны СО2 = 100 - 300 $ (в несколько раз дороже топлива, при сгорании которого образуется СО2). Ситуация нестандартная; требования Киотского протокола, разумеется, не выполняются.
Кроме того, наряду с парниковыми газами промышленный дым содержит летучие твердые частицы - аэрозоли, влияющие на климат совершенно противоположным образом (рассеивают радиацию, вызывают похолодание). Наблюдения последних десятилетий показывают, что суммарное воздействие этих двух факторов на климат = 0.