Глава 7. Климатические изменения и их экологические и социально-экономические последствия в Арктике

Арктика занимает особое место в климатической системе, оказывая влияние на происходящие глобальные изменения. Продолжающееся повышение температуры земной тропосферы имеет глобальный характер, планетарные последствия и ведет к росту уровня Мирового океана, в том числе за счет таяния полярных ледников, что создает угрозы для прибрежных зон.

Таяние вечной мерзлоты, значимо выраженное в ряде крупных областей АЗРФ, является потенциальным источником метана и, следовательно, фактором усиления парникового эффекта в планетарном масштабе. Одновременно полярные океаны поглощают двуокись углерода, что способствует снижению темпов накопления парниковых газов в атмосфере.

В высоких широтах находятся движущие механизмы глобальной термохалинной циркуляции, которая влияет на региональные климатические изменения вне полярных областей.

В то же время глобальные изменения и их последствия особенно выражены в самих полярных областях, и особенно в АЗРФ. Это проявляется в росте температуры воздуха, изменениях термохалинной структуры Северного Ледовитого океана, сокращении площади морских льдов, деградации вечной мерзлоты и ледников, ускоренном разрушении льдистых берегов арктических морей, экосистемных изменениях. Результаты моделирования климата показывают высокую вероятность развития и усиления этих явлений в будущем.

Изменения климата Арктики составляют одно из актуальнейших и дискуссионных направлений современных климатических исследований. В них особое место занимает судьба морского ледового покрова в Северном Ледовитом океане, вечной мерзлоты и ледников на арктической суше, поскольку криосфера, частью которой они являются, особенно остро реагирует на изменения климата и может как ускорить, так и замедлить их развитие.

Площадь морского арктического льда в конце лета, постепенно сокращающаяся с начала наблюдений со спутников в 1979 г., в 2005 г. достигла абсолютного минимума (рис. 4).

Рис. 4. Площадь распространения (млн кв. км) арктического морского льда в сентябре 1979–2010 гг. (по данным сайта http://nsidc.org)

Около 29% площади арктических морей в зимний период занимают припайные (неподвижные) льды. На протяжении периода наблюдений с 1930-х годов изменения суммарной площади припая в арктических морях происходили в пределах 470–800 тыс км². Минимальная площадь припая наблюдалась в 1995 г. В среднем за последние 20 лет общая площадь припая по сравнению с таким же предыдущим периодом уменьшилась на 20 тыс км², что составляет всего 3% от средней площади. В целом межгодовые колебания площади распространения припая и его толщины не показывают значимых трендов к уменьшению, что подтверждает меньшую чувствительность зимнего нарастания льда к изменениям температуры воздуха.

Колебания площади распространения льдов в арктических морях в течение XX и в начале XXI века происходили на фоне отрицательного тренда, при этом сокращение площади в тридцатилетие (1924-1955) и в последние три десятилетия (1979-2003) близки между собой (рис. 5).

Рис. 5. Площадь распространения льда в Сибирских арктических морях в сентябре 1924–2009 гг. (по данным ААНИИ)   В долговременных изменениях площади, занимаемой льдами в морях АЗРФ, проявляются циклические колебания продолжительностью около 60 лет. Причем их вклад в изменчивость превышает вклад тренда в целом за период наблюдений и достигает 23% для Сибирских морей АЗРФ.

Простая экстраполяция этого циклического колебания, имеющего, по-видимому, естественное происхождение, на последующие десятилетия предполагает возвращение в 2020-х годах к более суровым ледовым условиям по сравнению с современными. Однако быстрое сокращение летней площади льдов в последние пять лет и расчеты по глобальным моделям климата с учетом антропогенного воздействия являются, по мнению многих специалистов, заслуживающим внимания указанием на предстоящее к середине ХХI столетия летнее отступление морского льда за пределы арктических морей. Расчеты на конец столетия проецируют почти полное исчезновение льда в конце летнего сезона.

Значительно меньше данных имеется о толщине дрейфующих льдов. Анализ сведений о распределении осадки льда в Арктическом бассейне, собранных подводными лодками США и Великобритании, показал, в частности, уменьшение средней толщины льдов примерно на 42% (с 3,1 до 1,8 м) с 1958–76 по 1993–99 гг., а общий объем льда сократился почти на 32%. Однако эти оценки получены при неполном покрытии измерениями акватории Арктического бассейна, поэтому остаются сомнения в их репрезентативности из-за возможных перемещений массива многолетнего льда из области наблюдений.

Расчеты будущего климата АЗРФ с помощью современных глобальных климатических моделей с учетом роста концентрации парниковых газов в атмосфере показывают продолжение потепления и значительный рост температуры воздуха в зимний период к середине ХХI столетия. Наблюдаемое потепление климата Арктики и особенно его возможное усиление в будущем ведет к деградации ледников и вечной мерзлоты на арктической суше.

Повышение температуры воздуха в районах залегания вечной мерзлоты увеличивает глубину оттаивания грунта в летний период, а зимой уменьшает глубину его промерзания. Вследствие этого растет толщина активного слоя почвы и глубина залегания слоя вечной мерзлоты. Колебания толщины активного слоя почвы в бассейнах рек Обь, Енисей и Лена в ХХ столетии показывают положительный тренд.

Климатические изменения окажут влияние на характер и объемы переносов загрязняющих веществ в водных системах и атмосфере. В частности, существенным для переносов загрязняющих веществ будут:

• увеличение количества атмосферных осадков в АЗРФ;
• усиление атмосферного меридионального обмена вследствие возрастания циклонической активности в средних и высоких широтах Северного полушария;
• увеличение (до 20%) стока арктических рек;
• увеличение продолжительности безледного периода в морях АЗРФ;
• оттаивание вечной мерзлоты, более интенсивное разрушение берегов морей АЗРФ;
• рост числа заторных явлений на р. Лена и других сибирских реках.

В целом указанные факторы будут способствовать некоторому увеличению объемов выносимых и выпадающих на поверхность загрязняющих веществ. Вклад в этот рост внесут возросший объем речного стока, увеличение атмосферных осадков и циклонические процессы в атмосфере. Также возможно более интенсивное загрязнение российских шельфовых морей вследствие увеличения безледного периода в связи с тем, что морской лед, присутствующий на акваториях морей АЗРФ более девяти месяцев, аккумулирует загрязняющие вещества, выпадающие в атмосфере и захваченные в поверхностном слое моря, и далее выносит их в центральный Арктический бассейн и далее к проливу Фрама, где они, залповым образом, попадают в морскую среду. При увеличении безледного периода часть загрязняющих веществ, ранее выносимых со льдом в центральный Арктический бассейн, будет попадать в морскую среду на континентальном шельфе и далее, перемешиваясь, попадать в глубинные воды Северного Ледовитого океана.

Таким образом, в Северном Ледовитом океане произойдет изменение пространственного положения зон «залповых» сбросов загрязняющих веществ от снежно-ледяного покрова в морскую среду.

Следует также ожидать ухудшение качества питьевой воды вследствие оттаивания вечной мерзлоты, береговой эрозии и других изменений в природной среде.

Климатические изменения могут иметь серьезные социально-экономические последствия. Таяние вечномерзлых грунтов в АЗРФ приводит к негативному воздействию на городскую и промышленную инфраструктуру, включая аэродромы, автомобильные и железные дороги и трубопроводы.

Многочисленные примеры разрушения жилых домов в Якутии и других районах Крайнего Севера (Якутск, Норильск, Воркута, Амдерма, Тикси) свидетельствуют о повышении риска для инфраструктуры и жизни людей. Повреждения линий нефте- и газопроводов в зоне вечной мерзлоты были зафиксированы в Ханты-Мансийском автономном округе – Югре. Таяние вечной мерзлоты может потребовать значительных восстановительных работ, т.е. больших инвестиций. Можно ожидать определенные нарушения снежно-ледовых дорог (зимников), что вызовет транспортные проблемы. С другой стороны, имеет место снижение объемов топлива, используемого для обогрева зданий, что является положительным эффектом наблюдаемых в последнее время изменений климата.

Перевозки угля и минеральных ресурсов, вероятно, будут испытывать как положительные, так и отрицательные воздействия от изменения климата. Шахты в Сибири, которые вывозят свою продукцию с помощью морского транспорта, очень вероятно, получат выгоду из-за сокращения морского льда и продления навигационного сезона. Предприятия горнодобывающей промышленности, которые используют транспортные дороги, проложенные по вечной мерзлоте, очень возможно, будут нести более высокие затраты на обслуживание дорог из-за таяния вечной мерзлоты. Последствия для нефтяной и газовой промышленности, вероятно, будут аналогичными, с улучшением доступа по морю и более проблемным доступом по суше. Уменьшение площади морских арктических льдов несомненно послужит катализатором работ по освоению нефтегазовых ресурсов на континентальном шельфе.

Будущие изменения в распространении снежного покрова и его состояния могут вызвать серьезные неблагоприятные последствия для оленеводства и связанных с ним физических, социальных и культурных составляющих жизни оленеводов. Наблюдающееся в последние годы более раннее таяние и более позднее замерзание речного льда может приводить к разрыву традиционных путей миграции между зимними и летними пастбищами.

Лесная промышленность, сокращение которой произошло из-за экономических факторов, может получить дополнительные проблемы в связи с потеплением, которое в ближайшей перспективе будет отрицательно воздействовать на качество древесины из-за ущерба, причиненного насекомыми, а также на инфраструктуру и зимние перевозки вследствие таяния грунта.

Прогностические оценки условий возникновения лесных пожаров в Сибири показывают, что возможное повышение температуры воздуха в летний сезон с 9,8 ºС до 15,3 ºС приведет к удвоению числа лет с сильными пожарами, увеличению площади лесных пожарищ почти на 150% в год и снижению запасов древесины на 10%.

Климатические условия, сдерживающие развитие сельского хозяйства, включают короткий сезон роста (недостаточный период для полного созревания урожая или производства высоких урожаев способных созревать культур), недостаточное количество тепла (недостаточно теплые дни в течение сезона роста), длинные холодные зимы, которые ограничивают выживаемость многолетних культур. Согласно прогнозам, с прогрессом потепления возможности для сельского хозяйства возрастут.

Переход к более влажному климату, вероятно, приведет к увеличению запаса водных ресурсов для людей, постоянно проживающих в регионе. В районах, свободных от вечной мерзлоты, уровень грунтовых вод, очень вероятно, поднимется ближе к поверхности, и большее количество влаги, по прогнозу, будет доступно для сельскохозяйственного производства. В весенние сезоны возросшие осадки и сток с большой вероятностью вызовут рост уровня воды в реках и увеличение риска наводнений. Более низкие уровни воды, согласно прогнозу, будут наблюдаться в летний период, что, вероятно, негативно повлияет на речную навигацию и гидроэнергетику и увеличит риск лесных пожаров.

Изменение климата будет оказывать вредное воздействие на здоровье человека в Арктике.

Для человеческого организма наиболее опасны резкие колебания основных метеорологических характеристик (температуры и влажности воздуха, атмосферного давления и осадков, скорости ветра и солнечной радиации), повторяемость которых заметно увеличивается в режиме потепления климата. Рост случаев чрезвычайных явлений, таких как наводнения, шторма, каменные оползни и лавины, как можно ожидать, будет причиной увеличения ущерба и смертности. В дополнение к таким прямым воздействиям этих явлений косвенные эффекты могут включать воздействия на доступность и сохранность питьевой воды. Явления интенсивных осадков могут также вызывать вспышки болезней, переносимых москитами, наводнения и, в зависимости от существующей водной инфраструктуры, загрязнение источников воды.

Сельские жители Арктики, проживающие в небольших, изолированных сообществах с неразвитой системой социальной поддержки, слабой инфраструктурой, с плохо развитой или несуществующей общественной системой здравоохранения, являются наиболее уязвимыми. Коренные народы, чье существование зависит от охоты и рыболовства, в особенности использующие только малое число видов, окажутся уязвимыми к тем изменениям, которые тяжело отражаются на этих видах (например, сокращающийся морской лед и его воздействие на кольчатую нерпу и белого медведя). Изменение рациона может иметь самые отрицательные последствия для здоровья коренного населения.

Возраст, образ жизни, пол, доступ к ресурсам и другие факторы влияют на индивидуальную и коллективную способность к адаптации. И историческая способность к переселению как средству адаптации к изменяющимся климатическим условиям снизилась, поскольку большинство населения перешло на оседлый образ жизни.

Экосистемные изменения в морях АЗРФ в условиях глобального потепления могут носить характер быстрых и радикальных перестроек. Среди них решающую роль будут играть процессы, влияющие на состояние ледового покрова, который в значительной мере определяет весь режим и экологию морей АЗРФ. Масштабное ослабление и тем более значительный сдвиг ледового покрытия к полюсу при одновременном нарастании речного стока и подъеме уровня моря могут привести к общей активизации биопродукционных процессов на всем протяжении мелководного и обширного шельфа Северного Ледовитого океана – от Карского моря до Чукотского.

На западном и восточном флангах следует ожидать трансформации экосистем Карского и Чукотского морей в состояние, близкое к современной ситуации соответственно в Баренцевом и Беринговом морях. Ослабление ледовитости и сдвиг границы распространения льдов к северу при одновременном нарастании речного стока (за счет повышения суммы осадков и в результате таяния в зоне вечной мерзлоты) приведут к активизации буквально «замороженного» сейчас биопродукционного потенциала морей Арктического шельфа и к фундаментальной перестройке их экосистем. Параллельно, хотя и с некоторым запозданием, будут происходить соответствующие изменения в ихтиофауне, которые начнутся, скорее всего, на западном и восточном краях шельфа в результате миграционной экспансии холодноводных видов из Баренцева и Берингова морей с последующим расширением их ареалов на весь шельф.

Популяционные реакции некоторых массовых видов рыб на изменения температуры могут быть особенно четкими, быстрыми и масштабными в ситуациях, когда их ареалы накладываются на районы с преобладанием «пороговых» для данного вида температур. В таких случаях северные границы ареала будут определяться широтой расположения водных масс с температурой, приемлемой для обитания и воспроизводства того или иного вида, то есть выше порогового уровня. Такого рода ситуации характерны, например, для северной части Тихого океана, где существуют обширные акватории с холодной «зимней» водой, где температура опускается до –1,7 °С и таким образом блокирует распространение большинства видов ихтиофауны. Вместе с тем такие районы обычно отличаются достаточно высоким уровнем биопродуцирования и хорошей кормовой базой. Даже незначительное повышение теплосодержания водных масс в таких районах в силу любых причин (климатических, океанологических, сезонных) может сделать их доступными для нагула и размножения тех или иных видов и таким образом радикально изменить рыбопромысловую ситуацию в регионе.

Особенно тесная и четкая связь состояния рыбных запасов с региональным климатом и прежде всего с температурным режимом характерна для Баренцева моря.

В условиях потепления климата в Арктике формирование видового состава промысловой ихтиофауны будет происходить как за счет повышения численности немногих местных видов арктического комплекса (в основном полупроходных сиговых рыб, некоторых тресковых и камбаловых), так и в результате расширения ареалов аркто-бореальных видов и форм (треска, минтай, мойва, сельдь, зубатка, камбала) в процессе их расселения из Баренцева и Белого морей. Одновременно по мере усиления речного стока, выноса биогенов и отступления льдов должна возрасти роль приустьевых участков и всей прибрежной зоны шельфа как области нагула проходных и полупроходных рыб. Особенно ощутимо это будет проявляться в мелководных морях – Восточно-Сибирском и Чукотском.

Анализ возможных сценариев и перестроек в экосистемах и ихтиофауне морей АЗРФ в условиях потепления климата и сокращения ледового покрова показывает, что эти моря могут резко повысить свой рыбопродукционный потенциал (до 30–40 млн тонн по биомассе основных промысловых видов) и стать ареной интенсивного рыболовства и эффективной аквакультуры с общим выловом промысловых объектов до 10 млн тонн в год.

Климатические изменения неизбежно будут иметь последствия и для экосистем суши АЗРФ, в том числе:

• увеличение продолжительности вегетационного периода (для растений), гнездового периода (для птиц), теплого сезона (для беспозвоночных), вследствие чего в некоторых районах границы леса продвинутся на север, произойдет активное расширение ареала отдельных видов растений, млекопитающих и птиц, изменение путей их миграции, внедрение чужеродных видов;
• рост частоты климатических аномалий (зимние оттепели, летние заморозки, рост количества осадков, в том числе снега, и др.) приведет к массовой гибели отдельных популяций (например, северного оленя при образовании наста зимой или возврате холодов при отеле) или, наоборот, благоприятным условиям для освоения арктических территорий бореальными видами (например, бурым медведем лесотундры и южных тундр).

К оглавлению