Прогнозы геоэкологических и социально-экономических последствий глобального потепления климата Земли

    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 XXI в. 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.