1 июня 2021 года состоялось заседание Научного совета РАН по проблемам климата Земли, на котором рассматривались актуальные научные вопросы, связанные с моделированием климата и углеродного цикла. Сопредседатель Научного совета, вице-президент РАН, научный руководитель НИИ «АЭРОКОСМОС» поделился с Научной Россией развёрнутым комментарием о том, какие темы обсуждались на Совете, почему они актуальны и почему тема климата вызывает общую обеспокоенность населения нашей планеты.

Вице-президент РАН академик БОНДУР В.Г. (фото с портала "Научная Россия")

Академик В. Бондур: "Научное сообщество должно разобраться в причинах происходящих изменений климата"

1 июня 2021 года состоялось заседание Научного совета РАН по проблемам климата Земли, на котором рассматривались актуальные научные вопросы, связанные с моделированием климата и углеродного цикла. Тема заседания вызвала большой интерес у специалистов, занимающихся проблемами современного климата. В работе Совета приняло участие около 60 ученых. О важности рассматриваемой темы свидетельствует и активное участие в работе Совета президента Российской академии наук академика РАН Александра Михайловича Сергеева.

Актуальность вопросов, рассматриваемых этим Советом, обусловлена, во-первых, общей обеспокоенностью населения нашей планеты происходящими климатическими изменениями, которые оказывают непосредственное влияние на жизнь большинства ее регионов. Эти изменения связаны, прежде всего, с ростом содержания климатически-активных парниковых газов (прежде всего CO₂, СН₄ и N₂O) и ростом средней глобальной температуры (порядка 0,18°С за последние 10 лет). При этом следует отметить, что температура в отдельных регионах России растет еще быстрее (почти в 2 раза), а Арктика теплеет приблизительно в 3,5 раза быстрее, чем планета в целом.

Климатические изменения проводят и к существенному сокращению площади морских льдов (почти на 30% за последние десятилетия). Они вызывают подъем уровня Мирового океана, который по высокоточным спутниковым данным составляет около 3 мм в год, т.е. за последние 30 лет – около 9 см.

Значительная часть территории России покрыта вечной мерзлотой, таяние которой при продолжении потепления чревато серьезными проблемами для наземной инфраструктуры. Быстрое уменьшение протяженности морских льдов в Арктике при продолжении потепления, с одной стороны, создает новые перспективы для Северного морского пути и работ на шельфе, а, с другой стороны, создает новые риски при усилении морского волнения. Кроме того, при потеплении разрушаются берега арктических морей. Это связано с таянием мерзлых грунтов и разрушающим влиянием морских штормов. При продолжении глобального потепления следует ожидать как более благоприятных условий для сельского хозяйства в нашей северной стране, так и сильных, хотя и достаточно краткосрочных, заморозков, которые могут уничтожить урожай.

Климатическая изменчивость сказывается и на здоровье людей. Достаточно упомянуть часто происходящие волны летней жары. При глобальном потеплении вероятность их проявления увеличивается. 

Важно отметить, что эти относительно медленные изменения, связанные с общим потеплением и увеличением влагоемкости атмосферы, приводят к увеличению вероятности экстремальных климатических событий, в частности сильных осадков и наводнений в одних местах, продолжительных засух и природных пожаров в других, а также к разрушительным ветрам, сильным морским штормам.

Научное сообщество должно разобраться в причинах происходящих изменений климата, уметь их прогнозировать и предложить меры по адаптации к ним.

Во-вторых, актуальность деятельности Научного совета РАН по проблемам климата Земли обусловлена необходимостью реализации требований Парижского соглашения, принятого в декабре 2015 г., которое подписали 195 стран, и к настоящему времени ратифицировали 189 стран, в том числе Российская Федерация. Принятие этого соглашения связано с тем, что изменение климата представляет собой чрезвычайную глобальную проблему, выходящую за пределы национальных границ. Эта проблема требует принятия скоординированных решений на всех уровнях и осуществления международного сотрудничества, с тем чтобы помочь странам перейти к низкоуглеродной экономике. В этом соглашении все страны обязуются принять меры к тому, чтобы повышение общемировой температуры составило значительно менее 2 градусов Цельсия, а с учетом серьезности существующих рисков – стремиться ограничить рост температуры уровнем 1,5 градуса по сравнению с доиндустриальной эпохой. Соглашение предусматривает принятие обязательств по сокращению выбросов парниковых газов (прежде всего СО₂) и осуществление совместной работы стран по адаптации к последствиям изменений климата. Таким образом, в настоящее время климатическая политика требует стабилизации климата и достижения углеродной «нейтральности».

Не вдаваясь в политико-экономические аспекты реализации Парижского соглашения отметим следующее.

С точки зрения науки необходимо изучать сложнейшие механизмы, вызывающие изменения климата, и дать научно-обоснованные рекомендации по адаптации к таким изменениям. Необходимо иметь чёткую картину наблюдаемых изменений и понимать их причины. В этом направлении большую работу проводят российские ученые, в том числе, в тесном сотрудничестве с зарубежными коллегами. Сейчас есть уверенное знание того, как и где происходят изменения и каковы они по интенсивности. Оценена роль естественных факторов, влияющих на изменения климата. Установлено, что она, несомненно, важна на временных масштабах от нескольких лет до десятилетий. Есть достаточно чёткое понимание того, что наблюдаемые изменения связаны со значительным антропогенным влиянием на климат за счёт выбросов климатически активных газов.

Кроме того, необходимо адекватно прогнозировать климатические изменения, в том числе и происходящие на территории России. Прогнозы и наших, и зарубежных ученых говорят о том, что наблюдаемая тенденция изменений климата будет сохраняться в 21-м столетии, включая интенсивность экстремальных климатических событий на территории России. Однако неопределенности этих прогнозов достаточно велики, и основная задача – уменьшить эти неопределенности. Здесь многое зависит от вычислительных мощностей и состояния систем мониторинга. При этом важнейшей научной задачей является разработка адекватных методов оценки объемов эмиссий и депонирования углерода, влияющих на климат как планеты в целом, так и на территории отдельных стран, а также разработка методик объективного учета углеродного баланса, что очень важно для нашей огромной страны. Для этого необходимо разрабатывать методы измерения потоков эмиссий и стоков климатически-активных газовых компонентов и разрабатывать модели для достоверных оценок и прогноза их изменений.

Учитывая огромные размеры территории Российской Федерации, труднодоступность значительной части ее регионов крайне сложно обеспечить создание густой сети наземных станций для учета эмиссий и стоков климатически активных газовых компонент. Поэтому актуальными становятся задачи развития методов получения достоверной измерительной информации об углеродном бюджете, наиболее перспективными и объективными среди которых для мониторинга обширных и труднодоступных территорий являются методы дистанционного зондирования из космоса, а также развития методов математического моделирования цикла углерода и прогноза изменений климата при различных сценариях.

Эти вопросы являются одними из основных в деятельности нашего Совета.

Темой заседания, которое состоялось 1 июня 2021 г., являлось «Моделирование климата и углеродного цикла». На заседании Совета с докладами и сообщениями выступили ведущие специалисты в этой области: профессора РАН, доктора наук Елисеев А.В. («Моделирование углеродного цикла в земной климатической системе»), Володин Е.М. («Климатическая модель ИВМ РАН с углеродным циклом (модель Земной системы)»), Коновалов И.Б. («Региональное моделирование экосистемных потоков и эмиссий СО₂»), доктора наук Степаненко В.М. («Моделирование эмиссий парниковых газов водными экосистемами суши») и Ольчев А.В. («Потоки парниковых газов в наземных экосистемах и требования к их моделированию»), кандидат наук Школьник И.М. («Региональное климатическое моделирование и углеродный цикл»). С сообщением об инвентаризации баланса парниковых газов в рамках программы карбоновых полигонов выступил член-корреспондент РАН Гулев С.К.

На заседании Совета было отмечено, что моделирование климата с использованием моделей разного класса является одним из ключевых инструментов для исследования процессов в климатической системе Земли, а также для количественной оценки реакции климата на внешние воздействия (в том числе антропогенные). Исключительно важным является корректное моделирование углеродного цикла в земной климатической системе, как для оценки чувствительности климата к изменению концентрации парниковых газов, так и для количественной оценки эмиссий и потоков парниковых газов в экосистемах. Последнее необходимо для инвентаризации потоков парниковых газов и создания их кадастров на территории России. Кроме того, отмечалось, что моделирование является важнейшим инструментом для получения прогностических оценок изменений климата в ближайшие десятилетия.

При этом в обсуждениях на заседании Совета отмечалось, что существует большое разнообразие моделей и множество неопределенностей при их применении, связанных со сложностью самих моделируемых процессов, необходимостью учета различных типов растительности, отсутствием достоверных измерений множества параметров системы атмосфера, растительность, океан, воды суши и др. Это приводит к значительному разбросу результатов, полученных с помощью различных моделей.

В связи с этим особое внимание при проведении последующих исследований следует уделить валидации моделей с использованием достоверных экспериментальных данных. Для этого должны развиваться методы инструментальных измерений климатически-значимых параметров, прежде всего, методы дистанционного зондирования и наземных измерений на специальных полигонах, обеспечивающих получение репрезентативных оценок этих параметров для всех биомов (природно-климатических зон), характерных для обширной территории Российской Федерации.

На заседании Совета отмечалось также, что для проведения современных численных экспериментов, в том числе ансамблевых, по климатическому моделированию существующих компьютерных мощностей недостаточно. Поэтому целесообразно поставить вопрос о необходимости использования вычислительных комплексов, обеспечивающих возможность выполнения численных экспериментов с высоким разрешением (5–10 км) с производительностью порядка десятка и более петафлопс. При этом должны учитываться особенности моделирования климата (наличие множества различных моделей, обеспечение возможностей распараллеливания вычислений, формирования баз данных, усвоения различной измерительной информации, обеспечение длительной бесперебойной работы технических средств и др.).

Советом было рекомендовано подготовить предложения в детальный план формируемой Федеральной научно-технической программы в области экологического развития и климатических изменений на 2021–2030 годы.

На следующих заседаниях Совета будут рассматриваться и другие актуальные вопросы, связанные с исследованиями климата. Это будет хорошей основой для формирования научно-обоснованных рекомендаций по объективной оценке климатических изменений и принятия мер по адаптации к ним.