Естественные растительные формации в XXI веке

Мировой океан и прибрежные зоны в XXI веке.

 

Ожидаемое глобальное потепление климата вызовет повышение уровня океана на 0,5 м к 2050 г. и на 1-1,5 м — к 2100 г. с одновременным повышением температуры поверхностного слоя океана до 2,5° С к концу XXI в. Основными причинами являются: таяние материковых и горных ледников, морских льдов, тепловое расширение: океана и т.п. В настоящее время повышение уровня моря достигает примерно 25 см за столетие. Все это в конечном счете приведет к возникновению сложных проблем: затоплению приморских равнин, усилению абразионных процессов, ухудшению водоснабжения приморских городов и др. Причем затоплению прежде всего подвергнутся плотно заселенные и освоенные прибрежные районы. Так, при повышении уровня океана на 1 м будет затоплено до 15% пахотных земель Египта и 14% посевных площадей в Бангладеш, что вызовет переселение миллионов людей.) Кроме того, произойдет осолонение прибрежных грунтовых вод, которые во многих районах земного шара представляют собой основной источник пресной воды.

Китай, являющийся одним из основных поставщиков парниковых газов в атмос­феру, в то же время максимально ощутит на себе негативные последствия потепления в XXI в. По прогнозам, даже повышение уровня моря на 0,5 м приведет к за­топлению около 40 тыс. км² плодородных ратин. Наиболее уязвимыми окажутся обширные низкие аллювиальные и дельтовые равнины, низовья крупных рек Ху­анхэ, Янцзы и др., где средняя плотность населения иногда достигает 800 чел/км². Кроме того, значительно активизируются размыв и абразия берегов, что при­ведет к серьезным социально-экономи­ческим последствиям, особенно в круп­ных городах, расположенных на морских побережьях.

Эта проблема коснется и прибрежных территорий России. Так, при подъеме уров­ня океана на 1 м за столетие произойдет сильное преобразование морских берегов, в частности около 40% берегов европейс­кой части России отступят на 100 м и бо­лее. Будут разрушены жилые и промыш­ленные сооружения в таких городах, как Находка, Санкт-Петербург, Архангельск и др.

Крайне интенсивными мо­гут быть изменения на хоро­шо освоенных берегах, на­пример — Черного и Азовско­го морей, где естественное развитие будет сочетаться с интенсивным антропогенным воздействием, т.е. изъятием наносов с пляжей, строитель­ством дамб и плотин на реках, созданием берегозащитных сооружений и т.д. Наиболее интенсивно будут разрушать­ся песчаные пересыпи, отчле­няющие лиманы в Северо-За­падном Причерноморье и на Азовском море, а также косы Северного Приазовья. В дель­те Кубани и на Перекопском перешейке ожидается затоп­ление прибрежных низменно­стей. Быстрее станут отсту­пать береговые склоны, сло­женные непрочными лессами. В районе Одессы, Мариуполя, Приморско-Ахтарска помимо размыва уступов усилятся оползневые и обвальные про­цессы, и разрушение берегов может достичь катастрофиче­ских масштабов.

Наибольшие изменения претерпят термоабразионные криогенные берега при повы­шении температуры прибреж­ных вод, усилении протаивания вечной мерзлоты, усиле­нии штормового воздействия волн на береговые уступы, сложенные мерзлыми рыхлы­ми породами, при увеличении штормовых нагонов и т.п. Мы полагаем, что при реализации сценария МГЭИК скорость отступания термоабразионных берегов возрастет по сравне­нию с современной в 3 — 5 раз и на открытых берегах морей Лаптевых и Восточно-Сибирского в среднем достигнет 15 — 30 м/год, местами до 60 м/год, а в катастрофических случаях даже 250 м/год. Сле­довательно, береговая линия в местах развития активных термоабразионных берегов может отступить за столетие в сторону суши на 3 — 25 км.

Ледяные берега в условиях повышения температуры воз­духа и поверхностных вод бу­дут подвержены быстрому раз­рушению вследствие таяния льда и обрушения нависаю­щих ледяных блоков. Не ис­ключено, что и районах их распространения (Шпицбер­ген. Земля Франца-Иосифа, Новая Земля, Северная Земля), на акваториях морей Баренце­ва, Карского и Лаптевых уве­личится количество айсбер­гов. В случае небольшой мощ­ности покровных ледников их площадь в условиях потепле­ния климата будет существен­но сокращаться, и в конце концов они могут исчезнуть.

Потепление поверхност­ных вод Мирового океана и климата Земли в целом, по-ви­димому, приведет к перест­ройке атмосферных процес­сов и усилению штормовой ак­тивности в умеренных и тро­пических широтах. Зарожде­ние и развитие тропических циклонов зависит от содержа­ния тепла в верхнем слое океа­на". Анализ климата Северно­го полушария за 1997 г., прове­денный Гидрометцентром РФ, показал, что потепление вод Тихого океана, в том числе и мощное Эль-Ниньо, сопровождается специфическими погодными явлениями, кото­рые зачастую имеют катастро­фический характер: сильнейшими ливнями и наводнения­ми в Перу и Чили, засухами в Индонезии и Малайзии, обильными снегопадами в Мексике, мощными штормами у берегов Калифорнии.

Наблюдения, проведенные по программе берегового мониторинга США, показали, что в конце января — начале фев­раля 1998 г. на Калифорний­ское побережье обрушились сильные шторма, вызнавшие катастрофические размывы берегов, что нанесло ущерб в сотни миллионов долларов.

Глобальное потепление представляет существенную угрозу для коралловых ри­фов, так как при повышении температуры воды выше определенного предела начнет­ся обесцвечивание кораллов, которое в настоящее время в океане стало довольно распространенным явлением. Длительное повышение температуры морской воды может привести к значительной деграда­ции всей экосистемы коралловых рифов. Возможно разрушение коралловых атол­лов, которые служат экологической средой обитания живых организмов, характеризу­ющихся большим биологическим разно­образием.

Однако изменения в прибрежной зоне арктических морей могут иметь не только негативный характер, но и приведут к по­ложительным социально-экономическим последствиям. Среди них — улучшение ледовой обстановки на трассе Северного морского пути, т.е. возможность более дли­тельного в течение года плавания судов в арктических морях.

2. Вечная мерзлота и современный климат

Как изменяется современный климат?

На исходе XX в. проблема глобального потепления климата не перестает волновать мировую общественность. В последние три-четыре года ее особенно остро прочувствовали жители средней полосы нашей страны. Здесь жаркие и сухие летние сезоны и мягкие зимы следовали друг за другом. Особенно запомнится современникам лето 1999 г. в Подмосковье и других регионах Центральной России, сценарий которого развивался, как у М. Е. Салтыкова-Щедрина в городе Глупове во время правления градо начальника Фердыщенки. когда с самого вешнего Николы, с той поры, как начала входить вода в межень, и вплоть до Ильина дня не выпало ни капли дождя... небо раскалилось... пахло гарью... травы и всходы огородных овощей поблекли..." Глупевцы видели причину возникшего несчастья в распутстве фердыщенковой любовницы Аленки. Не столь определенны специалисты, владеющие арсеналом современных математических методов и быстродействующей компьютерной техникой. Большинство ученых связывает повышение температуры приземного слоя воздуха со все возрастающими промышленными выбросами в атмосферу диоксида углерода, метана и других газов, вызывающих парниковый эффект. Причинами изменений климата считают также смещение полюсов, озоновые дыры и даже... массированные натовские бомбардировки Ирака и Югославии. Всего несколько лет назад ряд крупных климатологов прогнозировал повышение температуры воздуха на севере Евразии в начале XXI в. на 10—15°С. При таком резком потеплении были бы неизбежны резкий подъем уровня Мирового океана, сопровождаемый затоплением обширных низменных участков, таяние наземных и подземных льдов, освобождение газов (особенно метана), захороненных в вечной мерзлоте и их допол­нительное поступление в атмосферу. Не случайно в газетах последних лет даже появились предостерегающие заголовки типа «Метановая бомба в вечной мерзлоте» К счастью для северян, предсказания значительных изменений климата в высоких широтах пока не оправдываются. Но что можно ожидать в будущем?

Известно, что климат постоянно претерпевает естественные изменения. В 1625 г. сэр Фрэнсис Бэкон обратил внимание на то, что кроме су­точных и сезонных вариаций метеорологических элементов существуют многолетние их циклы. В 1957 г. Дж.К.Чарлсуэрт уже выявил около 150 таких циклов различной продолжительности. В 70-х годах А.С.Монин и Ю.А.Шишков выделяли многочисленные цик­лы с периодом от миллиарда до десятков лет. Хорошо известны короткопериодные колебания метеорологических элементов: 5—6-летние, 9— 14-летние и др. Все циклы, накладываясь друг на друга, создают сложный интегральный ход изменения метеорологических элементов. В последние два-три десятилетия на естественные климатические циклы все заметнее влияют колебания, связанные с антропогенным воздействием.

При изучении многолетних изменений современного климата, чтобы исключить случайные вариации, осредняют метеорологические дан­ные за промежуток времени, чаще всего за десять лет. Ана­лиз таких "скользящих" значений для температуры воздуха выполнен по ряду стран Се­верного полушария — Россия. Канада. США (Аляска). Китай. — и он показал, что в большинстве континентальных районов за период инструментальных метеорологических наблюдений в целом действительно отмечается заметное повышение температуры воздуха (до 2.4° С в Якут­ске за 1830-1495 гг.). Однако в районах, примыкающих к северным морям, прирост температуры воздуха за все время метеорологических измерений, несмотря на ее коле­бания в отдельные годы, прак­тически отсутствует. Это дает основание полагать, что в Арктике и некоторых смеж­ных регионах из-за близости морей и слабого техногенно­го воздействия современные потепления-похолодания не выходят за пределы естест­венной вековой цикличности климата.

Можно выделить два пери­ода с отчетливо выраженным повышением температуры воздуха на севере: с конца XIX в. по 40-е годы XX в. (этот период называют "потеплени­ем Арктики") и с середины 60-х годов до настоящего вре­мени. Последнее потепление пока не достигает размеров первого. Более того, в начале 90-х годов на ряде арктичес­ких метеостанций наблюда­лось заметное похолодание. Однако последующие годы оказались достаточно теплы­ми, что явилось причиной со­хранения общей тенденции потепления климата в наши дни.

Среднегодовая температура воздуха на севере России за 1965 — 1995 гг. увеличилась на различных метеостанциях от 0.4 до 1.8°С. Тренд этих значе­ний в указанные 30 лет со­ставляет 0.02—0.03°С/год в ус­ловиях Европейского Севера. 0.03—0.07 — на севере Запад­ной Сибири и 0.01 — 0.08°С/год - в Якутии. При этом потепление обусловлено главным образом повышени­ем зимней температуры возду­ха. Продержится ли эта тен­денция или сменится другой? Этот вопрос должен интере­совать нас особо — более 65% огромной территории России занято вечной мерзлотой, ко­торая чутко реагирует на ма­лейшие изменения климата и поэтому отнюдь не является вечной.

Эволюция мерзлоты и народное хозяйство

Скованные льдом горные породы встречаются на севе­ре Европейской России. Ура­ла, севере Западной Сибири (примерно до широтного от­резка Оби), на большей части Восточной Сибири. Забайка­лья и Дальнего Востока. От­рицательные температуры проникают в землю до глуби­ны 1300—1500 м. минималь­ные их среднегодовые значе­ния достигают -1б°С. Вечно - мерзлый покров литосферы в плане выглядит так: вдоль верхнего (северного) края России, он почти сплошной, с редкими дырами и прорезями в виде таликов под крупными озерами и реками, мощность мерзлоты здесь максимальна, а температура минимальна. К югу становится все больше таликовых прорех, толща мерзлоты уменьшается, тем­пература ее повышается, и у нижнего, южного края облас­ти вечной мерзлоты от сплошного покрова остаются одни лоскутки — острова мерзлых пород мощностью в несколько метров или десят­ков метров с температурой, близкой к нулю.

Северный край страны населен крайне скудно. На огромных просторах арктичес­ких холодных пустынь, тунд­ры, лесотундры, тайги и гор­ных степей, на равнинах, пло­скогорьях и в горах на 1 км² территории приходится ме­нее одного человека. В Ямало-Ненецком национальном ок­руге этот показатель равен 0.6 чел./км², в Корякии и на Чукотке — 0.1—0.2, а в Эвен­кии и на Таймыре и вовсе 0.03—0.06 чел./км².

Тем не менее хозяйствен­ное значение области вечной мерзлоты, или криолитозоны, как ее называют мерзлотове­ды, трудно переоценить. Она, по сути, стратегический тыл экономики России, ее топлив­но-энергетическая база и ва­лютный цех. Это — более 30% разведанных запасов всей нефти страны, около 60% при­родного газа, неисчислимые залежи каменного угля и тор­фа, большая часть гидроэнер­горесурсов, запасов цветных металлов, золота и алмазов, огромные запасы древесины и пресной воды. Значительная часть природных богатств уже вовлечена в хозяйственный оборот. Создана дорогостоя­щая и уязвимая инфраструкту­ра: нефтегазопромысловые объекты, магистральные нефте- и газопроводы протяженностью в тысячи километров, шахты и карьеры, гидроэлект­ростанции, возведены города и поселки, построены автомо­бильные и железные дороги, аэродромы и порты. На веч­ной мерзлоте стоят Магадан, Анадырь, Якутск, Мирный, Но­рильск, Игарка, Надым, Ворку­та, даже в границах Читы име­ются острова вечной мерзло­ты. В настоящее время хорошо разработаны методы прогно­зирования последствий стро­ительства на вечной мерзлоте. Однако труднопредсказуемые изменения климата меняют мерзлотные условия гораздо сильнее.

Быстрое оттаивание мерзлых пород может обернуться катастрофическими последст­виями. Верхние горизонты вечномерзлых пород (мощно­стью от 2 до 50 м, з иногда и более) содержат лед в виде мелких линзочек и жилок, а также клиновидной (полиго­нальной в плане) решетки или пластовых залежей мощнос­тью до 30—(0 м. На некоторых участках северных равнин лед составляет до 90°ь объема мерзлых пород. По оценкам Б.И.Втюрина. запасы подземных льдов криолитозо­ны России составляют 19 тыс. км³, что дает право иногда на­зывать вечную мерзлоту под­земным оледенением.

Оттаивание насыщенных льдом пород из-за потепления климата будет сопровождать­ся просадками земной поверхности и развитием опасных мерзлотных геологичес­ких процессов — термокарста, термоэрозии, солифлюкции. Начнется массовое разруше­ние зданий и инженерных сооружений, построенных на мерзлом грунтовом основа­нии. Такие последствия потеп­ления климата могут стать ра­зорительными для экономики.

Ключ к прогнозу мерзлотно-климатических изменений

Мерзлотоведы в состоянии количественно оценить гряду­щие изменения вечной мерз­лоты на любой срок, но толь­ко в том случае, если досто­верно известны исходные климатические параметры. За­гвоздка в том, что долгосроч­ные метеорологические про­гнозы далеки от совершенства, а их достоверность и оправдываемость оставляют же­лать лучшего. В итоге на осно­ве разноречивых прогнозов климата получаются различ­ные мерзлотные прогнозы.

Существуют сценарии зна­чительного и умеренного по­тепления климата в области вечной мерзлоты в XXI в., име­ется даже вариант похолода­ния. Так, по расчетам М.К.Гавриловой, к середине грядуще­го столетия среднегодовая температура воздуха в Сибири и на Дальнем Востоке повы­сится на 4— 10° С, вследствие чего вечная мерзлота будет оттаивать и со временем со­хранится только в высоких го­рах и на равнинах севера Вос­точной Сибири и Дальнего Востока. О.А.Анисимов и Ф.Э.Нельсон считают, что уве­личение глобальной темпера­туры воздуха на 2° С приведет к полному оттаиванию мерз­лых пород на 15 — 20% терри­тории криолитозоны. Одна­ко, как мы уже отмечали, мете­орологические данные за последние 10—15 лет показы­вают, что экстремальные сце­нарии изменения климата не оправдываются, потепление идет, но более скромными темпами.

Прогнозы умеренного потепления климата в значи­тельной мере основываются на анализе современных трендов метеорологических характеристик и их продле­нии на ближайшее будущее. Чем продолжительнее ряды и больше число пунктов наблю­дений, тем больше увереннос­ти в правильности прогноза. Если тенденция к потеплению сохранится в первой полови­не XXI в., можно ожидать повышения среднегодовой тем­пературы воздуха к 2020 г. на 0.9— 1.5°С и к 2050 г. на 2.5 — З°С. Атмосферные осадки к этому времени возрастут на 5 и 10—15% соответственно.

Продолжительность мете­орологических измерений в нашей стране превышает 180 лет. До недавнего времени сеть метеостанций в России, и в частности на ее севере, была достаточно разветвлен­ной. Однако в 90-х годах она резко сократилась, что неиз­бежно ведет к ухудшению до­стоверности климатических прогнозов.

При обосновании сцена­риев умеренного потепления климата помимо данных ме­теостанций используют ре­зультаты наблюдений на гео­криологических (мерзлот­ных) стационарах, где кроме метеорологических элемен­тов измеряют характеристи­ки теплового режима грун­тов, и в частности глубину сезонного промерзания и протаивания. исследуют мерзлотные процессы. Такое сочетание повышает досто­верность прогнозов, хотя в России, а тем более в зару­бежных странах, продолжи­тельность наблюдений на по­добных стационарах — опор­ных пунктах мониторинга криолитозоны — намного меньше, чем на метеостанци­ях, и за редким исключением не превышает 25 — 30 лет. Стационарные геокриологи­ческие наблюдения проводи­лись в наибольшем объеме на северо-востоке Европы, севе­ре Западной Сибири, в Цент­ральной Якутии и на юге Си­бири. К началу 90-х годов сеть наблюдений за состоя­нием криолитозоны России насчитывала более 30 стаци­онаров постоянного дейст­вия. К сожалению, в послед­ние годы и их число резко сократилось.

Анализ полученных на та­ких стационарах данных сви­детельствует о широко рас­пространенной деградации верхних горизонтов криоли­тозоны (повышении темпе­ратуры вечномерзлых пород, уменьшении их площади, возрастании глубины сезон­ного протаивания) за послед­ние 15 — 25 лет. При этом по­вышение температуры мерз­лоты может быть вызвано как потеплением климата, так и возрастанием снегоотложений.

В качестве наглядного примера происходящих тер­мических изменений в криолитозоне воспользуемся дан­ными наблюдений стациона­ра Марре-Сале (Западный Ямал), расположенного на участке одноименной метео­станции. Здесь почти на всех экспериментальных площад­ках температура мерзлых по­род на глубине 10 м за 19~9— 1998 гг. повысилась на 0.1 — ГС. Только в полосе поверх­ностного стока воды темпе­ратура пород за это время практически не изменилась. Геотермические исследова­ния в Сибири показали, что современное потепление по­род достигает глубин в десят­ки метров. Прогнозируемые нами региональные повыше­ния температуры поверхнос­ти пород не превысят здесь 1.4°С к 2020 (2025) и 2.3°С к 2050 г. (см. таблицу в Приложении 8).

По наблюдениям на том же стационаре, глубина се­зонного протаивания в це­лом слабо возрастала за 1978—1998 гг., несмотря на ее большие междугодовые ва­риации. К 2020 г. она увели­чится на Севере всего на 15 — 20 см в песках, а в супесях, глинах и торфах еще меньше.

Вечная мерзлота в 2025 и 2050 годах

Если оправдаются приве­денные выше прогнозные оценки умеренного (а тем бо­лее резкого) потепления кли­мата в северных районах, то к середине нового столетия об­лик вечной мерзлоты в России существенно изменится.

Сопоставление современ­ных характеристик вечной мерзлоты с прогнозными про­водилось путем составления последовательного ряда мел­комасштабных карт криолито­зоны. Помимо сугубо мерзлот­ных характеристик(распрост­ранения вечномерзлых пород, их мощности, температуры, льдистости, глубины сезонно­го протаивания) для оценки возможных изменений вечной мерзлоты приходится учиты­вать состав горных пород, а также рельеф и весь комплекс ландшафтных условий.

Эта работа была начата во ВНИИ гидрогеологии и инже­нерной геологии и продолже­на в Институте криосферы Земли СО РАН под руководст­вом Е.С.Мельникова. На осно­ве ландшафтной карты России была составлена карта крио­генных геологических про­цессов", преобразованная в прогнозную. С использовани­ем последней построена кар­тографическая схема измене­ний вечной мерзлоты.

На схеме, приведенной в статье, показаны четыре зоны. Первую образуют террито­рии, не входящие в состав со­временной области вечной мерзлоты. Здесь имеет место только ежегодное локальное или повсеместное сезонное промерзание почв до глубин не более 4 — 5 м. К середине XXI в. глубина и площади рас­пространения сезонного про­мерзания сократятся.

Три остальные зоны охва­тывают современную область вечной мерзлоты и отличают­ся друг от друга разной степе­нью и сроками начала повсе­местного глубокого оттаива­ния вечномерзлых пород сверху. За его начало принят момент, когда слой грунтов, оттаявший за лето, следующей зимой промерзает не полно­стью и кровля многолетне-мерзлых пород начинает про­грессивно понижаться. Вре­менной интервал, за который такие породы оттают полно­стью, зависит не только от по­тепления климата, но и от со­става и льдистости пород, их температуры и мощности, от притока тепла снизу — из глу­бин Земли. Это таяние может длиться годами, десятилетия­ми, сотнями и тысячами лет.

Вторая с юга зона — это территории, на которых веч­ная мерзлота к 2020 г. будет повсеместно оттаивать. Она сформируется только в преде­лах Западно-Сибирской низ­менности. В настоящее время здесь встречаются только ред­кие острова — линзы вечно-мерзлых пород с температу­рой выше -0.5°С. приурочен­ные к торфяникам. После их оттаивания южная граница мерзлоты отступит к северу на 300 км и более, таяние вспу­ченных льдом торфяников бу­дет сопровождаться интен­сивными просадками поверх­ности, но серьезных измене­ний в природную обстановку и деятельность человека это не внесет: вечномерзлые тор­фяники встречаются редко и в хозяйственное освоение практически не вовлечены.

Третья зона объединяет две подзоны, границы между ко­торыми весьма прихотливы и на нашей схеме не показаны. В первую (с юга) входят тер­ритории, где вечномерзлые породы начнут таять повсеме­стно только к 2050 г. Здесь в настоящее время встречаются острова и небольшие массивы вечномерзлых пород, разви­тые в самых неудобных для человека урочищах — в тор­фяниках, на сильно замшелых участках тайги, в затененных узких и глубоких долинах, на горных склонах северной экс­позиции. Температура этих пород не ниже -1°С. Ширина подзоны на севере европей­ской части России достигает 50—100 км. в Западной Сиби­ри — 100 — 250 км. а на юге Среднесибирского плоского­рья — даже 600 км. В горах со­кращение площадей, занятых вечномерзлыми породами, бу­дет минимальным: к 2050 г. повсеместно таять они будут только на Енисейском кряже и в небольшой части гор Юж­ной Сибири и Юго-Восточно­го Забайкалья.

Во вторую подзону включе­ны территории, где к 2050 г. глубокое оттаивание вечномерзлых пород будет проис­ходить не везде. Современная температура вечномерзлых пород здесь меняется в основ­ном в пределах от -1 до -5°С. Это преимущественно пески и скальные породы. Ширина подзоны локального оттаива­ния вечномерзлых пород на севере европейской части России достигнет 30—100 км. на севере Западной Сибири — 40—200 км, в Восточной Си­бири — 240 — 820 км. Подзона включает в себя также часть низких гор Южной Сибири. Забайкалья, юга Дальнего Вос­тока и Камчатки до 60—62°с.ш. В четвертую зону относи­тельно стабильных вечномерзлых пород входит север­ная часть криолитозоны с са­мыми низкими температура­ми пород — от -3 до -1б°С. Мощность их измеряется сот­нями метров. При прогнозных масштабах потепления клима­та глубокое протаивание веч­номерзлых пород на этой тер­ритории исключается. Незна­чительно увеличится лишь площадь таликов.

Таким образом, к середине XXI в. (всего за 50 лет) темпе­ратура поверхности грунтов в пределах криолитозоны Рос­сии может повыситься на 0.9— 2.3° С, а глубина сезонного протаивания — на 15-33%. Из-за этого южная граница мерзлоты на равнинах и плос­когорьях отступит к северу и северо-востоку на 50—600 км. Если к зоне и подзоне повсе­местного оттаивания вечно-мерзлых пород добавить под­зону локального их таяния, то в целом мы получим полосу деградации вечной мерзлоты, ширина которой на севере ев­ропейской части России до­стигает 50—200 км. в Западной Сибири — 800 км и в Восточ­ной Сибири — 1500 км. Силь­но сократятся, но полностью не исчезнут острова и масси­вы вечномерзлых пород в го­рах Забайкалья, на юге Дальне­го Востока и на Камчатке.

Ожидаемое к середине XXI в. потепление климата и криолитозоны сопоставимо с потеплением в период голо-ценового климатического оп­тимума 8—4.6 тыс. лет назад. На территориях, где вечная мерзлота сохранялась, возрас­тала глубина сезонного про­таивания. Анализ строения верхнего горизонта вечно-мерзлых пород позволяет ус­тановить глубину сезонного протаивания в то время. В арк­тических и высокогорных районах она оказалась на 20 — 40% больше современной, т.е. сопоставимой с прогнозируе­мой величиной прироста мощности сезон неталого слоя к 2050 г. Такое совпаде­ние лишний раз подтверждает реальность предложенного сценария.

Негативные последствия потепления климата, видимо, будут усугубляться одновре­менным увеличением количе­ства осадков. Хотя тенденции изменения прослеживаются с трудом, отмечено, что за по­следнее тысячелетие в перио­ды потепления пути движения циклонов с запада на восток смещались к северу, что вызы­вало увеличение осадков в вы­соких широтах и уменьшение их в низких'. Многочисленные палеогеографические иссле­дования также показывают, что в течение плейстоцена и голоцена потепления в высо­ких широтах сопровождались увеличением влажности кли­мата. Можно предположить, что на большей части криоли­тозоны России ожидаемое по­тепление XXI в. будет также сопровождаться увеличением количества осадков. Это общее предположение подтверждается результатами анализа со­временных трендов метеоро­логических характеристик, которые свидетельствуют о 10-15-процентном увеличе­нии атмосферных осадков к 2050 г.

Зимние осадки будут спо­собствовать повышению тем­пературы вечномерзлых по­род, а летние — приводить к их разрушению из-за усиле­ния термокарста, термоэрозии, термоабразии, а также со-лифлюкционно-оползневых процессов. Наиболее ярко они проявятся на аккумулятивных равнинах, сложенных высо­кольдистыми породами, т.е. там, где вечномерзлые толщи из-за своих низких темпера­тур и большой мощности ос­танутся в целом стабильными. При разрушении верхнего льдистого горизонта поверх­ность деформируется сущест­венно и, если своевременно не будут приняты защитные меры, нависнет угроза над ин­женерными сооружениями.

Итак, последствия потепле­ния климата будут отмечаться на большей части территории криолитозоны России. К тому же возрастет антропогенное воздействие на мерзлоту. В ре­зультате усилится влагооборот грунтовых вод, сместятся границы ландшафтных зон, нарушится устойчивость поверхности, могут произойти массовые аварии на геотехни­ческих комплексах. Необхо­дима система защитных меро­приятий, учитывающая клима­тические изменения и мас­штабы деградации криолито­зоны. Еще в 80-х годах нача­лись интенсивные разработки системы строительно-профи­лактических методов и инже­нерных мер, чтобы защитить геотехнические системы Се­вера от разрушения.

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.

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. Несколь ко 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 стра ны 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.

---

Дата добавления: 2019-09-13; просмотров: 120; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!