Будущее Арктики как вызов климатической науке

Как отмечается в работах [8; 16], после впечатляющих дости­жений мировой климатической науки, включая успех докладов МГЭИК, оцененных в 2007 г. Нобелевской премией мира, некото­рые политические и общественные деятели поспешили заключить, что климатическая наука, в основном, выполнила свои задачи.

Другие политики, ухватившись за отдельные (впрочем, крайне немногочисленные) неточности указанных докладов, напротив, подвергли все и вся сомнению, вплоть до полного обесценивания проделанной большой и полезной работы.

Обе крайности представляются абсолютно неприемлемыми. Первая — потому, что означает игнорирование сохраняющихся лакун в научном знании, особенно в понимании причин и послед­ствий изменений климата, в прояснении которых дальнейшие ис­следования (в том числе Арктики) невозможно переоценить. Вто­рая — потому, что современный уровень научных знаний вполне позволяет говорить о неотложности действий как в части адаптации к текущим и ожидаемым изменениям климата (в том числе в Арк­тике), так и в части смягчения воздействия человека на климати­ческую систему (и окружающую среду в целом). Пробелы в пони­мании происходящего связаны с недостатком данных наблюдений, а также с проблемами моделирования климата. Восполнение этих пробелов является необходимым условием уточнения оценок буду­щих изменений климата и их последствий, в частности, в Арктике, которые, в свою очередь, являются необходимой предпосылкой для принятия эффективных решений, как в сфере экономики, так и экологии, включая охрану природы.

Выполнение этой предпосылки снижает, но не устраняет не­определенность оценок будущих изменений климата. Каков бы ни был прогресс в наблюдениях и моделировании, хаотическая природа климатической системы всегда будет влиять на точность и надежность этих оценок, обусловливая, таким образом, их ве­роятностный характер.

Важно отметить, что альтернативы науке здесь попросту не су­ществует и, в связи с этим, следует обратить особое внимание на существующий в России недостаток знаний фундаментального и прикладного характера, ее отставание в области исследований климата от наиболее развитых стран. Последнее усугубляет зави­симость России от получения современных данных и знаний о про­исходящих переменах и оценок будущих изменений климата и их последствий от зарубежных исследовательских центров.

Объективная оценка сложившейся ситуации дана в решении созванного Росгидрометом в 2009 г. VI Всероссийского метеороло­гического съезда [7; 18]: «В последние десятилетия ХХ в., по мере перехода мировой метеорологической науки в “высокотехнологи­ческую” фазу, наша страна проигрывала в соревновании компью­терных технологий. Смена государственной системы и экономи­ческого уклада в начале 1990-х годов привела к общему кризису отечественной науки, который не преодолен до сих пор. Россий­ская наука потеряла целое поколение исследователей. Начиная с 1990-х годов российская метеорологическая наука жила, в основ­ном, достижениями предшествующих десятилетий. К началу XXI в. Россия утратила лидирующие позиции в мировой метеорологиче­ской науке. На мировом или близком к мировому уровне остаются лишь отдельные направления. Научное сообщество малочисленно и разобщено.

Снижение перечисленных выше рисков и угроз требует конк­ретных мер со стороны государства, которое лишь недавно всерьез занялось формированием приоритетов своей политики в отноше­нии проблемы изменений климата в целом и в Арктике в частности. Это нашло свое отражение в Климатической доктрине Российской Федерации. Ее научный фундамент заложен профессиональными исследованиями, проводимыми отечественными и зарубежными климатологами. В самой доктрине особое внимание уделяется на­учному обеспечению политики Российской Федерации в области климата, включая обеспечение соответствия национальных клима­тических исследований мировому уровню. Доктрина, помимо про­чего, предписывает разработку и реализацию соответствующей государственной стратегии и, на ее основе, федеральных, реги­ональных и отраслевых программ и планов действий, в том числе в отношении Арктики.

Основой этих документов должны стать результаты масштаб­ных научных исследований, которые сами по себе являются объ­ектом планирования, причем приоритетным. С этой точки зрения трудно переоценить разработку Комплексного плана научных ис­следований погоды и климата до 2020 г., выполненную Росгидро­метом совместно с Российской академией наук, Министерством образования и науки России, Министерством экономического развития России, МЧС России и другими ведомствами в соответ­ствии с решением Совета Безопасности от 17 марта 2010 г. (по­дробнее см. [5; 9]).

Реализация Комплексного плана научных исследований погоды и климата, а также создание и функционирование Климатического центра Российской Федерации, предусмотренные вышеупомяну­тым распоряжением Правительства «Комплексный план реализа­ции Климатической доктрины Российской Федерации на период до 2020 года» (от 25 апреля 2011 г.), являются важнейшими шагами в разработке государственной политики, а также научно-техниче­ских разработок и технологических решений в области адаптации населения, хозяйственных систем и системы обеспечения нацио­нальной безопасности России, включая и арктическое направле­ние, к изменениям климата.

Благодарности

Авторы благодарят В. А. Говоркову и Т. В. Павлову за проведенные рас­четы и подготовленные рисунки к настоящей статье. Авторы признатель­ны международному сообществу разработчиков климатических моделей за предоставление данных для анализа; участникам Программы диагноза и сравнения климатических моделей (PCMDI) — за сбор и хранение мо­дельных данных CMIP3 и CMIP5; Рабочей группе по объединенным моде­лям (WGCM) Всемирной программы исследований климата (WCRP) — за организацию деятельности по анализу модельных расчетов. Архив данных WCRP CMIP3 и CMIP5 поддерживается управлением науки Министерства энергетики США.

Примечания

¹ Под климатическим сценарием, вслед за определением МГЭИК, здесь понимается правдоподобная (или вероятная) эволюция климата в будущем, согласующаяся с предположениями о будущих эмиссиях (сце­нариями эмиссий) парниковых газов и других атмосферных примесей, например, сульфатного аэрозоля, и с существующими представлениями о воздействии изменений концентрации этих примесей на климат. Соот­ветственно, под сценарием изменения климата подразумевается разница между климатическим сценарием и современным состоянием климата. Поскольку сценарии эмиссий основываются на тех или иных предполо­жениях о будущем экономическом, технологическом, демографическом и т.п. развитии человечества, климатические сценарии, равно как и сце­нарии изменения климата, не следует рассматривать как прогноз, но лишь как внутренне не противоречивые картины возможных в будущем состо­яний климатической системы. Обсуждение других, не связанных с антро­погенными воздействиями, возможных причин изменений климата Арк­тики можно найти в [17].

² Полностью исследование CAFF и подготовка соответствующего до­клада будут завершены в 2013 г.

³ National Snow and IceDataCenter (NSIDC), University of Colorado, Boul­der, USA.

⁴ Одно из распространенных определений понятия «климатические ресурсы» таково: «Климатическими ресурсами называются запасы веще­ства, энергии и информации в климатической системе, которые использу­ются или могут быть использованы для решения конкретной задачи в эко­номике или социальной сфере» [10].

⁵ Климатическая доктрина Российской Федерации утверждена Прези­дентом Российской Федерации 17 декабря 2009 г.

Литература

1. Оценочный доклад об изменениях климата и их последствиях на тер­ритории Российской Федерации: В 2 т. / Под ред. А. И. Бедрицкого и др. Росгидромет, 2008.

2. Бирман Б. А. и Бережная Т. В. Основные погодно-климатические осо­бенности Северного полушария Земли. 2011 год. Аналитический обзор. Гидрометцентр России, 2012.

3. Букварева Е. Н. Роль наземных экосистем в регуляции климата и мес­то России в посткиотском процессе. М., 2011. С. 63.

4. Катцов В. М., Алексеев Г. В., Павлова Т. В., Спорышев П. В., Бекря- ев Р. В., Говоркова В. А. Эволюция ледяного покрова Мирового океана в XX и XXI веках в расчетах с глобальными климатическими моделями нового поколения // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2007. Т. 43. № 2. С. 1-17.

5. Катцов В. М., Кобышева Н. В., Мелешко В. П., Порфирьев Б. Н., Ре- вич. Б. А., Сиротенко О. Д., Стадник В. В., Хлебникова Е. И., Чичерин С. С., Шалыгин А. Л. Оценка макроэкономических последствий изменения кли­мата на территории Российской Федерации на период до 2030 года и даль­нейшую перспективу / Под ред. В. М. Катцова и Б. Н. Порфирьева. Росгид­ромет, 2011. С. 251.

6. Катцов В. М., Мелешко В. П., Чичерин С. С. Изменение климата и национальная безопасность Российской Федерации // Право и безопас­ность. 2007. № 1-2. С. 29-37.

7. Катцов В. М. и Мохов И. И. Приоритеты российских исследований в области метеорологии. Труды 6-го всероссийского метеорологического съезда. Росгидромет. СПб., 2011. С. 27-35.

8. Катцов В. М., Порфирьев Б. Н. Арктика: изменения климата и их воз­действия на окружающую среду // Евроатлантическое пространство безо­пасности [Дынкин А. А. и Иванов И. С., ред. М., 2011а. С. 350-358.

9. Катцов В. М. и Порфирьев Б. Н. Оценка макроэкономических по­следствий изменения климата на территории Российской Федерации на период до 2030 года и дальнейшую перспективу (Резюме) // Труды ГГО.

10. Энциклопедия климатических ресурсов / Под ред. Н. В. Кобыше- вой и К. Ш. Хайруллина. СПб.: Гидрометеоиздат, 2005.

11. Мелешко В. П., Катцов В. М., Говоркова В. А., Малевский-Мале- вич С. П., Надежина Е. Д., Спорышев П. В. Антропогенные изменения кли­мата в XXI веке в северной Евразии // Метеорология и гидрология. 2004. № 7. С. 5-26.

12. Мелешко В. П., Катцов В. М., Говоркова В. А., Надежина Е. Д., Пав­лова Т. В., Спорышев П. В., Школьник И. М., Шнееров Б. Е. Изменения кли­мата России в XXI веке. Оценочный доклад об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации: В 2 т. / Под ред. А. И. Бедрицкого и др. Росгидромет, 2008. Т. 1. С. 174-213.

13. Павлова Т. В., Катцов В. М., Говоркова В. А. Морской лед в моделях CMIP5: ближе к реальности? // Труды ГГО. 2011. № 564. С. 7-18.

14. Павлова Т. В., Катцов В. М., Надёжина Е. Д., Спорышев П. В., Говор­кова В. А. Расчет эволюции криосферы в XX и XXI веках с использованием глобальных климатических моделей нового поколения // Криосфера Зем­ли. 2007. № 2. С. 3-13.

15. Порфирьев Б. Н. Глобальные изменения климата: угроза или фак­тор международной безопасности? // Проблемы экономической безопас­ности Евроатлантического региона. Материалы ситуационного анализа в рамках проекта Евроатлантическая инициатива в области безопасности (EASI). (Москва, 29 июня 2010 г.). М: ИМЭМО РАН, 2010. С. 40-43.

16. Порфирьев Б. Н., Катцов В. М., Рогинко С. А. Изменения климата и международная безопасность. Российская академия наук, 2011.

17. Спорышев П. В., Мирвис В. М., Катцов В. М., Мелешко В. П., Ранько- ва Э. Я. Антропогенный вклад в изменение климата. Оценочный доклад об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Феде­рации. Т. I. Изменения климата / Под ред. А. И. Бедрицкого и др. Росгидро­мет, 2008. С. 152-173.

18. Труды VI Всероссийского метеорологического съезда. Обнинск — ФГБУ «ВНИИГМИ-МЦД», 2011.

19. ACIA, 2005: Arctic Climate Impact Assessment. Cambridge University Press. 1042 pp.

20. AMAP, 2011. Snow, Water, Ice and Permafrost in the Arctic (SWIPA): Climate Change and the Cryosphere. Arctic Monitoring and Assessment Pro­gramme (AMAP), Oslo, Norway. xii + 538 pp.

21. Bekryaev R. V., Polyakov I. V., Alexeev V. A., 2010: Role of Polar Ampli­fication in Long-Term Surface Air Temperature Variations and Modern Arctic Warming. J. Climate, 23, 3888—3906. doi: 10.1175/2010JCLI3297.1.

22. Bengtsson L., Semenov V. A., Johannessen O. M. 2004: The Early Twen­tieth-Century Warming in the Arctic — a Possible Mechanism. J. Climate, 17, 4045-4057.

23. Bernstein L., Bosch P., Canziani O., Chen Zh., Christ R., Davidson O., Hare W., Huq S., Karoly D., Kattsov V., Kundzewicz Z., Liu J., Lohmann U., Manning M., Matsuno T., Menne B., Metz B., Mirza M., Nicholls N., Nurse L., Pachauri R., Palutikof J., Parry M., Qin D., Ravindranath N., Reisinger A., Ren J., Riahi K., Rosenzweig C., Rusticucci M., Schneider S., Sokona Y., Solomon S., Stott P., Stouffer R., Sugiyama T., Swart R., Tirpak D., Vogel C., Yohe G., 2007: Climate Change 2007: Synthesis Report. Fourth Assessment Report of the In­tergovernmental Panel on Climate Change Cambridge Univ. Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA.

24. Bony S., Colman R., Kattsov V., Allan R., Bretherton C., Dufrense J.-L., Hall A., Hallegatte S., Holland M., Ingram W., Randall D., Soden B., Tseli- oudis G., Webb M., 2006: How Well do we Understand and Evaluate Climate Change Feedback Processes? Climate J., 19, 3445-3482.

25. CAFF (Conservation of Arctic Flora and Fauna), 2010: Arctic Biodiver­sity Trends 2010 — Selected indicators of change, CAFF International Secre­tariat, Akureyri, Iceland, May 2010.

26. CCSP, 2009: Past Climate Variability and Change in the Arctic and at High Latitudes. A report by the U. S. Climate Change Science Program and Subcommittee on Global Change Research [Alley, R. B., J. Brigham-Grette, G. H. Miller, L. Polyak, and J. W. C. White (coordinating lead authors)]. U. S. Geological Survey, Reston, VA, 257 pp.

27. Frolov A. V., Kattsov V. M., 2009: Predicting arctic climate: knowledge gaps and uncertainties. Proceedings of the international experts meeting «Cli­mate Change and Arctic Sustainable Development: scientific, social, cultural and educational challenges», Monaco, 3 — 6 March 2009, 292 — 302.

28. Gautier D. L., Bird K. J., Charpentier R. R., Grantz A., Houseknecht D. W., Klett T. R., Moore T. E., Pitman J. K., Schenk C. J., Schuenemeyer J. H., So­rensen K., Tennyson M. E., Valin Z. C. and Wandrey C. J. 2009: Assessment of Undiscovered Oil and Gas in the Arctic. Science 324 (5931): 1175—1179.

29. Glomsrod S., and Aslaksen I. (eds.), 2009: The economy of the North 2008. Statistics Norway, 102 p.

30. Goetz S. J., Mack M. C., Gurney K. R., Randerson J. T., Houghton R. A. 2007: Ecosystem responses to recent climate change and fire disturbance at northern high latitudes: observations and model results contrasting northern Eurasia and North America, Environ. Res. Lett., doi:10. 1088/1748-9326/2/4/045031.

31. IPCC, 2007: Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contri­bution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovern­mental Panel on Climate Change, Solomon, S., D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M. Marquis, K. B. Averyt, M. Tignor and H. L. Miller (eds.), Cambridge Univer­sity Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA. 2007.

32. Johnsen K. I., Alfthan B., Hislop L., Skaalvik J. F. (eds.). 2010. Protect­ing Arctic Biodiversity, United Nations Environment Program (UNEP), GRID- Arendal. Oslo: Birkeland Trykkeri AS, P. 20 — 22.

33. Karl T. R., Melillo J. M., Peterson T. C. (eds.). 2009: Global Climate Change Impacts in the United States, Cambridge Univ. Press, 189 p.

34. Kattsov V., Govorkova V., Pavlova T., SporyshevP. 2008: Arctic river run­off in the context of global warming: Projections with state-of-the-art global cli­mate models. CliC Ice and Climate News, No. 11, 8—10.

35. Kattsov V., Hibbard K., Rinke A., Romanovsky V., Verseghy D., Chris­tensen T. R., Kuhry P., Lawrence D., McGuire, 2009: Terrestrial permafrost car­bon in the changing climate. CliC/WCRP and AIMES/ IGBP White paper. www.climate-cryosphere.org/documents/doc6_CAPER_WP_final.pdf.

36. Kattsov V., Ryabinin V., Overland J., Serreze M., Visbeck M., Walsh J., Meier W. and ZhangX. 2010: Arctic sea ice change: a grand challenge of climate science. Journal of Glaciology, 56, No. 200, 1115—1121.

37. Kattsov V. M., Walsh J. E., Chapman W. L., Govorkova V. A., Pav­lova T. V. and Zhang X. 2007: Simulation and Projection of Arctic Freshwater Budget Components by the IPCC AR4 Global Climate Models. J. Hydrometeo­rology, 8, 571—589.

38. Khon V. C., Mokhov 1.1., Latif M., Semenov V. A., Park W. 2010: Perspec­tives of Northern Sea Route and Northwest Passage in the twenty-first century, Climatic Change, doi: 10. 1007/s10584-009-9683-2.

39. Lemmen D. S.,Warren F. J., Lacroix J. and Bush E. (eds.). 2008: From Im­pacts to Adaptation: Canada in a Changing Climate 2007; Government of Can­ada, Ottawa, ON, 448 p.

40. McGuire A. D., Anderson L., Christensen T. R., Dallimore S., Guo L., Hayes D., Heimann M., Lorenson T., Macdonald. R. and Roulet N. 2009: Sensitiv­ity of the carbon cycle in the Arctic climate change. Ecological Monographs, 79 (4), 523-555.

41. Moss R. H., Edmonds J. A., Hibbard K. A., Manning M. R., Rose S. K., Vuuren D. P. van, Carter T. R., Emori S., Kainuma M., Kram T., Meehl G. A., Mitch­ell J. F. B., Nakicenovic N., Riahi K., Smith S. J., Stouffer R. J., Thomson A. M., Weyant J. P. and Wilbanks T. J. 2010: The next generation of scenarios for cli­mate change research and assessment. Nature, 463: 747-756.

42. Murphy J., Kattsov V., Keenlyside N., Kimoto M., Meehl J., Mehta V., Pohlmann H., Scaife A., Smith D. 2010: Towards Prediction of Decadal Cli­mate Variability and Change. Procedia Environmental Sciences 1, 287-304, doi:10.1016/j.proenv. 2010.09.018.

43. Nakicenovic N., Alcamo J., Davis G., Vries B. de, Fenhann J., Gaffin S., Gregory K., Grubler A., Jung T. K, Kram. T., La Rovere E. L., Michaelis L., Mori S., Morita T., Pepper W., Pitcher H., Price L., Raihi K., Roehrl A., Rogner H.-H., Sankovski A., Schlesinger M., Shukla P., Smith S., Swart R., Rooijen S. van, Vic­tor N., Dadi Z. 2000: IPCC Special Report on Emission Scenarios. Cambridge University Press, United Kingdom and New York, NY, USA.

44. National Research Council of the National Academies, 2003: Under­standing climate change feedbacks. Washington D. C., National Academies Press, 152 p.

45. National Research Council of the National Academies, 2011: Frontiers in Understanding Climate Change and Polar Ecosystems: Summary of a Work­shop. Washington D. C., National Academies Press, 78 p.

46. Overland J. E., Spillane M. C., Percival D. B., Wang M., Mofjeld H. O. 2004: Seasonal and regional variation of Pan-Arctic air temperature over the in­strumental record. J. Climate, 17, 3263-3282.

47. Polar Icebreaker Roles and U. S. Future Needs: A Preliminary Assessment. Committee on the Assessment of U. S. Coast Guard Polar Icebreaker Roles and Future Needs, Polar Research Board Division on Earth and Life Studies, Marine Board, Transportation Research Board. National Research Council of the Nation­al Academies. The National Academies Press, Washington, D. C., 2005, 42 p.

48. Serreze M. C., Francis J. A. 2006: The arctic amplification debate. Cli­matic Change, doi:10. 1007/ s10584-005-9017-y.

49. Shepherd T. G., Arblaster J. M., Bitz C. M., Furevik T., Goosse H., Katt- sov V. M., Marshall J., Ryabinin V., Walsh J. E. 2011: Report on WCRP Workshop on Seasonal to Multi-Decadal Predictability of Polar Climate (Bergen, Norway, 25-29 October 2010). SPARC Newsletter No. 36, January 2011, 11-19.

50. Wang M., Overland J. E., Kattsov V., Walsh J. E., Zhang X., Pavlova T. 2007: Intrinsic versus forced variation in coupled climate model simulations over the Arctic during the 20th Century. J. Climate, 20, 1084-1098.

51. WMO, 2012: WMO statement on the status of the global climate in 2011. WMO-No. 1085, 21 p.