Усиление климатических рисков для Российской Федерации в ближайшее десятилетие

Climate Science открывает серию публикаций, которые лягут в основу доклада Президенту России, который готовится в рамках постоянной комиссии по экологии в составе Совета по развитию гражданского общества и правам человека при Президенте РФ. Данная публикация стала результатом опроса ключевых экспертов в сфере климата и экологии в России и за рубежом, собранных в рамках конференции "Климат и экология". Общий вывод: как и в случае с пандемией, общество отстаёт в понимании важности происходящих процессов и не понимает масштаба угрозы и надвигающихся перемен, в том время как политики и экономика делают вид, что их не существует... Однако нет никаких сомнений в том, что по масштабам последствий эпидемия - это учебная тревога в самой мягкой, ненавязчивой и безвредной форме.

Риски для России растут, но недостаточно анализируются, что снижает роль России на мировой арене, лишает научное сообщество шанса внести вклад в понимание ситуации, приводит к ошибкам в государственной политике и лишает индустрию шанса на модернизацию и выхода на внешние рынки.

• сценарии IPCC (Межправительственная группа экспертов по изменению климата (МГЭИК, Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC) https://www.ipcc.ch/) нуждаются в уточнении; необходимо более широкое вовлечение научного сообщества в России в изучение проблем изменения климата, анализа вероятности рисков и возможных последствий реализации сценариев.
• индустрия должна быть не препятствием, а ключевым стейкхолдером в процессе снижения выбросов, рисков и ликвидации последствий выхода метана.
• снижение выбросов должно стать реальным приоритетом в сфере исследований и разработок и ключевым критерием госфинансирования индустрии и программ технологической модернизации, а также критерием верности мер по стимулированию экономики.

Причины усиления рисков

На территории РФ продолжается потепление, темпы которого намного превышают среднее по Земному шару. Так, согласно последнему докладу Росгидромета, «Средняя скорость роста среднегодовой температуры воздуха на территории России в 1976-2018 гг. составила, по данным ФГБУ «ИГКЭ», 0.47 градуса Цельсия за 10 лет. Это в 2.5 раза больше скорости роста глобальной температуры за тот же период: 0.17-0.18°С/10 лет, и более чем в 1.5 раза больше средней скорости потепления приземного воздуха над сушей Земного шара: 0.28-0.29 градуса Цельсия за 10 лет (оценки по данным Центра Хэдли и Университета Восточной Англии: Had – CRU UEA; NOAA). Наиболее быстрыми темпами росла температура Северной полярной области, особенно в последние три десятилетия («Арктическое усиление» потепления): на ряде метеорологических станций на побережье арктических морей России рост среднегодовой температуры в этот период превысил 1.0°С/10 лет.» [13, Росгидромет, 2019].

На сегодняшний день быстрые темпы глобального потепления и потепления на территории России полностью соответствуют первому прогнозу изменений глобального климата, данному М.И. Будыко [12, М.И. Будыко 1972]. Важно заметить, что этот прогноз был сделан на основании детального изучения теплового баланса поверхности земного шара, проведенного советскими учеными, а также на основе математических моделей, которые включали в себя модель глобальной циркуляции атмосферы [7, Manabe & Wetherald, 1967] и модель глобального круговорота углерода [2, Hammond, 1972]. Поэтому совпадение прогноза с реальным ходом событий не является случайным и, скорее, указывает на высокий уровень советской геофизической науки тех времен. Данный прогноз также предполагает полное исчезновение морских многолетних льдов в Арктике к 2050 г. На сегодня этот прогноз также оправдывается. Согласно последним данным IPCC [5, IPCC, 2014], спутниковые наблюдения фиксируют быстрое исчезновение арктических многолетних льдов. По нескольким сценариям IPCC, оставшиеся льды должны исчезнуть в период между 2050-2100 гг., если не раньше [9, Newton et al., 2016]. 

Такое развитие событий хорошо вписывается в наиболее агрессивный на сегодняшний день сценарий увеличения атмосферной концентрации углекислого газа, именуемый в IPCC как RCP 8.5, «business as usual» или сценарий с минимальным контролем выбросов. К настоящему моменту повышение атмосферной температуры также соответствует этому сценарию, с оговоркой на точность математических моделей, которые отличаются друг от друга по основному критерию чувствительности к удвоению атмосферного СО2. Сейчас весь спектр этого параметра варьируется между 1.8 до 5.6 градусов потепления [11, Zelinka et al., 2020]. Как уже было замечено выше, на территории России это среднее глобальное повышение усиливается примерно с коэффициентом 2.5.

В последнее время появилась новая информация, которая была недоступна М.И. Будыко и составителям прогнозов  IPCC (2014). Прежде всего, это пересмотр суммарных оценок запасов метана в вечной мерзлоте, которые на сегодняшний день составляют 1670–1850 Пг (1 Пг = 1015 г, или миллиард тонн) углерода  [1, AMAP, 2017; 10, Schuur et al., 2015; 6, Lenton et al., 2019]. Это очень большие величины. На масштабе 20 лет парниковый потенциал метана примерно в 86 раз превышает потенциал углекислого газа. На масштабе в 100 лет такое превышение составляет 34 раза. При единовременном высвобождении лишь 10% от общего углерода вечной мерзлоты в форме метана в атмосферу, это приведет к усилению парникового эффекта планеты до такого же уровня, как и увеличение атмосферной концентрации СО2 в 7-8 раз, что приведет к увеличению средней температуры примерно на 10 градусов и исключит устойчивое состояние оледенений Гренландии и Антарктиды. Последний раз такой климат был в позднем Меловом периоде примерно 65-100 миллионов лет назад.  

Во-вторых, отечественные ученые склоняются к тому, что скорость поступления метана в атмосферу продолжит свое увеличение в том числе и из за таяния вечной мерзлоты и потепления в Арктике (Анисимов и др. 2020). Те же авторы предупреждают, что уже в ближайшие десятилетия эмиссия метана только из многолетнемерзлых грунтов (ММГ) может сравняться с современным суммарным поступлением в атмосферу или даже превысить его. Более того, некоторые исследования не исключают возможность «взрывного» выхода этого чрезвычайно эффективного парникового газа в атмосферу (Turetsky et al., 2020). Под взрывным выходом понимается выход метана из поверхностного активного слоя вечной мерзлоты на временном масштабе от нескольких дней до нескольких лет. 

Возможный взрывной выход метана на 2% площади вечной мерзлоты в северном полушарии приведёт к таким же последствиям, как и постепенное увеличение атмосферной концентрации углекислого газа по наиболее нежелательному сценарию из принятых экспертами ООН: IPCC RCP 8.5 (Turetsky et al., 2020). В отличии от RCP 8.5, где увеличение температуры до 5оС ожидается только к 2100 г, сценарий взрывного выхода метана может привести к таким же климатическим последствиям уже в 2030-2040 годах. 

С практической точки зрения, для РФ повышение глобальной температуры на 5 и выше градусов является катастрофическим в полном смысле этого слова. Большая часть территории страны находится в северных широтах и Арктике, где увеличение температуры будет происходить быстрее, чем в более низких широтах, и негативно скажется на коммуникациях, включая железные дороги и трубопроводы. В дополнение к повышению температуры, многие модели предсказывают увеличение частоты и продолжительности засух в центральных и южных районах страны, что также негативно скажется на сельском хозяйстве юга РФ [14, РОСКОМГИДРОМЕТ 2017]. Кроме того, усиление температуры в зоне бореальных лесов приведет к увеличению площади и частоты мегапожаров (пожары с площадью более 1000 га), особенно в Восточной Сибири [8, Natole et al., 2020]. Вместе с тем, арктическое потепление полностью откроет Северный Морской Путь, который сможет функционировать круглый год. Ожидаемая тёплая погода и усиление атмосферных осадков в Арктике при её потеплении усилят биологическую продукцию естественных экосистем, включая леса, что может частично компенсировать потери от пожаров. Следует иметь ввиду, однако, что на коротком интервале времени после взрывного выхода метана экономические потери будут проявляться практически мгновенно, а экономические выгоды (например прирост лесов) потребуют определенного периода ожидания.

Точка зрения мирового климатологического сообщества

В мировом научном сообществе давно установился полный научный консенсус в отношении причин глобального потепления, связанных с деятельностью человека. Однако, несмотря на надежды на возможность сокращения выбросов, каждый раз звучащие в обсуждении результатов научных исследований, ситуация продолжает развиваться в сторону ухудшения. При этом поступают новые данные, происходят события, оказывающие негативное влияние на климат (волны пожаров в Калифорнии, Сибири и Австралии), не говоря уже о ценовой войне, развернувшейся на рынке нефти и газа, которая делает менее привлекательными инвестиции в возобновляемую энергетику на фоне падения спроса на энергоресурсы. Всё это вынуждает снова вернуться к проблеме поиска наиболее реалистичного сценария развития ситуации.

На настоящий момент мировое климатическое сообщество не имеет консенсуса по поводу вероятности осуществления описанного выше сценария взрывного выхода метана, который при условии наложения на сценарий RCP 8.5 мы могли бы назвать Самым Плохим Сценарием 2030, или, используя сложившуюся терминологию, RCP 8.5+. Действительно, как показано выше, такой сценарий может привести к росту температуры на несколько градусов практически мгновенно, в течение лишь нескольких лет. По словам климатолога из Государственного Университета Штата Нью Йорк Андрея Лапениса, разработка Самого Плохого Сценария, подразумевающего быстрый выход метана в атмосферу, сделает классический сценарий RCP 8.5 отнюдь не самым катастрофическим. Это тем более актуально, поскольку некоторые исследователи ратуют за то, чтобы RCP 8.5 рассматривался как абсолютно экстремальный сценарий с очень низкой вероятностью осуществления. Такие странные предложения появляются по чисто политическим мотивам и не помогают оценке всего диапазона возможных воздействий человека на климат. Например, недавняя публикация в журнале Nature (Hausfather & Peters, 2020) призывает климатологов не рассматривать RCP 8.5 в качестве сценария с той же вероятностью, что и менее агрессивные сценарии. Авторы аргументируют это боязнью создать у политиков впечатление о непоправимости ситуации и, следовательно, отказа от дальнейших международных переговоров по ограничению выброса парниковых газов. 

Здесь хотелось бы оговориться, что российская школа климатологии, основанная на прогнозах изменения глобального климата Михаила Будыко, уже в значительной степени оправдавшихся, могла бы внести предложение в IPCC расширить гамму сценариев, добавив к рассматриваемым вариант RCP 8.5+ вместо того, чтобы блокировать анализ новых фактов и развивающихся процессов в угоду узко понимаемым политическим интересам. По сути, мы вносим это предложение прямо сейчас, в этой публикации, и настаиваем на этом.

Также продолжается связанная с тем же вопросом дискуссия о роли стран ООН в снижении выбросов парниковых газов. Так, например, критикуются позиции РФ и Турции. Эти две страны приводятся в качестве стран, которые достигли снижения выбросов не из за активной внутренней политики по переходу на энергосберегающие технологии, а из-за экономического упадка или формального учета выбросов (например, именно таким образом видится в мире позиция РФ, унаследовавшей обязательства бывшего СССР до краха крайне ресурсоёмкой экономики этой индустриальной сверхдержавы) [4, Höhne et al., 2020]. Впрочем, справедливо звучит критика не только в адрес России, но и в адрес Австралии, которая является одним из ведущих поставщиков каменного угля в Китай. Недавние пожары поставили вопрос об ответственности стран за происходящие на их территории процессы с новой остротой. Однако, можно утверждать, что привлекательность стратегий по снижению выбросов окажется несколько сниженной в ближайшем будущем из-за крайней доступности углеводородов вследствие обвала цен на нефть на мировых рынках. Ситуация осложняется тем, что в самых опасных с точки зрения изменения климата юрисдикциях, среди которых, судя по объёмам вечной мерзлоты, Россия занимает почётное первое место, не ведётся серьёзного мониторинга выхода парниковых газов там, где это действительно необходимо. Мы практически ничего не знаем о том, что происходит с метаном в районах болот и на обширных арктических территориях.

Предлагаемые меры по определению вероятности сценария взрывного потепления и по усилению позиций РФ в мировой политике, как основного действующего лица в борьбе с глобальным потеплением

ПЕРВОЕ: Необходимы интенсивные и безотлагательные меры, направленные на установление реальной ситуации по возможному взрывному выходу метана из вечной мерзлоты, включая возможный «отклик» арктических озер и болот. Такую работу невозможно провести в сжатые сроки на имеющейся научной базе. Например, необходимо нарастить выпуск самолетов–лабораторий, способных проводить высокоточные измерения метана в атмосфере на больших территориях. В настоящее время имеется (на всю РФ) один такой самолет в Институте оптики атмосферы в Томске (РАН), у которого, к сожалению, не осталось лётного ресурса. Для мониторинга одной только Восточной Сибири, на первом этапе измерений нужно, по крайней мере, порядка 10 машин–лабораторий, оснащенных самым современным измерительным оборудованием. Спутники для таких исследований не подходят из атмосферных помех (например, облаков) и больших интервалов времени между пролетами, не позволяющих зафиксировать короткоживущие аномалии атмосферной концентрации метана. Самолеты МЧС требуемого оборудования не имеют и, к тому же, заняты решением других неотложных задач. Один самолёт–лаборатория, который выйдет из строя уже в этом году, и несколько датчиков на болотах на всю страну не могут дать никакой реальной картины, что затрудняет понимание реальной ситуации и делает невозможной адекватную оценку рисков. Впрочем, даже 10 летающих лабораторий не позволят, вероятно, получить реальной картины, которую могли бы дать, допустим, 10 тысяч аэростатов или миллион гравитационно-нейтральных дронов, снабженных необходимым оборудованием для постоянного мониторинга выхода метана в атмосферу. Развертывание подобной системы позволило бы в корне переломить ситуацию и с лесными пожарами. Однако, отсутствие у руководства страны по причинам, описанным выше, всякого представления о реальных сценариях развития ситуации приводит к тому, что подобные задачи не только не ставятся, но даже не рассматриваются в качестве необходимых или возможных.

Разумеется, параллельно необходимо увеличить в несколько раз наземные замеры поступления метана из почвы в атмосферу по всему периметру Российского сектора Арктики. Последнее возможно при увеличении полевого штата профильных институтов (ААНИИ, ГГИ, ГГО).  Также имеет смысл организовать точечные приглашения ведущих мировых ученых (включая соотечественников) на проекты в РФ по модели мегагрантов, нацеленных на эту конкретную проблему. 

ВТОРОЕ: Полученные данные помогут российским ученым и экспертам вернуться в комиссии IPCC с новой, важной информацией, что усилит их влияние внутри этой организации. Последнее необходимо для восстановления авторитета российской науки и мягкого усиления роли РФ в современной мировой политике. В вопросах, связанных с изменением климата, эта роль сегодня небывало и недопустимо низка, особенно если учесть, что ситуация в мире развивается в точном соответствии с прогнозами советских ученых, сделанными ещё в прошлом столетии. Именно поэтому мы настаиваем на коррекции палитры сценариев IPCC прямо сейчас.

В то время как огромные государственные средства тратятся на развитие умозрительно выбранных «приоритетных технологий», научное сообщество России отказывается принимать серьёзнейший вызов нашей эпохи, выраженный в изменении климата, и не включено по-настоящему ни в анализ происходящих процессов, ни в разработку технологий, которые могли бы способствовать решению проблемы. В частности, нам не известно ни одного исследования или научного коллектива, работающего над созданием технологий и устройств по поглощению метана, хотя вполне вероятно, что современный уровень развития техники позволил бы хотя бы отчасти купировать выход этого газа, если бы мы научились забирать его из атмосферы в точках выбросов. И это притом, что ПАО «Газпром» занимается поставками метана на зарубежные рынки, но добывает его из земли — то есть обладает всей инфраструктурой для того, чтобы поставлять захваченный таким образом газ на мировой рынок. Эта удивительная близорукость со стороны российской газовой монополии является примером реального отношения государственных компаний и корпораций, а также бюрократической машины в целом, к кризису, в котором, на самом деле, таится масса новых возможностей для экономического развития, требующих определённой гибкости и серьёзных инвестиций, вполне подъёмных для РФ в ситуации бюджетного профицита и кризиса с расходованием средств. Чем дольше учёные, индустрия и госаппарат будут игнорировать проблемы или отказываться анализировать риски, тем меньше шансов у «национального достояния России» (так рекламирует себя газовая монополия на телевидении в РФ) стать лидерами в борьбе с глобальным потеплением, ведь даже сжигание метана (добытого в атмосфере) снижает вредность этого газа практически на два порядка в ситуации, когда это действительно имеет значение.

Столь же очевидно, что нам необходимо выйти на новый уровень научной коммуникации, что невозможно без определённого изменения подходов и, разумеется, развития открытой науки. Только публикация результатов исследований в кратчайшие сроки в открытом доступе может создать условия, необходимые для реальной мобилизации научного сообщества для решения задач, важность которых, с точки зрения человечества, гораздо выше, чем у «атомного проекта», ради которого пришлось создать целую индустрию.

ТРЕТЬЕ:  Необходимо в сжатые сроки разработать национальные предложения по дальнейшему реальному сокращению выбросов парниковых газов. Такие разработки уже проводятся в Институте Глобальной Экологии им. Израэля. Эти работы должны быть как можно скорее завершены и обсуждены на уровне Правительства РФ, которое рассмотрит целесообразность изменения законодательства в области разработок энергосберегающих технологий , а также уточнения мер адаптации РФ к происходящим и предстоящим изменениям климата.

По всей видимости, именно задачи технологической модернизации и снижения выбросов должны стать приоритетным критерием при выделении средств государственной поддержки для компаний и корпораций РФ. Вместо этого страна намерена выделить колоссальные инвестиции в добычу угля, хотя очевидно, что каждая шахта потенциально усиливает выход метана на поверхность, и процесс этот трудно контролировать, а многие объекты добычи угля становятся впоследствии очагами постоянных эндогенных пожаров — например, Коркинский карьер и десятки, если не сотни, похожих объектов в Башкирии, в Кемерово и других угледобывающих регионах. Хотя уголь важен, как один из основных грузов РЖД, ставка на развитие угледобычи является скандальной заявкой на статус мирового «спойлера» и изгоя; для нас было бы куда лучше хотя бы переводить энергомощности на газогенерацию и менять технологии. Только отсутствием какого-либо интереса к проблеме климата и влиянием определённых бизнес-групп можно объяснять настолько самоубийственное поведение государства, вносящего плату за уничтожение всей береговой полосы страны, включая такие жемчужины, как Санкт-Петербург, за счёт государственного бюджета — через субсидии на уголь, развитие индустрии добычи углеводородов и т.д.

Кроме того, образ России как «оплота реакции» в вопросах климата, а также исключительно формальное соблюдение Парижского соглашения, означают неминуемое введение ограничений на внешних рынках, справиться с которыми могла бы только яркая и убедительная стратегия, направленная на выполнение поставленных выше задач в целях снижения выбросов и предотвращения превращения климатического кризиса в глобальную природную катастрофу.

IPCC необходимо переработать модели, а России — занять достойное место в борьбе с изменением климата. Для этого необходимо перейти от формального подхода к реальным шагам.

Список литературы

1. AMAP. Snow, Water, Ice and Permafrost in the Arctic. In AMAP Report to the Arctic Council chapter 4.   — 2017. https://doi.org/10.1029/2002WR001512
2. Hammond, A. L. (1972). Inadvertent Climate Modification. Report of the Study of Man’s Impact on Climate (SMIC). — M. I. T. Press, Cambridge, 1971. https://doi.org/10.1126/science.176.4030.38-a
3. Hausfather, Z., & Peters, G. P.  Emissions – the ‘business as usual’ story is misleading // Nature. — 2020. https://doi.org/10.1038/d41586-020-00177-3
4. Höhne N., Elzen M., Rogelj J.,  Metz B., Fransen T., Kuramochi T., Olhoff A., WinkleJ. A., & H. , Fu S., Schaeffer M., Schaeffer R, Peters G.P., S. M. & N. K. D. . Emissions: world has four times the work or one-third of the time New synthesis shows what a wasted decade means for the climate pact made in Paris //Nature,    — 2020,  577 (January), 25–28.
5. IPCC.  AR5 Synthesis Report: Climate Change 2014.  — https://doi.org/10.1017/CBO9781107415324 https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/2018/05/SYR_AR5_FINAL_full_wcover.pdf
6. Lenton, T. M., Rockström, J., Gaffney, O., Rahmstorf, S., Richardson, K., Steffen, W., & Schellnhuber, H. J.  Climate tipping points — too risky to bet against // Nature. - 2019. https://doi.org/10.1038/d41586-019-03595-0
7. Manabe, S., & Wetherald, R. T.  Thermal Equilibrium of the Atmosphere with a Given Distribution of Relative Humidity. // Journal of the Atmospheric Sciences.  — 1967. https://doi.org/10.1175/1520-0469(1967)024<0241:TEOTAW>2.0.CO;2
8. Natole M. Jr., Ying Y., Buyantuev A.,  Stessin M.,Lapenis A. Machine Learning Algorithms Identified Climate Warming as Principle Control of Forest Mega-Fires in East Siberia. Global Biogeochemical Cycles (in preparation)- 2020
9. Newton, R., Pfirman, S., Schlosser, P., Tremblay, B., Murray, M., & Pomerance, R. . White Arctic vs. Blue Arctic: A case study of diverging stakeholder responses to environmental change. Earth’s Future.   —  2016. https://doi.org/10.1002/2016EF000356
10. Schuur, E. A. G., McGuire, A. D., Schädel, C., Grosse, G., Harden, J. W., Hayes, D. J., … Vonk, J. E.  Climate change and the permafrost carbon feedback //Nature, — 2015. https://doi.org/10.1038/nature14338
11. Zelinka, M. D., Myers, T. A., McCoy, D. T., Po-Chedley, S., Caldwell, P. M., Ceppi, P., … Taylor, K. E. Causes of Higher Climate Sensitivity in CMIP6 Models. Geophysical Research Letters.   — 2020. https://doi.org/10.1029/2019GL085782
12. Будыко М. И. Влияние человека на климат. -- Л.: Гидрометеорологическое издательство. 1972. — 46 с.
13. Росгидромет 2019. Доклад об особенностях климата на территории Российской Федерации за 2019 год. – Москва, 2020. – 97 с. http://www.meteorf.ru/press/releases/20628/
14. Росгидромет 2017. Доклад об особенностях климата на территории Российской Федерации за 2016 год.  – Москва, 2017 – 70 с. https://doi.org/10.1017/CBO9781107415324.004 - http://www.meteorf.ru/upload/pdf_download/Доклад2016.pdf