Арктика тане на очах
ЕКАТЕРИНБУРГ. Всі вже давно досліджують Арктику з метою ефективного освоєння її ресурсів - і Росія, і європейські країни, і Канада, і США, - проте кліматичних досліджень в Арктиці російська сторона в даний час приділяє значно менше уваги, ніж інші країни. Зокрема, там, на думку вчених Уральського федерального університету, знаходиться недостатня кількість вітчизняних наукових станцій, оснащених сучасним обладнанням для моніторингу, які збирають необхідні тимчасові ряди кліматичних даних. А між тим, 65% нашої країни - територія вічної мерзлоти, і на ній розташована солідна інфраструктура, що включає в себе як промислові підприємства і установки нафтогазового комплексу, так і цілі міста.
Як поведуть себе десятки і сотні метрів промерзлого грунту при глобальному потеплінні? Чи не підуть тоді міста і нафтогазовидобувна промисловість під землю в буквальному сенсі? Це питання вивчає ціла міжнародна армія вчених, і дослідники УрФУ не залишаються осторонь - про те, як вплине зміна клімату на стан вічної мерзлоти, розповідає керівник лабораторії фізики клімату і навколишнього середовища Інституту природничих наук і математики В'ячеслав Захаров.
Клімат глобальний, і для його вивчення важлива міжнародна кооперація. Справа в тому, що за два роки відбувається повне перемішування атмосфери між Північним і Південним півкулями. Для репрезентативності даних спостереження їх потрібно безперервно збирати в різних регіонах земної кулі за період часу, що включає хоча б кілька циклів перемішування атмосфери між півкулями, обмінюватися ними - і тут Жан Жузель допоміг нам налагодити контакти на міжнародній арені.
Глобальне потепління ніхто не скасовував, і Арктика буде грітися найбільше. А у нас тут Норильськ, Салехард, нафтогазовидобувні структури, і якщо почнеться масштабне танення - а воно почнеться - головне питання буде в тому, коли з міст потрібно виселяти людей або як міняти інфраструктуру і стратегію освоєння Арктики. Серйозні зміни відбуваються вже зараз і багато в чому швидше прогнозу - через 5 років ми, може бути, і не помітимо особливих кардинальних змін, а ось через 50 років тут вже нічого може і не бути.
Наше завдання - вивчити вплив зміни клімату на стан вічної мерзлоти в найближчі десятиліття. Поясню на прикладах: шар вічної мерзлоти в регіонах Західного Сибіру становить в середньому глибину близько 20 метрів. Відповідно, якщо це все розтане, то на 20 метрів і провалиться, і, ймовірно, заллється водою. А ось далі на Схід ця ж мерзлота становить уже близько 200 і більше метрів, там наслідки можуть бути більш серйозними, це зрозуміло. Знову ж таки, при потеплінні збільшуються опади - і дощі, в общем-то, більш небезпечні для стану мерзлоти, ніж просто підвищення температури повітря. Тому нами в тісній кооперації з командами німецьких і французьких фахівців ведуться роботи по верифікації (перевірки) сучасних кліматична моделей на території російській Арктиці і суб-Арктиці, за допомогою яких, після певних їх доробок, можна прогнозувати, як поведеться регіональний клімат і мерзлота в майбутньому.
Дані для верифікації моделей збирають наші станції в Російській Арктиці, вони розташовані в містах Лабитнангі і Ігарка. Інформація про натурних спостереженнях изотопических трассеров водного циклу накопичується і порівнюється з результатами моделювання, якщо модель не дуже добре відтворює спостережувані дані - її уточнюють, так модель вдосконалюється, і коли вона почне добре кількісно відтворювати всі спостережувані дані, модель вже можна пробувати «запускати» для прогнозу. Власне Кріосистеми ми не займаємося. Ми в рамках проекту плануємо надати нашим партнерам з Інституту кріосфери Землі в Тюмені результати моделювання, тобто дані про те, як буде змінюватися температура повітря і режим опадів в російській Арктиці в найближчі десятиліття. Вони, в свою чергу, будуть досліджувати, як вічна мерзлота поведеться в результаті цих прогнозованих кліматичних змін.
В даний час ми працюємо зі стандартною європейської кліматичної моделлю. У ній кілька компонентів: модель загальної циркуляції атмосфери, модель циркуляції океану і подмодель обміну поверхні Землі з атмосферою. На наших станціях дані - так звані ізотопічні трассери водного циклу - фіксуються кожні дві секунди, накопичуються тимчасові ряди цих даних, а потім результати моделювання з використанням кліматичної моделі порівнюються з результатами наших спостережень: чи точно все відтворюється, чи потрібно щось поліпшити в моделі . В даний момент ми знаходимося на цій стадії. Тільки коли ми ретельно перевіримо модель, ми зможемо використовувати її, щоб давати прогнози.
У групі математиків ІЕНіМ (Дмитро Александров, Петро Галенко) розробляються оригінальні методи мультімасштабного опису динаміки руху міжфазної межі «лід-вода» в океані. Розвиток цих методів в рамках проекту може дозволити в майбутньому вдосконалити кліматичні моделі для задач прогнозування динамічних змін крижаного покриву в Північному Льодовитому океані і кліматичних змін арктичної зони Землі.
Тема досліджень нашої лабораторії не передбачає прямого зв'язку з промисловістю. а ось у колег з ірити-РТФ з нею налагоджений зв'язок. Але мені здається, основні споживачі результатів наших досліджень - це політики і господарюючі суб'єкти, які приймають рішення, як будуть жити і що робити люди в зоні вічної мерзлоти через 10, 20, 30 років. Саме вони скажуть, виселяти чи ні, будувати чи не будувати. Наша справа - дати їм картинку того, як буде змінюватися там клімат і вічна мерзлота.
Самим новим напрямком досліджень є моделювання з використанням моделі загальної циркуляції атмосфери. Але тут ми поки не можемо працювати повноцінно без міжнародної кооперації і більш потужних суперкомп'ютерів, на яких прораховуються моделі, адже щоб спрогнозувати зміни клімату хоча б на 10 років вперед, навіть суперкомп'ютера, що входить в топ-3 світового рейтингу, потрібно працювати над цим майже цілий рік.