Изменение климата и сток рек Байкальского региона

В настоящее время большой интерес представляет проблема вероятных изменений основных характеристик климата и речного стока Байкальского региона, так как оценка состояния водных ресурсов и возможных изменений гидрологического режима на перспективу ближайших десятилетий напрямую связана с задачами гидротехни- ческого и хозяйственного проектирования, а также долгосрочного планирования мероприятий по использованию и охране водных ресурсов на этой обширной территории. До настоящего времени такие оценки выполнялись с помощью статистических методов: данные наблюдений за предшествующий многолетний период подвергались стати- стической обработке, полученные гидрологические характеристики переносились на период, заданный проектированием. Сам подход опирается на представления о стационарности (квазистационарности) многолетних колебаний климата и, соответственно, условий формирования речного стока. Но наблюдаемые уже сегодня изменения климата (глобальное потепление) и прогнозируемые темпы, сроки и масштабы будущих его изменений заставляют искать другие альтернативные методики оценки. Поэтому сегодня широкое распространение получают иные средства прогнозирования: изменения водности рек оцениваются в соответствии с климатическими изменениями, рассчитанными по палеоаналогам, а чаще – по климатическим моделям. Прогнозы делаются как в глобальном масштабе, так и в региональном; и если в первом случае последствия потепления могут реализоваться в преобразовании круговорота воды на планете, то последствия на региональном уровне, возможно, будут катастрофическими (острая нехватка воды или, наоборот, наводнения и подтопление территорий).

При оценке возможных климатических изменений для Байкальского региона использованы данные 4-го доклада Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК). В этом докладе приводится мульти-модельная (осредненная по 23-м моделям МОЦАО) оценка изменения средней за определенный период времени температуры воздуха и атмосферных осадков относительно средних значений базового периода.

В докладе за базовый период взят период с 1980 по 1999 г., а за прогнозные периоды: 20112030, 2046-2065, 2080-2099 гг. Климатический прогноз приводится для разных сценариев выбросов парниковых газов (B1, A1B и A2), которые были разработаны МГЭИК и утверждены в 2000 г. (табл. 1).

Таблица 1 Модельные оценки изменения среднегодовой температуры воздуха относительно базового периода 1980-1999 гг. для Байкальского региона ^∗ , ^оС

^∗ таблица заполнена в соответствии с данными мульти - модельной оценки изменения среднегодовой температуры воздуха

Как известно, существует множество гипотез изменения глобального климата, причем многие из этих взглядов противоречат друг другу, являются полярными. Выделяют две основные группы точек зрения на этот вопрос и условно называют «естественной» и «антропогенной» («техногенной»). У каждой из них есть сторонники и противники, и, естественно, обе стороны приводят весьма веские доводы «за» и «против».

Базой для «естественного» (как противоположного «антропогенному») истолкования причин современных изменений климата является сравнение временных рядов метеорологических элементов (например, температуры) с изменением во времени показателей т.н. внешних для климатической системы факторов. К внешним климатическим факторам относятся такие факторы, как изменение солнечной активности, скорости вращения Земли, мощные вулканические извержения и т.д. Также серьезным источником аэрозолей в атмосфере являются пылевые бури (интенсивность этого источника усиливается за счет антропогенного опустынивания, что может оказывать влияние на состояние климатической системы).

Изменения климата в указанном временном масштабе могут быть вызваны не только внешними факторами, но и внутренними перестройками в самой климатической системе: естественными флуктуациями, или «стохастическими автоколебаниями», которые могут самопроизвольно происходить на этапе смены состояний климатической системы. Механизмы естественных колебаний рассматривались в работе А.В. Кислова [3].

На возможный «частично естественный природный» характер глобального потепления указывает А.Л. Яншин [4], ссылаясь на труды А.И. Воейкова и В.И. Вернадского: мы живем в конце последней ледниковой эпохи и еще только выходим из нее.

Конечно же, имеет право на существование множество точек зрения, в том числе исключающих одна другую, на происхождение и характер глобальных климатических изменений. Тем не менее «официальным», условно говоря, является мнение, доминирующее в заключениях МГЭИК, организаций ГРИНПИС, ЮНЕП, ВМО, в резолюциях международных экологических конгрессов (Рио-де-Жанейро, 1992; Киото, 1997; и др.) и выводах ряда российских исследовательских и научно-административных организаций. Большая часть наблюдающегося в последние полвека потепления вызвана увеличением концентраций парниковых газов вследствие выбросов предприятий промышленности и теплоэнергетики [6, 7]. Поэтому прогнозы возможных в XXI в. изменений климата, выполненные с помощью климати- ческих моделей и представленные в отчетных докладах МГЭИК, основываются на различных сценариях изменения содержания парниковых газов в атмосфере (а это в первую очередь зависит от уровня будущего социально-экономического и демографического развития).

Действительно, в атмосфере постоянно увеличивается содержание СО 2 вследствие промышленных выбросов. По сравнению с доинду-стриальной эпохой (по реконструкции) анализ содержания CO 2 в воздушных включениях льдов Западной Антарктиды и Гренландии показывает, что на протяжении нескольких сотен лет концентрация колебалась около некоторого среднего значения (275 ± 10 млн^-1), а затем резко пошла вверх; его и принимают за доиндустри-альный уровень. Концентрация CO₂ за этот период увеличилась более чем на 30 % (на конец XX в. она составляла 367 млн ^-1 ). Никогда в течение последних 420 тыс. лет и, вероятно, последних 20 млн лет она не была столь высокой, как сегодня. Темпы возрастания концентрации за последнее столетие – на 0,4% в год в период с 1980 г. – являются беспрецедентными по меньшей мере в последние 20 тыс. лет [3].

Таким образом, климатические модели работают на основе различных сценариев выбросов парниковых газов. Последние являются исходными данными для получения оценок возможных изменений климата. Сценарии выбросов разрабатывались МГЭИК в 1996-2000 гг.; они описаны в Специальном докладе МГЭИК о сценариях выбросов [6]. Были разработаны 4 различные сюжетные линии (А1, А2, В1, В2) для последовательного описания взаимосвязей между факторами, вызывающими выбросы, и их эволюции, а также для уточнений с целью получения количественных оценок. Итоговый набор состоит из 40 сценариев (из них 35 содержат данные о полном диапазоне газов, необходимых для воздействия на климатические модели). В них рассматривается период 1990-2100 гг. и содержатся некоторые социально-экономические предположения (например, изменение общего народонаселения и валового внутреннего продукта). Вообще, новый набор сценариев охватывает широкий спектр основных демографических, экономических и технологических факторов, от которых зависят будущие выбросы парниковых газов и серосодержащих аэрозолей. Каждый сценарий из сорока – это конкретное количественное определение одной из 4-х сюжетных линий. Все сценарии, основанные на одной и той же линии, образуют «семью».

Для моделирования климата с последующей публикацией результатов в докладе МГЭИК об оценках применялись так называемые сигнальные сценарии – по одному из каждой из четырех групп (выбирались наиболее репрезентативные для данной сюжетной линии и набора моделей), а также для демонстрации групп A1Fl и A1T (альтернативные варианты развития энергетики). Всего имеются шесть иллюстративных сценариев для каждого обобщенного варианта развития; они признаны в равной степени достоверными. В качестве примера в табл. 2 приведены прогнозная оценка изменения температуры и осадков для среднего сценария по степени выбросов парниковых газов в атмосферу А1В для самого отдаленного периода времени. Таким образом, к концу XXI в. температура воздуха в Байкальском регионе, возможно, увеличится на 3,5-4,5°С, атмосферные осадки – на 10-15 % (больше в зимнее время).

Таблица 2

Мультимодельная оценка изменения температуры воздуха и атмосферных осадков на период 2080-2099 гг. для Байкальского региона относительно базового периода 1980-1999 гг.

для сценария A1B

Современное состояние климата и речного стока Байкальского региона рассматривалось в разных работах [1, 2, 8]. Прогнозная оценка изменений стока рек мира была проведена Н. Ар-неллом [5] на середину XXI в. Оценки были выполнены c помощью МОЦАО HadCM2 и HadCM3 на основе сценария выбросов IS92a (сценарий IS92a в середине XXI в. близок к сценарию А2). Эти оценки проводились для всего земного шара. Гидрологические характеристики были рассчитаны с применением крупномасштабной водно-балансовой модели Н. Арнелла с пространственным разрешением 0,5о × 0,5о, т.е. площадь ячейки примерно равна 1800-2700 км2. Каждая такая ячейка рассматривается как отдельный водосбор. Модель рассчитывает составляющие водного баланса с суточным шагом по времени, но выдает только среднемесячные значения.

На карте изменений слоя стока, представленной Н. Арнеллом [4], регионы с различными величинами изменений показаны разными цветами. Территория России в целом выглядит пестро и мозаично. Применительно к Байкальскому региону оценка изменений стока в целом характеризует незначительное увеличение стока на тер- ритории Центральной Азии (0-25 мм), хотя на территории Восточных Саян отмечается некоторое уменьшение до -25 мм. Увеличение стока на 25–50 мм возможно в юго-восточной части Прибайкалья. Возможно также увеличение стока к северу и востоку от Байкала (25–50 мм). На территории Монголии, где формируется ¼ часть поверхностного притока Байкала, значительных изменений стока, по оценке Н. Арнелла, не ожидается: в восточной части возможно незначительное увеличение стока (0-25 мм), в западной, напротив, уменьшение – до -25 мм. В заключение можно сделать осторожный вывод о том, что существенного изменения объема стока рек Байкальского региона, следовательно, притока в само озеро, к середине XXI в. не ожидается.