УДК504.062 : 631.432 АНАЛИЗ И ОЦЕНКА ВОЗМОЖНЫХ ТРАНСФОРМАЦИЙ ПРИРОДНО-

УДК504.062 : 631.432
АНАЛИЗ И ОЦЕНКА ВОЗМОЖНЫХ ТРАНСФОРМАЦИЙ ПРИРОДНОКЛИМАТИЧЕСКОГО И ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКОГО РЕСУРСА ЗАПАДНОГО
ПОЛЕСЬЯ УКРАИНЫ В УСЛОВИЯХ ГЛОБАЛЬНОГО ПОТЕПЛЕНИЯ
А.Н. Рокочинский – д-р техн. наук, проф.; Н.А. Фроленкова – канд. эконом. наук;
Т.В. Савчук – инженер
Национальный университет водного хозяйства и природопользования,
г. Ровно, Украина
Выполнена оценка возможных изменений природно-климатического
экономического ресурса Западного Полесья в условиях глобального потепления
и
эколого-
The methodical approaches and results of estimation of impact of weather and climatic conditions
on ecology for the long-term forecast during global worming for example of western part of Ukrainian
Polissya region are considered
Межгосударственная ассамблея по изменениям климата 2007г. подготовила отчет, который
отображает современные и новейшие знания по данному вопросу. Он выполнен по результатам
многочисленных исследований, проведенных ведущими учеными из разных регионов планеты. В
отчете представлены три основных вывода:
1. Антропогенные изменения климата – это реальность. Возможно, они накладываются на
природные изменения, что объединяясь, вызывает такое резонансное влияние.
2. Если изменения климата будут происходить с таким градиентом, то катастрофа
неминуема.
3. Приостановить изменения климата (особенно предотвратить его последствия)
технически и экономически еще возможно.
На территории Украины в ХХ веке наблюдалась общая тенденция к повышению как
температуры воздуха, так и количества осадков: среднегодовая температура повысилась на
0,3...0,70С, а осадки – на 50...100 мм. По данным Национального аграрного университета
существенно ( в 1,5 раза) увеличилась и частота аномалий обоих показателей. Выросла также их
внутрисезонная изменчивость.
В теплый период года, вследствие резкого повышения температуры воздуха, большая часть
осадков будет использоваться на испарение, а питание рек будет осуществляться за счет
подземного стока.
Катастрофическим для Украины может быть вызванное глобальным потеплением
перемещение в умеренные широты северной периферии пояса субтропических циклонов,
поскольку это может привести к необратимым процессам опустынивания южных регионов
страны.
Основной особенностью периода потепления является постоянная неравномерность
выпадения осадков в отдельные годы и в середине года. Неравномерность выпадения осадков
привела к увеличению числа засушливих явлений. За период 1989-2003 гг. повторяемость засух
увеличилась почти вдвое [1,2]. Кроме того, за последние годы наблюдается очень опасная
особенность засух – это их распространение в районы, которые всегда принадлежали к зоне
достаточного увлажнения – Полесье и северные районы Лесостепи.
Объекты и содержание исследований
Для того, чтобы охарактеризовать возможные изменения климата в Украине на протяжении
столетия обратимся к результатам работы «Украина и глобальный парниковый эффект». В
данной работе рассматривается 6 различных моделей возможных сценариев изменений климата,
четыре из которых (GISS – модель института Годдарда по космическим исследованиям, реакция
на увеличение концентрации СО2 вдвое – 4,20С, GFDL – модель Лаборатории геофизической
гидродинамики США, реакция на удвоение концентрации СО2 –40С, СССМ – модель Канадского
климатического центра, реакция на удвоение концентрации СО2 –3,50С, UKMO – модель
Метеорологического бюро объединенного королевства, чувствительность к удвоению СО2 –
3,50С) характеризуют так называемое состояние равновесия, а именно те изменения климата,
которые будут иметь место в результате внезапного удвоения концентрации СО2 в атмосфере
после завершения периода термической релаксации земной климатической системы, а две другие
(GFDL – модель Лаборатории геофизической гидродинамики США и МРI – модель института
Макса Планка, Германия) – изменения климата для условий переходного (нестандартного)
состояния при постепенном повышении концентрации СО2 – на 1% за год) 1, 2.
Согласно результатам моделирования по условиям удвоения концентрации СО 2 в
атмосфере, прогнозируется повышение температуры воздуха на протяжении всех сезонов года.
При этом по сценариям, построенным на базе моделей СССМ и GISS, температура воздуха
повысится более существенно зимой, а по сценариям GFDL и UKMO – весной, но только по
последнему сценарию потепление на Украине будет четко прослеживаться в направлении с юга
на север.
Из вышеизложенного можно сделать вывод, что наибольшему влиянию, благодаря
глобальному потеплению, будет подвержена зона Полесья на протяжении зимнего и весеннего
сезонов. Для зоны Полесья прогнозируемые изменения величины атмосферных осадков,
полученные моделированием по моделям СССМ и UKMO, приведены в табл. 1 [2].
Таблица 1
Прогнозируемые изменения атмосферных осадков для зони Полесья Украины
Месяцы
Осад
ки,
соотн
ошени
я
Средние за
год
І
ІІ
ІІІ
IV
V
VI
VII
VIII
IX
X
XI
XII
1,2
1,23
1,21
1,11
0,99
0,99
1,03
0,94
0,95
1,17
1,18
1,25
1,08
1,10
1,33
1,08
1,17
1,08
1,07
1,24
0,91
1,00
1,03
1,33
1,29
1,14
Мод.
СССМ
Мод.
UKMO
Таблица 2
Прогнозируемые изменения температуры воздуха (0С) по
метеостанциям зоны Полесья Украины
Станции
Ровно
Львов
Шепетовка
Луцк
Зима
0,6
0,6
1,4
0,6
Весна
0,5
0,3
0,6
0,5
Лето
0,3
-0,2
0,7
0,2
Осень
0,3
0,0
-0,2
0,3
Год
0,5
0,2
0,4
0,5
Следовательно, и на глобальном, и на региональном уровнях изменения климата стали
неопровержимым фактом, присутствие которого поставило перед человечеством проблему
разрешения целого ряда чрезвычайно важных и сложных заданий, связанных с разработкой и
реализацией стратегии своего практического существования и приспособления к новым
климатическим условиям.
Климат играет важную роль в процессе формирования агроклиматических условий ведения
сельскохозяйственного производства. Солнечная энергия, впитанная почвой, используется на
такие процессы как нагревание, испарение, транспирация, фотосинтез, синтез гумуса и т.д.
Сумма активных температур используется для агрономической и почвенной оценки
территориального термического режима. Для травянистой растительности активными являются
температуры выше 4…50С, для лесной – выше +100С.
Повышение среднегодовой температуры, величины радиационного баланса и суммы
активных температур за год приводит к увеличению интенсивности выветривания, синтезу
органической массы, активизации жизнедеятельности животных и микроорганизмов, повышению
интенсивности почвообразующих процессов: разрушению минералов, разложению органических
останков, синтеза гуминовых кислот и т.д. При высоких среднегодовых температурах образуется
больше глинистых частиц как продукта интенсивного выветривания.
Температура почвы влияет на скорость химических реакций. Согласно правилу Ван-Гоффа,
при повышении температуры на 100С скорость химических реакций увеличивается в 2…3 раза.
Поэтому в районах с высокой среднегодовой температурой геохимические процессы происходят
значительно быстрее, чем в широтах с холодным климатом. Это обусловливает годовую скорость
выветривания, формирование различных видов коры выветривания и, как следствие,
разнообразный химический состав почвы. Кроме того, от температуры зависит степень
диссоциации химических соединений в водных растворах. При повышении температуры от
00…500С диссоциация увеличивается в 8 раз.
Одним из элементарных процессов почвообразования является процесс испарения
почвенной влаги, который зависит от температуры. Испарение приводит к повышению
концентрации почвенного раствора и выпадению солей в осадок, что вызывает образование
вторичных минералов и накопление солей в почвах.
Негативным будет влияние на почвы увеличение количества осадков из-за усиления
вымывания питательных (минеральных и органических) веществ из почв. Больше всего
пострадают от этого регионы с достаточным и избыточным увлажнением, иначе говоря
Полесские районы. Расчеты показывают, что увеличение осадков на 30% приведет к снижению
плодородия почвы на этой территории на 20% и более. Для ее восстановления следует вносить
значительно большее количество удобрений.
На сегодняшний день в Украине около 1 млн га осушенных торфяников, основная часть
которых находится в правобережном Полесье. Торфяные болота, как одни из наиболее уязвимых
водно-болотных угодий, сегодня пребывают под угрозой деградации в глобальных масштабах.
Пожары на торфяниках каждый год приносят государству значительные материальные убытки,
нарушают экологическое равновесие, приводят к необратимым последствиям, вредят здоровью
людей, а иногда – влекут за собой их гибель. Для того, чтобы не допустить таких явлений,
чрезвычайно важным является поддержание необходимой глубины залегания грунтовых вод,
чтобы не допустить пересыхания торфа.
Наиболее ощутимым будет влияние глобального потепления на те отрасли экономики,
которые существенно зависят от влияния климатических факторов, а именно сельское хозяйство,
лесное хозяйство и т.д.
Согласно климатическим сценариям, через
20-30 лет
теплообеспеченность
сельскохозяйственных культур в северной части страны может достигнуть или превзойти
современный уровень теплообеспеченности юга страны.
Глобальное потепление в ближайшие 10 лет буде иметь как позитивные, так и негативные
последствия для сельского хозяйства. При этом баланс этих влияний будет различным в разных
агроклиматических зонах. Продление вегетационного периода будет позитивным для сельского
хозяйства севера страны, для юга, наоборот, ожидается увеличение засух. Агроклиматические
ресурсы могут увеличиться и существенно повысить эффективность сельского хозяйства,
вероятно значительное увеличение возможностей аграрного сектора экономики Полесья.
Реализация этого возможна в случае подъема и кардинальной адаптации сельского хозяйства к
климатическим условиям, синхронизованным с темпами изменений климата, необходима
оптимизация природно-мелиоративных условий с помощью специально разработанных
мелиоративных мероприятий. В противном случае, потепление климата может привести к
падению среднего уровня урожайности и нестабильности сельскохозяйственного производства.
Поэтому, представляет интерес оценить возможные изменения природно-климатических
условий в результате глобального потепления и их влияние на общий природно-мелиоративный
режим на региональном уровне, выявить общие тенденции и характер связи в системе: погодноклиматические условия → природно-мелиоративный режим и возможные их изменения в
условиях глобального потепления на примере зоны Западного Полесья Украины.
Современный климат региона умеренно-континентальный с теплым влажным летом и
сравнительно мягкой зимой. Основными климатообразующим фактором является солнечная
радиация, которая особенно эффективна в теплый период года, атмосферная циркуляция,
преобладающая в холодный период, и характер земной поверхности. Средняя температура
воздуха составляет 6,6…6,80С. Наиболее теплым месяцем является июль +180С, наиболее
холодным – январь – 4,4…-5,60С. Среднегодовое количество осадков составляет 600…700 мм.
Вегетационный период начинается в апреле и длится до ноября.
Оценка современного состояния (выступает как база сравнения) и возможных изменений
климатических условий при глобальном потеплении в регионе выполнены на примере
реализации методики по их прогнозной оценке по метеостанции Сарны Ровенской области [3].
Для этого использованы модели прогнозной оценки на долгосрочной основе
нормированного распределения в многолетнем и внутривегетационном разрезе основных
метеорологических характеристик по методам, информационному и программному обеспечению
по их реализации на ЭВМ, разработанным на кафедре гидромелиораций НУВХП [4], а также
прогнозированные изменения
основных метеорологических характеристик в условиях
глобального потепления по природно-климатическим зонам Украины, полученные по моделям
СССМ – модель канадского климатического центра, и UKMO – модель метеорологического бюро
объединенного королевства, которые рассматривают изменения климата из расчета удвоения
концентрации углекислого газа СО2 в атмосфере, соответственно, на 4 и 60С [1, 2, 3].
Прогноз выполнен для пяти типовых групп периодов вегетации (апрель-октябрь) расчетных
лет по их общей тепло- и влагообеспеченности (очень влажный – 10%, влажный – 30, средний –
50, сухой – 70, очень сухой – 90%) по таким основным метеорологическим характеристикам как
температура, осадки, относительная влажность воздуха, испаряемость, фотосинтетически
активная радиация (ФАР).
Возможные изменения (%) основных характеристик погодно-климатических условий для
западного Полесья Украины, установленные по разработанной схеме исследований для
температуры, осадков, относительной влажности, испаряемости, ФАР по среднемноголетним
нормам и в разрезе расчетных лет, приведены в табл. 3.
Таблица 3
Оценка возможных изменений (%) в сравнении с базовыми основных метеорологических
характеристик по расчетным годам (по двум моделям)
Показатели, модели
Температура
воздуха, 0С
Осадки, мм
СССМ
UKMO
СССМ
Года расчетной обеспеченности
10%
30%
50%
70%
+22,7
+23,9
+25,2
+25,9
+33,5
+34,7
+36,0
+36,6
+9,4
+5,4
+1,7
-1,9
90%
+27,6
+38,3
-5,1
Относительная
влажность, %
Испаряемость, мм
ФАР, кДж/см2
UKMO
СССМ
UKMO
СССМ
UKMO
СССМ
UKMO
+17,0
+5,2
+6,3
+1,23
+1,48
+4,3
+8,4
+12,1
+1,5
+3,3
+31,1
+23,46
+9,3
+14,4
+7,5
-3,0
-0,3
+38,8
+32,7
+14,5
+20,7
+3,2
-9,1
-5,1
+62,4
+64,4
+19,3
+26,5
-0,8
-17,2
-11,5
+97,7
+98,1
+25,2
+33,6
Заключение
Полученные данные убедительно свидетельствуют о возможных значительных изменениях
климатических условий исследуемого региона, которые могут изменяться до уровня, по
обобщенным характеристикам, приближенным к условиям субтропической подзоны южного
побережья Крыма (метеостанция Ялта). Такие резкие изменения в пределах относительно
короткого прогнозированного периода (30-50 лет), без сомнения не будут позитивно влиять на
экологическое состояние природно-ресурсного потенциала данного региона.
За М.Ф. Реймерсом [5] в экологии существует «правило десяти процентов», согласно
которому может быть рассмотрена и оценена степень антропогенной нагрузки на естественные
системы. Магическое число 10% - число приближенное, оно возникает из соотношения
возможности потребления энергии и «мощностей», которые необходимы для стабилизации
среды.
Эмпирически определенный порог потребления 5...10 % от суммы вещества или энергии,
которые приводит с переходом через него к заметным необоротным изменений в естественных
системах, является довольно признанным. Итак, по рассмотренному правилу для
уравновешенных естественных систем превышение в среднем 10% порога («нормы»)
потребления потока энергии или изменения ее состояния приводит к выходу этих систем из
стационарного состояния с возможными, в дальнейшем, необоротными отрицательными
следствиями.
Выводы
Выполненные исследования и полученные результаты убедительно свидетельствуют о том,
что и на глобальном и на региональном уровне:
изменение климата является бесспорным фактом в условиях глобального потепления;
эти изменения повлияют на природно-мелиоративный режим и экологическое состояние
окружающей среды;
все это определяет необходимость дальнейшей разработки адаптивных мероприятий при
помощи комплексных научных исследований изменений погодно-климатических условий и их
влияния на все составляющие компоненты общего эколого-экономического ресурса региона по
соответствующим отраслевым, государственными и межгосударственным программам;
для
обеспечения
эколого-экономических
требований
при
возделывании
сельскохозяйственных культур на осушаемых землях, весьма актуальным представляется
обоснование параметров их водорегулирования в условиях глобального потепления.
Библиографический список
1.
2.
Бойченко С.Г., Волощук В.М., Дорошенко І.А. Глобальне потепління та його наслідки на
території України // Український географічний журнал. 2000. № 2. с. 59-68.
Україна та глобальний парниковий ефект: Кн. 2. Вразливість і адаптація екологічних та
економічних систем до змін клімату / І.Ф.Гожик, Ж.Л.Ємельянова, I. В.Трофимова,
АЛ.Шерешевський. За ред. В.В.Васильченка, М.В.Рапцуна, I.В.Трофимової. – Киев, 1998.
208 с.
3.
4.
5.
Клименко М.О., Рокочинський А.М., Клименко З.С., Котяй Л.М. Оцінка впливу погоднокліматичних умов на екологію людини при глобальному потеплінні (для зони Західного
Полісся України) //Вісник НУВГП – Рівне, 2007. 3-23 .
Посібник до ДБН В.2.4-1-99 “Меліоративні системи та споруди” (Розділ 3. Осушувальні
системи). Метеорологічне забезпечення інженерно-меліоративних розрахунків у проектах
будівництва й реконструкції осушувальних систем / А.М.Рокочинський, О.І. Галік, Н.А.
Фроленкова, В.А. Волощук та ін. – Рівне, 2008. 64 с.
Реймерс Н.Ф. Экология теория, закон, правила, принцип и гипотезы. – Г.: Изд-во «Россия
молодая», 1994. 367 с.