НИЛ Глобальных проблем энергетики МЭИ
advertisement
Глобальное потепление: враг или союзник? В.В.Клименко, А.В.Клименко Институт проблем энергетической эффективности МЭИ 2 июня 2010 г. Вопросы НИЛ Глобальных проблем энергетики МЭИ Каковы действительные опасности, связанные с потеплением? Как будет меняться климат в мире и России в ближайшие два столетия? Каковы основные последствия климатических изменений на территории России для - энергетики - криолитозоны («вечной мерзлоты») - сельского хозяйства - транспорта? 2 Потенциальные опасные последствия глобального потепления Явление Предполагаемый порог среднеглобальной температуры, ºС НИЛ Глобальных проблем энергетики МЭИ Таяние Гренландского ледового щита ~1,5 Утрата жизнеспособности и гибель кораллов ~1,5 Вероятные последствия Повышение уровня океана на 7 м. Затопление прибрежных территорий с населением более 1 млрд. человек Полная утрата экосистемы коралловых рифов. Сокращение рыболовства. Потери в туристической отрасли развивающихся стран Ослабление атлантичеКрупномасштабные изменения полей темпераской возвратной цирку<1,0 туры и осадков, в особенности в Северном поляции лушарии. Падение среднеглобальной темпераКоллапс атлантической туры на 1–2ºС, региональных температур до возвратной циркуляции 8ºС. Радикальное изменение морских и назем25 («остановка Гольфстных экосистем рима») Разрушение ЗападноПовышение уровня океана на 5 м. Затопление Арктического ледового ~2,5 прибрежных территорий с населением около щита 1 млрд. человек Среднеглобальная температура (в отклонениях от значений конца XIX в.) 1951–1980 0,25 2001–2010 0,75 2050 1,62,6 2100 2,14,9 3 Изотермы среднегодовых температур НИЛ Глобальных проблем энергетики МЭИ 4 Изменения среднеглобальной температуры в 1850-2200 гг. НИЛ Глобальных проблем энергетики МЭИ 5 Изменение солнечной активности в циклах XX-XXIV Числа Вольфа 220 НИЛ Глобальных проблем энергетики МЭИ 200 XXII XXI XXIII 180 160 140 XX XXIV 120 100 80 60 40 20 0 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 годы 2000 2005 2010 2015 6 История и прогноз изменения солнечной активности (1900-2100) НИЛ Глобальных проблем энергетики МЭИ Среднегодовые числа Вольфа 200 Наблюдения (NGDC, 2010) Прогноз авторов (1994) 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 1900 1925 1950 1975 2000 годы 2025 2050 2075 2100 7 Солнечный минимум и программа снижения выбросов углерода в энергетике ЕС (2009) НИЛ Глобальных проблем энергетики МЭИ Предполагаемое снижение величины солнечной постоянной Эквивалентное снижение - концентрации СО2 - содержания СО2 в атмосфере - выбросов углерода Ежегодный выброс углерода (2007) Предполагаемое кумулятивное снижение выбросов до 2050 (программа ЕС) 2 (3,4–4,1) Вт/м (0,25–0,30) % 43 млн–1 90 Гт С 188 Гт С 8,0 Гт С 36 Гт С 8 Потребление энергии в мире и атмосферная концентрация CO2 (1990-2010) гг. НИЛ Глобальных проблем энергетики МЭИ 9 Изменение среднегодовых температур Северного полушария (1994-2009) по сравнению с (1911-1930) Т,С > +2 +2 +1,5 НИЛ Глобальных проблем энергетики МЭИ +1,5 +1,0 +1,0 +0,5 +0,5 0,0 0,0 –0,5 –0,5 –1,0 < –1,0 10 Изменение средних зимних температур Северного полушария (1994-2010) по сравнению с (1911-1930) Т,С > +4 +4 +3 НИЛ Глобальных проблем энергетики МЭИ +3 +2 +2 +1,5 +1,5 +1,0 +1,0 +0,5 +0,5 0,0 0,0 –0,5 –0,5 –1,0 –1,0 –1,5 –1,5 –2,0 < –2,0 11 Изменение средних весенних температур Северного полушария (1994-2010) по сравнению с (1911-1930) Т,С > +3 +3 +2 НИЛ Глобальных проблем энергетики МЭИ +2 +1,5 +1,5 +1,0 +1,0 +0,5 +0,5 0,0 0,0 –0,5 < –0,5 12 Изменение средних летних температур Северного полушария (1994-2009) по сравнению с (1911-1930) Т,С > +2 НИЛ Глобальных проблем энергетики МЭИ +2 +1,5 +1,5 +1,0 +1,0 +0,5 +0,5 0,0 0,0 –0,5 < –0,5 13 Изменение средних осеннних температур Северного полушария (1994-2009) по сравнению с (1911-1930) Т,С > +2 +2 +1,5 НИЛ Глобальных проблем энергетики МЭИ +1,5 +1,0 +1,0 +0,5 +0,5 0,0 0,0 –0,5 –0,5 –1,0 < –1,0 14 Изменение годовых сумм осадков Северного полушария (1994-2009) по сравнению с (1911-1930) P, мм < –200 НИЛ Глобальных проблем энергетики МЭИ –150 –200 –100 –150 –50 –100 0 –50 0 50 50 100 100 150 150 200 > 200 15 Динамика изменения параметров ОП на территории Московского региона Pоп, сут. o Tоп, C 360 НИЛ Глобальных проблем энергетики МЭИ 340 2 Топ 0 320 -2 300 -4 СНИП 23-01-99 280 260 -8 Pоп 240 -6 СНИП 23-01-99 -10 220 -12 200 -14 180 -16 160 1900 -18 1920 1940 1960 1980 2000 годы 16 Средняя температура самой холодной пятидневки в Москве (1879-2010 гг.) (в отклонениях от среднего за 1951-80гг.) НИЛ Глобальных проблем энергетики МЭИ 17 Зависимость удельного отпуска тепловой энергии от градус-суток отопления 20 q, Гкал/(чел..год) НИЛ Глобальных проблем энергетики МЭИ Республика Саха (Якутия) 16 Тюменская область Эвенкийский АО 12 Республика Татарстан Иркутская область Челябинская область Московская область 8 Астраханская область Приморский край 4 Белгородская область Краснодарский край 0 1000 3000 5000 7000 9000 11000 Е, градус.сутки 18 Повышение к 2050 г. средней температуры отопительного периода (oC) на территории РФ НИЛ Глобальных проблем энергетики МЭИ <2 2–3 >3 19 Сокращение к 2050 г. продолжительности отопительного периода (сутки) на территории РФ НИЛ Глобальных проблем энергетики МЭИ <5 5 – 10 10 – 15 > 15 20 Уменьшение к 2050 г. потребности в энергии на отопление (в % от современной) на территории РФ 30° 170° 85° 160° 40° Дудинка Салехард 120° 70° Магадан Белгород Петр Казань Пермь Якутск 65° Тура Ханты-Мансийск Екатеринбург Оренбург 60° Астрахань 50° 150° Омск Красноярск 55° 60° К а з а х с т а н 70° Чита 90° é È ð à í À Ä Ê Û Ð Ã Û Ñ Ò À Í Æ È Ê È Ñ 130° К и т а й 50° 80° Ò 140° Хабаровск Кызыл < 10 à а 90° 100° 110° 75° ò кр 130° 80° Москва на 140° 80° 70° è У 60° Санкт-Петербург Архангельск Бе ла ру сь и Ф ян Ê НИЛ Глобальных проблем энергетики МЭИ Калининград л ин Анадырь 150° 50° я ди М о н г о л и я 100° 10 –45°15 120° 110° > 15 Владивосток 21 Потребление электроэнергии на кондиционирование воздуха в помещениях Eконд и его доля в общем электропотреблении dEконд (для ЦФО) НИЛ Глобальных проблем энергетики МЭИ область Белгородская Брянская Владимирская Воронежская Ивановская Калужская Костромская Курская Липецкая г. Москва Московская Орловская Рязанская Смоленская Тамбовская Тверская Тульская Ярославская ЦФО в целом 2006 г. Eконд, млн квтч dEконд, % 11 0.08 2.2 0.05 1.7 0.02 6.0 0.06 0.6 0.01 1.3 0.03 0.6 0.02 2.5 0.03 6.2 0.05 376.6 0.77 30.9 0.07 1.6 0.05 1.6 0.02 0.4 0.01 2.1 0.05 2.1 0.03 2.2 0.02 1.7 0.02 451.2 0.22 2025 г. Eконд, млн квтч dEконд, % 35.6 0.14 6.1 0.07 7.9 0.05 21.7 0.12 0.9 0.01 4.9 0.06 1.2 0.02 5.6 0.03 22.7 0.1 977 1.09 196.6 0.24 6.3 0.11 3.3 0.03 1 0.01 7.3 0.1 8.7 0.06 8.9 0.04 9.7 0.06 1324.9 0.34 22 Соотношение потребления энергии на кондиционирование и отопление (для Центрального федерального округа) НИЛ Глобальных проблем энергетики МЭИ 1.8 % 1.6 Москва 1.4 1.2 1.0 0.8 ЦФО 0.6 0.4 0.2 0.0 2000 2010 2020 годы 2030 2040 2050 23 Смещение среднегодовых изотерм к середине XXI в. (современные нормы — сплошные линии) НИЛ Глобальных проблем энергетики МЭИ 24 Деградация мерзлоты на территории России в 1950-2150 гг. НИЛ Глобальных проблем энергетики МЭИ отсутствие деградации значительная деградация очаговой мерзлоты поверхностная деградация сплошной мерзлоты к 2150 г. разрушение очаговой мерзлоты к 2150 г. поверхностная деградация сплошной мерзлоты к 2050 г. разрушение очаговой мерзлоты к 2050 г. 25 Изменение глубины многолетнего оттаивания (красная линия) и сезонного промерзания пород (синяя линия) для района г.Воркута 0.0 1.0 Глубина, м НИЛ Глобальных проблем энергетики МЭИ 0.5 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 2000 2050 2100 2150 2200 2250 2300 Годы 26 Изменение положения нижней границы многолетнемерзлых пород в районе г.Воркута НИЛ Глобальных проблем энергетики МЭИ Глубина, м 69 71 73 2000 2020 2040 2060 2080 2100 2120 2140 2160 2180 2200 2220 2240 2260 2280 2300 Годы 27 Изменение положения границ многолетнемерзлых пород в районе г.Печора 0 4 Глубина, м НИЛ Глобальных проблем энергетики МЭИ 2 6 8 10 12 14 16 2000 2050 2100 2150 Время, годы Нижняя граница мерзлых пород Промерзание пород 2200 2250 2300 Глубина оттаивания пород 28 Снижение несущей способности вечномерзлого основания столбчатого фундамента сооружений, построенных по традиционному принципу в районе г.Воркута и г.Надым НИЛ Глобальных проблем энергетики МЭИ Район Воркута Надым Годы 1980 2030 2090 Среднегодовая температура грунта, 0С –1,26 –0,52 –0,17 Снижение несущей способности, % 0 33 56 Среднегодовая температура грунта, 0С –1,64 –0,51 –0,17 Снижение несущей способности, % 0 40 61 29 Число аварийных зданий в городах севера РФ (% от общего числа, по данным МИСИ, 2001) НИЛ Глобальных проблем энергетики МЭИ Город Аварийные здания (в %) Якутск 9 Норильск 10 Тикси 22 Диксон 35 Амдерма 50 Певек 50 Магадан 55 Чита 60 Воркута 80 30 Изменение продолжительности вегетационного периода на территории РФ в течение XXI столетия НИЛ Глобальных проблем энергетики МЭИ 31 Изменение продолжительности вегетационного периода на территории РФ до середины XXII столетия НИЛ Глобальных проблем энергетики МЭИ 32 Увеличение продолжительности вегетационного периода (дни) на территории РФ к середине XXII столетия НИЛ Глобальных проблем энергетики МЭИ < 10 10–15 15–20 >20 33 Российская Арктика и границы исследованного региона (I) НИЛ Глобальных проблем энергетики МЭИ Расположение длиннорядных метеорологических станций: 1 — Хапаранда 2 — Вардё 3 — Архангельск 4 — Томск 5 — Петрозаводск 6 — Енисейск 7 — Тобольск 8 — Сыктывкар Расположение районов, для которых выполнены дендрохронологические реконструкции: 9 — Северная Норвегия 10 — оз. Торнетреск 11 — Кольский полуостров 12 — южный Ямал 13 — восточный Таймыр 14 — низовья р. Лены 15 — верховья р. Колымы 34 Изменение среднегодовой температуры в бассейне Баренцева и Карского морей (сглаженные 10-летние средние) начиная с 1435 г. Температура отсчитана от средней за 1951–1980 гг. величины НИЛ Глобальных проблем энергетики МЭИ 35 Продолжительность ледового покрова морей арктического бассейна (в сутках, среднее за 1980-1999) НИЛ Глобальных проблем энергетики МЭИ 36 Изменение продолжительности ледового периода (в сутках) для морей арктического бассейна в течение XXI столетия НИЛ Глобальных проблем энергетики МЭИ -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 37 Изменение продолжительности навигации по Северному морскому пути НИЛ Глобальных проблем энергетики МЭИ 38 ВЫВОДЫ НИЛ Глобальных проблем энергетики МЭИ 1. Солнечная активность начала снижение с беспрецедентно высокого уровня ХХ в., и после 2020 г. Солнце вступит в период глубокого минимума, который продлится до конца столетия. Соответствующее снижение солнечной постоянной эквивалентно уменьшению выбросов углерода на 215 Гт С, что в пять раз превышает объём сокращений до 2050 г., предусмотренных программой ЕС. 2. Дальнейшее повышение температуры принципиально неизбежно. Оно будет продолжаться с замедлением и достигнет в среднем по земному шару ~1,0°C к 2050 г., ~1,5°C к 2100 г., и ~2,0°C к 2150 г., а для России ~2,5°C и 4,0°C и 5,0°C соответственно. 3. Сокращение потребности в энергии в результате потепления климата составит в масштабе страны более 3 млрд. т у. т. к 2050, около 9 млрд. т у. т. к 2100, и около 17 млрд. т у.т. к 2150 г., что значительно превышает объём разведанных извлекаемых запасов нефти в России. 4. Потепление приведет к значительной деградации или исчезновению вечной мерзлоты на территории более 3,6 млн.км2 (Республика Коми, Ханты-Мансийский АО, Красноярский край, Читинская область и др.) к 2050 г. и 5,6 млн. км2 к 2150 г. На этой территории должна быть полностью заменена инфраструктура, возведенная по традиционным 39 принципам. НИЛ Глобальных проблем энергетики МЭИ 5. В результате потепления существенно улучшатся условия сельскохозяйственного производства: - значительно возрастут продолжительность вегетационного периода и сумма накопленных температур; - к 2050 г. на 33, а к 2150 г. на 46 млн. га или на 22% возрастет площадь земель, потенциально пригодных для возделывания сельскохозяйственных культур. 6. Значительно сократится время ледостава на внутренних водоемах и омывающих Россию морях. Продолжительность навигации на Севморпути достигнет 90 дней к 2050 и 105 дней к 2100 г. К концу столетия Баренцево и Печорское моря будут свободны ото льда круглый год и впервые станет возможным летнее трансполярное плавание. В конце следующего столетия Арктика будет полностью свободна ото льда в течение летних сезонов. 40
