На страже климата – команда учёных НИУ «БелГУ»

В чём виновата Земля

Кандидат географических наук, доцент кафедры географии, геоэкологии и безопасности жизнедеятельности Ольга Крымская рассказала, что климат планеты менялся на протяжении всей истории Земли. Это происходило под влиянием как внешних факторов - притока солнечной энергии (определяемым светимостью Солнца и расстоянием до него), так и внутренних характеристик планеты, влияющих на отражательную способность, парниковые свойства и перераспределение энергии внутри климатической системы. По косвенным индикаторам было установлено, что за последние 100-150 миллионов лет произошло похолодание, несмотря на постоянный прирост солнечной энергии. Это связывают с уменьшением содержания в воздухе углекислого газа вследствие постепенного затухания тектонической активности Земли.

О.В. Крымская

Ольга Владимировна рассказала, что климат нашей планеты подвержен циклическим изменениям: ледниковые стадии (пик последней был около 21 тысячи лет назад) и межледниковые периоды чередуются. Тот период, в котором мы живём сейчас, наступил примерно 10 тысяч лет назад, а предыдущий тёплый период в истории нашей планеты был около 125 тысяч лет назад. Смена этих эпох происходила по-разному: похолодание развивалось ступенчатыми этапами, а вот потепление наступало более стремительно. Доля тёплых периодов в истории планеты невелика, так что нашей цивилизации повезло развиваться именно сейчас, когда климат на планете стал более комфортным.

Период IX – XII веков называют средневековой тёплой эпохой. Затем её сменила малая ледниковая эпоха (XV-XIX вв.). И хотя современный этап истории климата характеризуется потеплением, в ближайшие 100 лет прогнозируется похолодание и аридизация.

По словам учёного, выявление климатической цикличности осложняется одновременным развитием трендов противоположных направлений с внутривековой (около 30 лет), вековой и многовековой (2000 лет) периодичностью.

В настоящее время на фоне многовекового тренда потепления (тёпло-сухая эпоха 2000-летнего цикла) наблюдается противоположная тенденция вековой прохладно-влажной фазы климата, что существенно осложняет возможности долгосрочного прогнозирования, – подчёркивает Ольга Крымская.

Ольга Владимировна также привела в пример наш, Центрально-Чернозёмный регион, в котором потепление зимних сезонов, последней четверти XX века сменилось активным ростом летних температур.

– Отмеченный в большинстве метеостанций области незначительный рост годовых сумм осадков произошёл, в большинстве случаев, за счёт зимних. В результате изменений в характере атмосферной циркуляции климат стал более нестабильным: продолжительные периоды без осадков нарушаются обильными ливнями, когда за сутки может выпасть более 100 мм (при норме около 70 мм за месяц). Кроме того, участились случаи волн жары летом или возврат холодов в конце весны. Весна этого года – яркий пример таких опасных явлений. На фоне потепления для оптимального увлажнения выпадающих сегодня осадков недостаточно. И процесс аридизации (комплекса процессов уменьшения степени увлажнения территорий) проявляется в учащении атмосферных засух в регионе, - резюмировала кандидат наук.

И в чём виноваты земляне

Директор Регионального центра мониторинга углеродного баланса, профессор кафедры природопользования и земельного кадастра института наук о Земле НИУ «БелГУ», доктор географических наук Павел Голеусов подтверждает, что изменение климата Земли влечёт за собой перенастройку всех процессов жизнеобеспечения биосферы.

П.В. Голеусов

– В первую очередь это касается так называемых «газовых циклов» биологического круговорота. Главный из них – это цикл углерода, в котором он переходит из неорганической формы в органическую и обратно. Эти переходы обеспечиваются процессами фотосинтеза (из углекислого газа в органику) и дыхания (из органики в углекислый газ). Если температура повышается, то баланс между этими процессами смещается в сторону дыхания и углекислого газа становится больше. Именно это способствует дальнейшему потеплению, так как углекислый газ – второй по значимости парниковый газ после водяного пара. С другой стороны, увеличение концентрации углекислого газа в атмосфере делает его более доступным для растений и возрастает продукция фотосинтеза, влияя на урожайность сельскохозяйственных растений. Выделение других парниковых газов (метана, закиси азота) также возрастает с потеплением климата.

Во всех этих процессах участвует человечество, которое ещё в середине XX века академик В.И. Вернадский назвал геологической силой. Например, добыча энергетических ресурсов, животноводство и выращивание риса способствуют росту выбросов метана, животноводство и применение азотных удобрений усиливают поступление закиси азота. А сжигание топлива приводит к значительному увеличению поступления углекислого газа в атмосферу. Насколько значительно это влияние? В целом 5-6 % от общего потока парниковых газов. Много это или мало? Большинство учёных считают, что много, так как это запускает положительную обратную связь: чем выше концентрация парниковых газов, тем теплее климат, больше выделение парниковых газов, выше их концентрация и т.д., - рассказывает Павел Вячеславович.

На вопрос, к чему это может привести, Павел Голеусов не даёт точных прогнозов, но делится консолидированным мнением учёных, что глобальное потепление опасно, так как оно непривычно для человечества и труднопрогнозируемо в отношении биосферы.

Неизвестное – пугает

Поскольку человечество высказывает опасения, связанные с глобальным потеплением, этому нужно больше знаний о климатических процессах и о парниковом эффекте. Чтобы всё это перестало быть неизвестным и пугающим, надо проводить исследования, направленные на изучение цикла углерода: куда деть «лишний» углерод, как его использовать во благо.

– Для этого нужны экспериментальные площадки, которые создаются сейчас по всему миру, – карбоновые (углеродные) полигоны. Создан такой полигон и в НИУ «БелГУ», - подчёркивает Павел Голеусов, который является директором Регионального центра мониторинга углеродного баланса. По словам руководителя центра, специфика нашего полигона и отличие от других в России – это направленность на изучение возможностей поглощения атмосферного углерода в городских условиях, где выбросы углекислого газа существенно больше, чем в сельской местности.

– Мы ведём непрерывные наблюдения за потоками углекислого газа в Белгородской агломерации с октября 2022 года. Полученные данные показывают, что на протяжении всего года эти потоки положительные, даже в мае и июне, когда городская растительность активно фотосинтезирует. Но в то же время максимальные потоки наблюдаются не в отопительный период, а в августе-октябре, когда антропогенные выбросы накладываются на мощные потоки природного происхождения, связанные с дыханием агропочв полей, окружающих город. Это дыхание резко возрастает в период уборки урожая, распашки, внесения органических удобрений и разложения органического вещества (осенний листопад и отмирание корней), – делится результатами мониторинга учёный.

– Основное внимание в исследованиях на карбоновом полигоне мы сосредотачиваем на накоплении углерода именно в почвах. Конечно, деревья поглощают углекислый газ лучше почв: в 5-7 раз интенсивнее, чем чернозёмы на той же площади, но почвы задерживают углерод на столетия и даже тысячелетия, в то время как деревья – всего лишь на десятилетия. Кроме того, мы вряд ли сможем кратно увеличить площадь древесных насаждений в нашем регионе, где просто нет такой возможности из-за необходимости ведения сельского хозяйства, которым охвачено более 55 % территории области, - говорит Павел Вячеславович.

Что делать?

Белгородские учёные считают, что из потепления климата надо извлечь максимальную пользу. Во-первых, они предлагают увеличить поглощение углерода агропочвами, которые за 200-300 лет распашки его утратили не менее чем на треть. Тогда удастся запустить обратный (антипарниковый) процесс накопления органического вещества и хотя бы частично скомпенсировать нарушение углеродного баланса. В Региональном центре мониторинга углеродного баланса видят в этом очевидную пользу: рост плодородия почв, а, следовательно, и дальнейший рост урожайности. Во-вторых, следует заняться озеленением городов и промышленных зон, чтобы улучшить микроклимат, чистоту воздуха, комфорт городской жизни.

– Эту тему мы также будем развивать совместно с сотрудниками ботанического сада НИУ «БелГУ». Например, мы выяснили, что среди декоративных кустарников наша любимая сирень обладает одним из самых высоких уровней фотосинтеза. И хотя в веточках сирени много углерода не накапливается, она много выделяет кислорода, ну и, конечно, аромата – делает нашу жизнь свежее и краше, - резюмировал Павел Голеусов.