В России создается система климатического мониторинга: как она устроена

Современная климатология — это высокотехнологичная наука, которая объединяет в себе биологию, географию, информатику, искусственный интеллект, метеорологию, океанологию, статистику, физику, химию и другие дисциплины. Главная задача у этой науки сегодня — выяснить, как и почему климат меняется, и дать достоверный прогноз на будущее. Ведь пока не до конца понятны глобальные процессы, которые происходят на наших глазах, и не ясно, к чему они приведут. 

Очевидно, что повышение температуры на планете обусловлено целым рядом факторов. Но только ли дело в антропогенных выбросах? Или решающую роль может играть выход метана из тающей мерзлоты? Существуют ли другие причины? А главное, как быть и какие меры принимать дальше?

Наша страна оказывает значительное влияние на климатические изменения на всей Земле, поскольку здесь расположены более 20 % лесов планеты, треть всей вечной мерзлоты, одни из крупнейших запасов пресной воды. Среди прочего РСКМ позволит оценить роль России в глобальных климатических процессах.

Изменения климата затрагивают все живые организмы на планете Фото: © Aristov_tmb / Shutterstock / FOTODOM

«Нам нужен именно целостный, единый и, безусловно, достоверный механизм сбора и оценки данных о вкладе нашей страны в изменение концентрации климатически активных газов в атмосфере»

Президент России Владимир Путин 

В современной российской истории национальная система мониторинга — это один из крупнейших междисциплинарных научных проектов в гражданской сфере. Над ним работают более полусотни научных и экспертных организаций. Для решения ключевых задач создано шесть консорциумов научных институтов: «Земная система: моделирование и прогноз», «Океан: мониторинг и адаптация», «Суша: мониторинг и адаптация», «Углерод в экосистемах: мониторинг», «Экономика климата», «Антропогенные выбросы: кадастр». Федеральными кураторами выступают Минэкономразвития и Минприроды. 

«Минэкономразвития при участии большого количества научных институтов с 2022 года реализует проект по созданию Российской системы климатического мониторинга. В рамках этого проекта будут разработаны и усовершенствованы климатические модели глобального и регионального уровней, что позволит прогнозировать влияние климатических изменений на различные районы и адаптировать к ним хозяйственную деятельность. Кроме того, в прогнозы социально-экономического развития планируется заложить климатический фактор, что позволит принимать эффективные решения по адаптации экономики к климатическим изменениям», — говорит директор департамента конкуренции, энергоэффективности и экологии Минэкономразвития РФ Ирина Петрунина.

Метеостанция в Териберке на Кольском полуострове  Фото: © APetrakov / Shutterstock / FOTODOM

По поручению Президента России Научно-технологический университет «Сириус» занимается научно-методическим и экспертным сопровождением национальных стратегических инициатив по изучению климата. Эта задача возложена на Международный научный центр в области экологии и вопросов изменения климата. В частности, центр готовит аналитический доклад, в котором будут отражены ключевые практические результаты действий консорциумов по созданию РСКМ. Расскажем, чем они занимаются.

Земная система: моделирование и прогноз

Головная организация: Институт вычислительной математики им. Г. И. Марчука РАН

Основные задачи консорциума № 1 заключаются в развитии национальной модели Земной системы, чтобы с ее помощью научиться прогнозировать состояние климата в XXI веке при различных сценариях развития человечества. После существенной доработки она позволит предсказывать динамику углеродного цикла: накопление углерода в экосистемах суши, поглощение его океаном  и изменение концентрации этого газа в атмосфере.

Все климатические явления на планете взаимосвязаны Фото: © Artsiom P / Shutterstock / FOTODOM

«Взять чужую модель можно, но полноценно использовать ее для „независимых“ оценок и, тем более, развивать ее дальше так просто не получится, потребуются годы рутинной работы с неясным результатом. Гораздо умнее, быстрее и дешевле использовать наработанный годами потенциал институтов консорциума и поддерживать уровень национального моделирования климата и научных исследований на мировом уровне. Чтобы соответствовать заявленной планке, необходимо оснастить научные центры суперкомпьютерами»   

Андрей Грицун, заместитель директора Института вычислительной математики им. Г.  И. Марчука РАН,
руководитель консорциума № 1

Океан: мониторинг и адаптация

Головная организация: Институт океанологии им. П. П. Ширшова РАН

Мировой океан — самый консервативный компонент климатической системы, который поглощает более 90 % избыточного тепла, поступающего от антропогенной деятельности. Кроме того, каждые 10–100 лет океан меняется. Эти циклы могут маскировать глобальные тренды и существенно снижать точность климатических прогнозов. С потеплением происходит медленное ослабление роли океана как поглотителя CO₂. В то же время повышение штормовой активности приводит к усилению эмиссии углекислого газа.

Миссия консорциума — создать систему мониторинга Мирового океана и морей России. Для этого необходимо разработать систему климатического и экологического мониторинга субполярной Атлантики и северо-западной части Тихого океана — ключевых районов Мирового океана, а также регионально адаптированные системы мониторинга для морей России. Также надо разработать региональные модельные системы для формирования ретроспективных анализов упомянутых акваторий.

Маяк Токаревского в самом большом по площади и глубине океане планеты — Тихом Фото: © Savostin Ivan / Shutterstock / FOTODOM

«Консорциум № 2 обеспечивает учет роли океана и морей как глобальных регуляторов CO₂ в климатической системе. Уже сейчас спроектирована распределенная наблюдательная система процессов в Мировом океане, идет ее компоновка для установки в Атлантике, проведены первые прямые измерения потоков парниковых газов в различных морских акваториях и созданы модельные конфигурации блоков биогеохимии для океанов и морей, проведено их объединение с гидродинамическими блоками моделей»

Сергей Гулёв, руководитель лаборатории взаимодействия океана и атмосферы и мониторинга климатических изменений
Института океанологии им. П. П. Ширшова РАН,
руководитель консорциума № 2

Суша: мониторинг и адаптация

Головная организация: Главная геофизическая обсерватория им. А. И. Воейкова

Консорциуму поручено создать пять систем.

«МЕРЗЛОТА»

Государственная система фонового мониторинга состояния многолетней мерзлоты 

Результат: количественные оценки, включая вклад в глобальный углеродный бюджет

«ВОДА»

Адаптивная система гидрологического мониторинга

Результат: подготовка экономики страны к происходящим и ожидаемым изменениям климата, в том числе настройка «системы раннего предупреждения»

«ОПУСТЫНИВАНИЕ»

Система мониторинга территорий РФ, подверженных риску опустынивания

Результат: появление основы для разработки планов по борьбе с деградацией земель в 28 субъектах Федерации. 

«ГОРОДА»

Система интегрированного городского климатического обслуживания (частично)

Результат: высокоразрешающий мониторинг осадков, городских водных объектов и загрязнения воздуха; контроль динамики антропогенных выбросов парниковых газов; усовершенствование сценарного прогнозирования изменения климата городов. 

«ПРОГНОЗ» 

Высокоразрешающая многоцелевая система моделирования и прогнозирования регионального климата 

Результат: климатические исследования и сценарное прогнозирование в регионах, городских агломерациях и Арктическом макрорегионе выйдут на мировой уровень.

Около 65 % территории России находится в зоне многолетней мерзлоты Фото: © kaikups / Shutterstock / FOTODOM

«Наш консорциум в первую очередь обеспечивает адаптационное „крыло“ национальной системы. Создаваемые нами инструменты мониторинга и моделирования предоставят консорциуму „Экономика климата“ данные о текущем и ожидаемом состоянии климатической системы, в том числе мерзлоты и водных объектов суши, а также городов, лесных и сельхозугодий. Кроме того, эти данные нужны разработчикам глобальной модели Земной системы из первого консорциума и консорциуму „Океан: мониторинг и адаптация“, а высокоразрешающие сценарные прогнозы — консорциуму „Углеродный цикл: мониторинг“»

Владимир Катцов, директор ГГО им. А. И. Воейкова,
руководитель консорциума № 3

Углерод в экосистемах: мониторинг

Головная организация: Центр по проблемам экологии и продуктивности лесов РАН

Для того чтобы повысить точность оценок баланса парниковых газов, проводить достоверные измерения их поглощения лесными и другими наземными экосистемами, необходимо собрать как можно больше исходных данных. До сих пор не было единой сети наблюдений, поскольку исследовательские организации собирали информацию разрозненно. Поэтому первоочередная задача заключается в создании национальной сети мониторинга пулов углерода и потоков парниковых газов в наземных экосистемах. Данные этой сети нужны для наземных оценок и верификации данных дистанционного зондирования (ДДЗ). 

На основе интеграции наземных измерений, ДДЗ и математического моделирования создается единая система мониторинга. Для сбора, хранения, обработки и анализа всех полученных данных создается информационно-аналитическая система (ИАС «Углерод-Э»), которая позволит в структурированном виде обеспечивать необходимой информацией Национальный кадастр по парниковым газам, а также давать прогнозные оценки.

Россия обладает самым большим лесным фондом на планете — 815 млн гектаров Фото: © 7ynp100 / Shutterstock / FOTODOM

«Наземные экосистемы, главным образом леса, поглощают углеродсодержащие и другие парниковые газы, повышение концентрации которых в атмосфере приводит к глобальному потеплению. Для объективной оценки этой способности экосистем необходимы периодические измерения запасов углерода в почвах и растительности и непрерывный мониторинг обмена парниковыми газами между наземными экосистемами и атмосферой»

Наталья Лукина, директор Центра по проблемам экологии и продуктивности лесов РАН,
руководитель консорциума № 4

Экономика климата

Головная организация: Институт народнохозяйственного прогнозирования РАН 

Ключевые направления работы консорциума № 5:  

• создание методик разработки сценариев декарбонизации мировой и российской экономики и энергетики; 
• разработка моделей оценки социально-экономических эффектов реализации климатической повестки и политики низкоуглеродного развития, а также мер по декарбонизации экономики и энергетики России, крупнейших стран и регионов мира; 
• научно-методическое сопровождение национальной политики в сфере адаптации населения и экономики к изменениям климата;
• разработка модели оценки социально-экономических эффектов климатических изменений в России и адаптации к ним. 

Коровы и другие жвачные при отрыжке выделяют метан Фото: © Ovchinnikova Irina / Shutterstock / FOTODOM

«В последние годы климатическая повестка занимает все более важное место при обсуждении принципов развития мировой экономики. Крупные страны рассматривают ее как инструмент, обеспечивающий дополнительные преимущества в глобальной конкурентной борьбе. В таких условиях России важно иметь собственную научно обоснованную позицию по тому, как решения по защите климата влияют на развитие экономики. Задача консорциума — сформировать систему моделей и расчетов по обоснованию последствий влияния климата на экономическую динамику в средне- и долгосрочной перспективе. Система должна включать новые данные, формирующиеся в рамках всего проекта по созданию Российской системы климатического мониторинга. Также необходимо проводить постоянный анализ экономических последствий, которые неизбежны при декарбонизации промышленности и производства» 

Александр Широв, заместитель директора Института народнохозяйственного прогнозирования РАН,
руководитель консорциума № 5

Антропогенные выбросы: кадастр

Головная организация: Институт глобального климата и экологии им. академика Ю. А. Израэля

Для разработки стратегии и планов по декарбонизации экономики необходима методологическая основа — инструмент оценки антропогенных выбросов и поглощений парниковых газов. От того, насколько она точна, надежна и корректно отражает национальную специфику, зависит успех предпринимаемых действий. Созданию такой системы для нашей страны и посвящены работы консорциума №6.

На него возложены задачи по повышению точности данных об антропогенных выбросах и поглощениях парниковых газов, включая цифровизацию Национального кадастра. Для этого уточняются коэффициенты, совершенствуются методологии, детализируются оценки, автоматизируется обработка десятков тысяч исходных данных. 

Не менее важно разобраться, насколько выбросы черного углерода — короткоживущего климатически активного вещества — воздействуют на таяние льдов в Арктике и в горах. консорциум № 6 выяснил, к примеру, что около 44 % выпадений этого вещества в России приходят из-за рубежа. 

«В 2023 году мы уточнили коэффициенты, которые применяются для проведения расчетов. Большинство из них оказались ниже, чем те, что используются по умолчанию в международных методиках. Это говорит о том, что в стране делается много больше, чем мы видим из нашего кадастра, и удельные выбросы парниковых газов по многим категориям источников у нас ниже, чем в среднем по миру. Что касается черного углерода, то по итогам нашей работы появится надежная система для принятия решения о сокращении выбросов этого вещества и разработке адекватных мер по адаптации к изменению климата в чувствительных к нему регионах»  

Анна Романовская, директор Института глобального климата и экологии имени академика Ю. А. Израэля,
руководитель консорциума № 6

Целевую модель научного обеспечения российской климатической политики, анализ практических результатов реализации РСКМ, а также предложения по ее развитию представят в аналитическом докладе, который готовит Университет «Сириус». К работе над документом привлечены десятки ведущих российских и зарубежных экспертов в области климата и климатической политики. Для обсуждения координации действий участники собрались на федеральной территории в начале июля.

Университету «Сириус» поручили научно-методическое и экспертное сопровождение проекта по созданию РСКМ Фото: © Юрий Славин / Пресс-служба «Сириуса»

Ключевые положения доклада озвучат на Научно-образовательном конгрессе БРИКС по экологии и вопросам изменения климата, который пройдет в «Сириусе» 20–21 октября. На мероприятие съедутся ученые из стран — участниц этого межгосударственного объединения, чтобы обсудить результаты национальных и международных климатических исследований, в том числе подходы к адаптации к происходящим изменениям климата, а также вопросы сохранения и восстановления биоразнообразия.