Изменение климата и причины этого явления – актуальная тема. Достоверно установлено, что средняя температура воздуха у поверхности земли действительно повышается во всех регионах мира.

 

Автор:
Татьяна Адаменко, кандидат географических наук, начальник отдела агрометеорологии Украинского гидрометцентра

Изменение климата и причины этого явления – актуальная тема. Достоверно установлено, что средняя температура воздуха у поверхности земли действительно повышается во всех регионах мира. Вследствие этого в атмосфере происходит перестройка глобальных процессов переноса тепла и влаги на всех континентах, сопровождающаяся резким учащением природных катаклизмов – засух и наводнений, тайфунов и смерчей, градобитий, оползней и т. д.

Существует, однако, мнение, что это природные колебания и потепление сменится похолоданием и, якобы, потепление приостановилось, но так ли это, можно будет узнать лет через 30.

Сугубо научные дискуссии вторглись в обычную жизнь из-за участившихся природных катаклизмов, которые приводят к огромным экономическим потерям и человеческим жертвам. Сегодня экономический ущерб от этих стихийных бедствий в восемь раз больше, чем в 60-е годы. Кроме прямого ущерба, наносимого природными катаклизмами, существуют и затраты различных отраслей экономики, в том числе сельского хозяйства, на перестройку производственных циклов в связи с изменением привычных климатических условий.

По исследованиям метеорологов, за последние две тысячи лет наблюдалось три периода потепления и три периода похолодания, последнее из которых завершилось в первой половине XIX в. Во второй половине XIX в. температура воздуха сначала стабилизировалась, а с конца этого века началось потепление, которое к концу XX в. составило 0,7-0,8 °C.

Считается, что на 90% главным виновником глобального потепления является парниковый эффект, в основном за счет увеличения содержания СО2, которое сопровождается повышением средней температуры воздуха у поверхности земли.

Никогда ранее не наблюдалось такой скорости изменения средней температуры воздуха – повышение на 0,7-0,8 °С в природе происходит за тысячи лет, а сейчас – за сто! Последние 15 лет процессы изменения средней температуры протекали еще большими темпами.

Первые предсказания грядущего потепления были сделаны выдающимся советским климатологом М. Будыко еще в конце 60-х годов прошлого века, когда в атмосфере наблюдалась тенденция к понижению температуры воздуха у поверхности земли! Тогда это воспринималось как экзотические измышления.

Мировые эксперты по вопросам изменения климата считают, что в среднем по земному шару температура воздуха у поверхности земли до конца XXI в. вырастет на 2-4,5 °С.

В январском отчете комиссии ООН «Перед лицом климатических изменений» за 2005 г. впервые был обнародован возможный критический показатель глобального потепления, по достижении которого в мире начнутся убыстряющиеся, скачкообразные, необратимые изменения. Это повышение среднемировой температуры воздуха на два градуса по Цельсию по сравнению с 1750 г. (начало промышленной революции). После этой отметки климат не сможет вернуться в привычное состояние. При переходе через критическую черту 2° «пробуждаются» физические механизмы, которые приведут к резкому усилению парникового эффекта. Начнутся необратимые изменения состояния атмосферы Земли и связанные с этим климатические катаклизмы.

Таким образом, стоит переступить черту, как дальше наступает цепная реакция и климатическую систему уже не удастся вернуть в прежнее состояние. С середины XVIII в. средняя температура воздуха у поверхности земли уже повысилась более чем на 1,2° – до роковой черты нам осталось совсем немного.

Существующие сценарии изменения климата построены на «линейной» модели и различаются только глубиной и интенсивностью изменений. Приведем только один сценарий, касающийся Европы после 2025 г.

Северную Европу ожидают похолодание, очень сильные дожди, учащение штормовых циклонов. В Центральной Европе погода станет крайне переменчивой. Западная Европа рискует лишиться Гольфстрима, что повлечет за собой похолодание в Великобритании, Ирландии, Исландии, Нидерландах, Бельгии, скандинавских странах, на европейском севере России. Южные регионы Восточной Европы и Средиземноморье ждут долгие засушливые и очень жаркие периоды. В Северной Европе и на западном побережье США резко увеличится число штормовых циклонов. Вследствие таяния вечной мерзлоты огромные территории Сибири и севера Канады превратятся в болота.

В зимние месяцы будет выпадать меньше осадков, возникнут проблемы с запасами питьевой воды. Снега не будет даже в Альпах, где участятся оползни и сели.

Связанное с глобальным потеплением изменение глобальной атмосферной циркуляции приведет к увеличению площадей, подверженных засухам, с 2% всей суши до 10% к 2050 г.

Уровень Мирового океана может подняться еще на 30-50 см, частично или полностью затопятся многие прибрежные территории.

Изменившийся термический и водный режим потребует существенной перестройки структуры сельскохозяйственного производства, посевного материала, условий борьбы с вредителями, сбора и хранения сельскохозяйственной продукции и т.д.

Диагностика современного климата позволяет сделать следующие выводы и обозначить следующие тенденции.

Температура воздуха. Начиная с 1989 г. в Украине наблюдается самый продолжительный за столетие период потепления, который длится до сих пор. В 2007 г. в Украине зафиксирована наивысшая среднегодовая температура за весь период наблюдений, превысившая норму на 2-3° по всей територии страны. Главный показатель глобального потепления – средняя годовая температура воздуха. За многолетний период наблюдений она, например в Одессе, составляет +10,7°, в Киеве – +7,7°. А в прошлом году средняя температура в Киеве была +10,6°, т. е. выше, чем средняя по Одессе, где она достигла вообще +12,5° (рис. 1).

Рис.1. Изменение региональной температуры воздуха в Украине по десятилетиям

Динамика изменения температуры воздуха наиболее показательна в отклонениях от нормы (рис. 2).

Рис. 2. Отклонения средней годовой температуры воздуха от нормы

Глобальное потепление в первую очередь проявляется в холодный период года. Зимы стали намного теплее и малоснежнее. Стабильный снежный покров, который бы установился в ноябре и пролежал до марта, для Украины становится редкостью.

По сравнению с 1961 г. продолжительность зимнего периода уменьшилась почти на месяц. Обычным явлением стали январские и февральские дожди. Только некоторые зимы (1985, 1987, 1997 гг.) были чрезвычайно холодными и бесснежными, произошло вымерзание озимых культур на значительных площадях. Отдельно следует выделить в этом ряду зиму 2002/2003 г., катострофические последствия которой для озимых культур также обусловлены потеплением.

Больше всего средняя температура воздуха повысилась в январе и феврале – в среднем на 1,5-2,5°. Январь в последние годы отнюдь не самый холодный месяц, часто имеем вообще плюсовую температуру.

Изменения летних температур за столетний период менее значительны, однако их наметившийся рост опасен угрозой увеличения засух.

Уже зафиксировано удлинение периода активной вегетации на 7-10 дней, возобновление весенних процессов в последние годы происходит в среднем на 2-3 недели раньше. Теплообеспеченность вегетационного периода увеличилась на 70-100°.

Осадки. В последние десятилетия по всей территории Украины наблюдается уменьшение количества зимних осадков, что является отрицательным фактором для формирования достаточного увлажнения на весну. Тревогу вызывает уменьшение осадков в степной зоне в июле на фоне роста температуры воздуха в этом месяце.

Что касается годового количества осадков, то оно в основном колеблется в пределах нормы – 80-120%, хотя в 2007 г. оказалось крайне низким в юго-восточном регионе и центральных областях, недобор осадков достигал 25-40%, а местами и 50% (рис. 3).

Рис. 3. Годовая сумма осадков, % от нормы

Однако пока нет явной тенденции к уменьшению годового количества осадков. Кроме того, сумма осадков – это не так важно, как их распределение, в характере которого наблюдается тенденция к увеличению количества малоэффективных длительных дождей, ливней. Если месячная норма осадков выпадает за 1-2 дня, то сельскохозяйственное производство такие осадки не спасут.

Происходит уменьшение зоны достаточного увлажнения почвы. Ее граница поднимается все выше на север. Если раньше она пролегала по югу Киевской и Житомирской областей, то сейчас эти регионы уже можно считать зоной неустойчивого увлажнения. Итак, засухи распространяются в северные регионы Украины.

В связи с происходящим возникло предположение о возможном опустынивании части украинской территории. Сам процесс опустынивания включает целый комплекс факторов, среди которых уменьшение количества осадков – один из важнейших. Например, в Херсонской области есть районы, где на протяжении многих лет за лето не выпало ни одного дождя. Бесспорно, одним из факторов этого стало нарушение экологического равновесия в низовье Днепра. Отсутствие достаточного снежного покрова приводит к тому, что в последние годы не формируется нормальное весеннее половодье, которое бы наполнило реки и увлажнило поля. Это вызывает изменение микроклимата, что, в свою очередь, влияет на климат в целом.

Вредители и болезни. Очень важный для сельского хозяйства аспект, связанный с потеплением – увеличение в 1,5-2 раза численности основных насекомых-вредителей и дестабилизация фитосанитарного состояния агроценозов. Причиной стали изъятие из возделывания пахотной земли, которая превращается в широкую экологическую нишу для многих многоядных насекомых-вредителей, и уменьшение в 3-5 раз объемов ежегодных мероприятий по защите растений. На этом фоне потепление климата оказалось благодатным для размножения и распространения насекомых.

В Украине после продолжительной депрессии была зарегистрирована вспышка массового размножения саранчовых, увеличились популяции озимой совки, лучистого мотылька и других фитофагов. По данным лаборатории прогнозов ИЗР УААН и Главгосзащиты, до 2003 г. численность основных вредителей с. г. культур активно увеличивалась. Только экстремально холодная зима 2002/03 г. частично стабилизировала численность популяций некоторых специализированных вредителей. Однако отдельные виды продолжают увеличиваться несмотря на стабилизацию объемов мероприятий по защите растений.

Анализ многолетней динамики численности проволочников и ложных проволочников свидетельствует, что потепление и существенное уменьшение объемов защиты растений действуют на насекомых совокупно и увеличивают показатели численности и заселенных площадей.

В Лесостепи вредный энтомокомплекс посевов озимых культур пополнился таким видом, как пшеничная муха, численность которой в фазу всходы – кущение ежегодно в 3 раза превышает пороговый уровень.

При дальнейшем потеплении существуют угроза уменьшения экологической стабильности, ухудшения фитосанитарного состояния в связи с изменением зон вредности насекомых, перестройки видовой структуры вредителей, увеличения генераций и численности доминирующих насекомых-вредителей, а также числа чрезвычайных ситуаций в агросфере, связанных с массовым размножением всеядных вредителей.

В условиях потепления и выравнивания температурного фона изменяется пространственное распределение и плотность популяций доминирующих вредителей посевов и насаждений культурных растений. Зоны экологического оптимума разных видов распространяються на север. Происходит перестройка видовой структуры доминирующих энтомокомплексов и увеличение потенциальных потерь урожая.

Перспективы украинского зерна в свете меняющихся климатических условий. По мнению мировых экспертов, в будущем влияние изменения климата на сельскохозяйственное производство будет усиливаться во всех обозначенных аспектах. Ожидается дальнейшее повышение температуры воздуха, которое будет сопровождаться чередованием засушливых периодов с периодами нормального и избыточного увлажнения. Увеличение продолжительности вегетационного периода будет эффективным для сельского хозяйства северной части страны. Однако в южных областях Украины в результате повышения средней годовой температуры воздуха на 1-2° засушливые явления значительно усилятся, расширится зона неустойчивого увлажнения в центральных и северных областях. И это одна из наиболее серьезных проблем влияния изменения климата на производство зерна.

В настоящее время получено довольно много оценок влияния глобального изменения климата на сельское хозяйство.

Нами были выполнены соответствующие исследования в условиях Украины применительно к озимой пшенице и кукурузе. Были использованы климатические сценарии, которые трансформировались на период вегетации культуры, а также динамическая модель формирования урожая, позволяющая количественно оценить реакцию растений на смену агроклиматических условий выращивания.

По всем сценариям наблюдается одна тенденция – повышение температуры. Однако по всем тем же сценариям не ожидается катастрофического уменьшения осадков. Моделирование влияния изменения климата на продуктивность озимой пшеницы показало следующие результаты – они похожи. При условии реализации рассмотренных сценариев изменений климата есть основания полагать, что ожидаемые погодные условия будут весьма благоприятны для производства зерна в Украине.

По модельным расчетам, будут преобладать благоприятные условия осенней вегетации, позволяющие на 20-40 дней сместить сроки сева и более эффективно использовать эти условия.

Ожидается дальнейшее улучшение условий перезимовки растений. Период зимнего покоя будет проходить при температуре воздуха на 4-8° выше, чем сейчас. Продолжительность перезимовки сократится на 1,5-2 месяца или этого периода не будет вовсе.

Возобновление вегетации озимой пшеницы будет происходить на месяц раньше. Период от возобновления вегетации до колошения будет длиться при пониженном (на 1-2°) температурном режиме, что приведет к повышению общей продуктивности посевов на 20-40%. Сроки созревания озимой пшеницы сместятся в сторону более ранних на один-два месяца.

В Полесье, Лесостепи, северной и южной Степи можно ожидать повышения урожайности озимой пшеницы до 111-130% и более по сравнению с настоящим уровнем.

Оценка возможных колебаний валового сбора зерна озимой пшеницы показала, что при условии реализации рассмотренных сценариев изменения климата можно ожидать увеличения валового сбора зерна озимой пшеницы. Минимальный валовой сбор зерна возрастет до 12-14 млн. т, что по сравнению с минимальным валовым сбором зерна при сегодняшних климатических условиях составит 120-145%. Максимальный валовой сбор зерна озимой пшеницы может увеличиться до 27-30 млн. т, или 106-120% к современному уровню.

Исследование влияния потепления на продуктивность кукурузы показало, что в условиях удвоения содержания СО2 и увеличения содержания СО2 на 30% температурный режим ранневесенних месяцев (прогревание воздуха и почвы) позволит сеять кукурузу в середине марта, а всходы можно получить уже в конце этого месяца. Значительно сместятся все даты наступления фенологических фаз развития кукурузы на более ранний срок. Вегетационный период в среднем сократится на 10-20 дней для ранних и на 30-40 дней для среднепоздних и поздних гибридов. Ожидается значительное (до 3 т/га) увеличение урожайности среднеспелых, среднепоздних и поздних гибридов.

В Полесье теплообеспеченность вегетационного периода будет достаточной для вызревания среднепоздних и даже позднеспелых гибридов кукурузы, потенциальная урожайность которых выше, чем ранних и среднеранних гибридов, на 30-50%. Интересно отметить, что при всех рассматриваемых сценариях изменения климата продуктивность позднеспелых гибридов будет ниже, чем среднеспелых и среднепоздних.

По мнению большинства исследователей, для ранних яровых зерновых культур агрометусловия существенно не изменятся или же слегка ухудшатся за счет увеличения засушливости периодов кущение – колошение и колошение – восковая спелость, которые будут проходить в условиях повышенного по сравнению с существующим температурного фона. При неизменных условиях увлажнения это может повлечь снижение урожайности яровых культур вследствие сокращения вегетационного периода и более раннего дозревания.

Выводы. На продуктивность сельского хозяйства более всего влияют четыре связанных с климатом факторы – увлажненность, теплообеспеченность, термические условия холодного периода и континентальность климата. Изменения климата ведут к переоценке влияния всех этих взаимосвязанных факторов. Увеличение увлажненности или улучшение условий проведения полевых работ немедленно сказываются на результатах хозяйственной деятельности.

Для сельского хозяйства в целом последствия потепления климата будут связаны с такими моментами:

  • активизируется разложение гумуса в ґрунтах;
  • ухудшится увлажнение почвы на юге;
  • повысится эффективность внесения удобрений;
  • ·сроки сева станут более ранними, но сохранится угроза гибели растений через весенние заморозки;
  • улучшатся условия и сократятся сроки уборки урожая;
  • улучшатся условия перезимовки сельскохозяйственных культур и многолетних трав, но не будет обеспечена полная яровизация;
  • более благоприятными станут условия перезимовки вредителей, возбудителей болезней растений, сорной растительности;
  • эффективным будет внедрение позднеспелых сортов (гибридов), которые используют возросшие тепловые ресурсы; восстановление и расширение орошения.

В мировом аспекте изменение агроклиматических факторов, сопровождающих антропогенные изменения климата (от увеличения содержания углекислого газа в атмосфере, который повышает фотосинтез, до увеличения продолжительности вегетационного периода), наиболее благоприятно отразятся на зерносеющих регионах и скандинавских странах.

Экономически выгодным вследствие увеличивающегося биоклиматического потенциала будет замена современных сортов зерновых более поздними сортами, фотосинтезирующая система которых работает более длительное время, в результате производительность агроэкосистем повысится.

Глобальное потепление приведет к значительному увеличению возможностей аграрного сектора экономики за счет погодных и климатических условий. Это возможно лишь в случае кардинальной адаптации сельскохозяйственного производства к климатическим условиям, синхронизированным с темпами их изменения. В противном случае потепление климата может привести к росту нестабильности с/х производства в целом и зерна в частности. Для адаптации сельского хозяйства к меняющимся условиям погоды необходимы оценка сложившихся условий и моделирование агроклиматических ресурсов на перспективу. Одним из путей адаптации сельского хозяйства к будущим изменениям климата, которые не нуждаются в дополнительных расходах, является оптимизация размещения сельскохозяйственных культур и специализация сельхозпроизводства.

(Опубликовано в №10, 2008 г.)