Про деякі завдання аграрної науки у зв’язку зі змінами клімату

Серед численних екологічних та соціально-економічних проблем людства на рубежі ХХ – ХХІ століть є і проблема глобального потепління клімату. Особливо виразно ця проблема постала з початку 70-х років минулого століття, коли сталася низка природних стихійних явищ – засухи у Сахелi та Ефіопії, зниження інтенсивності індійських мусонів протягом кількох років, повені в Бразилії та інших регіонах планети тощо і, що найголовніше, почала стрімко зростати середня глобальна температура повітря.
Масштабні, а в багатьох випадках і катастрофічні, стихійні явища в поєднанні з даними інструментальних вимірювань на протязі майже 150-річного періоду їх проведення впевнили вчених-кліматологiв, політичних діячів і світову спільноту, що клімат дійсно почав змінюватись, і що ці зміни за даними останніх досліджень відбуваються досить швидко, відчутно впливаючи на умови життя та діяльності людини.
Україна також належить до числа регіонів планети, де зміни клімату, що відбуваються, є відчутними, Навіть без проведення спеціальних спостережень стало помітно, що тривалість зимових періодів значно скоротилась, а самі зими стали менш холодними. Почастішали посухи. В ХХ столітті на території України зафіксовано 43 посушливих роки, в тому числі 7 із них в останні 15 років минулого століття. В кінці минулого століття також почастішали прояви i інших природних стихій – суховіїв, злив, обледенінь, повеней, затоплень та підтоплення тощо, які в тій чи іншій мiрі пов’язуються зі змінами клімату. Досить нагадати надзвичайне підтоплення півдня України в 1998 р., катастрофічні повені на Закарпатті в 1998 та 2001 рр., значні обледеніння в центральних та південних регіонах України в 1999 – 2001 рр. тощо.
Отже і на глобальному і на регіональному рівнях зміни клімату стали незаперечним фактом, наявність якого поставила перед людством проблему розв’язання цілої низки надзвичайно важливих і складних завдань, пов’язаних з розробкою та реалізацією стратегії свого практичного існування в умовах зміни клімату.
Ознаки змін клімату на глобальному рівні. Довга майже 5-ти мільярдна за віком спіраль еволюції Землі, як планети, на своєму шляху характеризується практично безперервними змінами та перебудовами свого внутрішнього (геологічного) та зовнішнього (атмосферного) середовища. Особливо нестабільним є клімат. Його нестабільність в загальному вимірі виражається періодичними коливаннями теплих та холодних періодів, виникненням та таненням льодовиків на окремих ділянках Землі, чергуванням періодів потепління та похолодання, Наука має незаперечні докази безперервних коливань клімату Землі за всю історію існування. Близько 3 млрд. років тому температура вод на землі сягала 70 С?, атмосфера мала високу щільність і містила багато вуглекислоти. В Європі останній льодовик зійшов 10 – 5 тисячоліть тому. Ще відносно недавно під час голоценового кліматичного оптимуму (7 – 8 тисяч років тому) температура повітря на широті Москви була на 1,5 – 2 вище сучасної, на місці Сахари розстелялась савана з гаями акацій і ріками. У післяльодовиковий період клімат був більш-менш стабільним, але на тлі останніх 2 – 3 тисячоліть доволі чітко виділяються кілька періодів теплого та холодного кліматів, зокрема періоди потепління з 500 років до н.е. до 500 років н.е., 800–1100, 1900–2000, періоди похолодання – 500–800, 1300–1850 років. Новий період похолодання, якщо на природний хід змін не вплинуть техногенні кліматичні зміни, може настати через кілька сотень або тисяч років.
Зміни клімату завжди істотно впливали на всі сфери життєдіяльності населення, особливо на сільське господарство. Під час похолодання у 5 – 8 ст. в Європі мали місце суворі зими. В Англії температура знизилась приблизно на 1?С. Сільськогосподарський рік скоротився на один місяць. Альпійські луки вкрились снігом. Взимку 557–558 року “Чорне море покрилось льодом на великих просторах”, у 763–764 році “... зима люта быть... С начала октября великий жестокий холод не только в нашей земле (Византия), но и на востоке, севере, западе, так что северная часть Понтийского (Черного) моря на 100 миль от берега превратилась в камень... море приняло вид суши. И ходили по нему как по суху из Крыма во Фракию и из Константинополя в Скутари”. У 8–11 ст., коли був теплий період, на півдні Шотландії вирощували виноград. У Гренландії “Зелена країна” виникли поселення вікінгів. Дав шлях “із варягів у греки”. На Балтійському морі не було льоду. Розквітла Київська Русь. 13–18 ст. характеризуються як “мала льодовикова епоха”. Вікінги залишили Гренландію. Потерпало сільське господарство. У Голландії почали замерзати канали, які раніше цілий рік були судноплавними. Взимку 1233–1234, 1543–1544, 1708–1709, 1788–1789, 1875–1876 років північна частина Чорного моря покривалась кригою.
На сучасному відрізку часу, коли здійснювались інструментальні спостереження і була змога точно фіксувати зміни, виявилось, що в Північній півкулі мало місце помітне потепління у період з кінця ХІХ ст. до 1940-х років, похолодання у період з 1940-х років до 1960-х, потепління э середини 1960-х років до наших днів. Загалом глобальна середня річна приземна температура на протязі останніх 100–120 років збільшилась приблизно на 0,5?С (рис. 2.2), а середній рівень світового океану підвищився на 12±5 см. При цьому середня швидкість підвищення глобальної температури склала приблизно 0,046?С/10 років, а за останні 30 років – 0,17?С/10 років, що майже в 5 разів перевищує середню швидкість зростання середньої температури за 100-річний період.
Рекордно теплим виявилось і останнє десятиліття. Середня температура повітря у 1995, 1997 і 1998 роках була найвищою за 150–200 рр., а 1998 рік був взагалі найтеплішим за всю історію наукових спостережень на нашій планеті – 58,496 градусів по Фаренгейту (приблизно 14,7?С). У 1995 році середньорічна температура дорівнювала 58,154?Ф, а у 1997-му була на 0,04?С вище.
За даними кліматологів НАСА (США), температура тропосфери за останні десять років підвищилась на 0,12?С, за період в 1965 до 1995 рр. на планеті стало тепліше у середньому на 0,4?С, а за століття – на 0,8?С. При цьому у високих широтах зміни температури майже в 3,5 рази більші, ніж на екваторі, у Північній півкулі середній вміст температури на 0,3?С більший, ніж у Південній, а над континентами він досягає 1,6?С. Особливо інтенсивно потепліло в Японії. Якщо середня температура на земній кулі за 100 років підвищилась на 0,6?С, то в Японії – на 1?С, а у японських містах на 2,3–2,9?С.
На підставі наведених та інших даних вчені кліматологи різних країн, в тому числі, і українські з Київського національного університету, Центральної геофізичної обсерваторії Українського науково-дослідного гідрометеоро-логічного інституту, колишнього інституту, а нині відділення “Агроресурсів” (рис.2.2 з першоджерела ) інституту гідротехніки і меліорацій УААН вважають, що за останні 100–150 років на планеті відбулось стрімке глобальне потепління климату і що це явище можна вважати надійно встановленим емпіричним фактом. В узагальненому вигляді ознаки глобального потепління наведені на рисунку 2.3.
Рис. 2.2. Зміни середньорічної глобальної температури протягом 1960-1995 років.
Ознаки змін клімату в Україні. За численними гідрометеорологічними ознаками і показниками вітчизняні фахівці-кліматологи приходять до висновку, що і в Україні за останні 10–25 років також сформувався новий клімат. Зими стали менш холодними і малосніжними, а літо більш прохолодним. Інколи мають місце різкі перепади температури повітря – до 10–12 градусів за добу. У такі періоди, як правило, виникають збурення атмосфери та стихійні явища погоди, зливи, грози, град, сильний вітер, ураган тощо.
Рис. 2.3. Ознаки потепління на глобальному рівні
Фахівці Українського науково-дослідного гідрометеорологічного інституту М.Барабаш, Н.Гребенюк, О.Татарчук, які здійснили оцінку змін температури повітря та атмосферних опадів за період 1900 – 1995 рр. за даними 26 метеорологічних станцій України, дійшли висновку про наявність на території України у ХХ ст. загальної тенденції до підвищення температури повітря та збільшення кількості атмосферних опадів. За їх оцінкою річна температура збільшилась на 0,3– 0,7?С (табл. 2.6), а опади – на 50–100 мм (табл. 2.7). Істотно (в 1,5 рази) збільшилась і частота значних аномалій обох показників. Зросла також внутрішньосезонна їх мінливість. Стали спостерігатись різкі перепади температури взимку та навесні від аномально високих до низьких. У найближчому майбутньому прогнозуються аномально холодні зими з різкими перепадами температур та браком снігового покриву. Можуть мати місце і посухи. Водночас клімат країни загалом не повинен вийти за існуючі межі.
2.6. Відхилення температури повітря (?С) тренд за 1900-1995 роки
При цьому зміни клімату мають свої особливості у різні пори року. Найбільші зміни відбулися взимку та навесні. У порівнянні з початком ХХ століття температури повітря взимку і навесні підвищились на 1,0 – 1,7?С, а влітку і восени – істотно не змінились.
2.7. Зміна кількості опадів (% норми) тренд за 1900-1995 роки
Атмосферні опади взимку по Україні в цілому збільшились на 20 – 50 мм, але в західних районах вони зменшились на 20–30 мм (див. табл. 2.7). Навесні кількість опадів зросла на 10–20 мм або залишилась без змін. Влітку опади або не змінились або зменшились: на заході на 40–50 мм, на сході та південному сході на 10–30 мм, в Криму – на 20–35 мм. Восени опади змінились на 10–15 мм у сторону збільшення або зменшення. Так, на Закарпатті у цей час вони зменшились на 40–50 мм, в центральних районах (Черкаська та Полтавська області) та півдні України збільшились на 10–20 мм.
Територіально атмосферні опади змінились таким чином: в північних та західних регіонах, а також в Криму річна сума опадав зменшилась на 50 – 100 мм, на сході – на 10–30 мм. На узбережжі Азовського моря (північно-східна частина) змін в опадах практично не відбулося.
У Києві за період 1961–1990 років. Кількість опадів істотно (на 20%) зросла, особливо взимку і навесні.
Статистичний аналіз результатів гідрометеорологічних спостережень за 1900 – 1990 рр., проведений вченими-кліматологами Київського національного університету (С.Г.Бойченко, В.М.Волощук, І.А.Дорошенко, 2000) показав, що потепління клімату на території України призвело до формування ряду специфічних ефектів, фізична природа яких залишаеться ще до кінця не виясненою. Зокрема, на території України процитовані автори виділяють такі ефекти:
1. Ефект вирівнювання кліматичного поля середньомісячних приземних температур. В тих регіонах і для тих місяців, де порівняно холодно – приземна температура підвищилась, а там де вона порівняно висока – практично не змінилась.
2. Ефект деконтиненталізації клімату. Амплітуда сезонного ходу (річної гармоніки) температури приземного повітря знизилась приблизно на 0,4?К при середній місячній метеорологічній нормі амплітуди 12,6?К.
3. Ефект вирівнювання кліматичного поля річних сум опадів. У північно-західних регіонах України річна сума опадів знизилась приблизно на 5%, а в південно-східних вона підвищилась приблизно на 15%.
4. Ефект немонотонної трансформації кліматичного поля середньомісячних інтенсивностей атмосферних опадів. Інтенсивність, опадів стала збільшуватись для тих регіонів і місяців, для яких норма або мала, або висока; там де норма середня інтенсивність навпаки знизилась.
С.Г.Бойченко, В.М. Волощук, І.А.Дорошенко також вважають, що катастрофічним для України може бути викликане глобальним потеплінням переміщення у помірні широти північної периферії поясу субтропічних циклонів, оскільки це може привнести до незворотного процесу спустелювання південних регіонів країни, В узагальненому вигляді ознаки змін клімату в Україні наведені на рисунку 2.4.
Причини змін клімату. На сьогодні не існує єдиної точки зору на причини глобального потепління. Більшість фахiвців-кліматологів та наукових установ; у тому числі і такі поважні організації, як Всесвітня метеорологічна організація (ВМО), Департамент енергетики США, Королівська метеорологічна спілка Великобританії, Департамент фізіології вивчення навколишнього середовища (Великобританія) та інші вважають, що основною причиною глобального потепління стали значні викиди в атмосферу промислових і природних газів, зокрема вуглекислого газу (СО2), метану (СН4), оксиду азоту (N2О), тропосферного озону (O3), хлорфторвуглеводнiв, що майже прозорі для короткохвильової сонячної радіації, але здатні затримувати частку теплового випромінювання планети, що і спричинило формування парникового ефекту.
Рис. 2.4. Ознаки змін клімату в Україні
Міжнародна група експертів зі змін клімату також вважає безспірним висновок щодо панівної ролі антропогенного фактору у розвитку процесу глобального потепління. Але останнім часом позиція вчених відносно причин глобального потепління почала зазнавати серйозних змін, особливо після детальних досліджень керну із глибоких свердловин льодового покриву Антарктиди і Гренландії. Виявилось, що концентрат парникових газів і глобальна температура в минулому змінювались паралельно, а на сучасному відрізку часу вміст газів за останні 100 років різко збільшився, тоді як зміни температури не виходять за рамки її природних флуктуацій. Аналізуючи результати дослідження керну, відомий російський вчений, заступник академіка-секретаря відділення океанології, фізики атмосфери і географії РАН В.М.Котляков, звернув увагу на те, що в оцінці глобальних змін циркуляції і їх зв'язку з кліматом акценти сьогодні в значній мірі зміщуються від циркуляції в атмосфері до циркуляції в океані. При цьому вважається, що океан відіграє вирішальну роль в меридіональному переносі тепла до полюсів, змінюючи глобальний клімат.
Виходячи з цього, Всесвітня рада з енергетики застерегла уряди країн світу від прийняття рішень у відповідності з рекомендаціями Міжурядової ради із змін клімату. На думку професора МДУ С.П. Горшкова "гальмувати потепління" безпрецедентно, амбіційно і спірно, тому що залишається не встановленим антропогенний внесок у зміни клімату (енергія, що бере участь у природному формуванні клімату у 5000 разів більша за енергію, яку виробляє людство). Академік і віце-президент РАН А.Л.Яншин (1911–1999) не виключав, що глобальне потепління клімату в останній чверті ХХ ст. частково має звичайний природний характер. Адже ще 0.І.Воєйков та В.І.Вернадський підкреслювали, що ми живемо в кінці останньої льодовикової епохи і тільки виходимо з неї.
Підсумовуючи, необхідно констатувати, що погоду і клімат Землі в значній мірі визначають надзвичайно складні процеси взаємодії океану, атмосфери, ґрунтів, лісів і інших природно-технічних систем, які ще не достатньо вивчені. При цьому загалом можна погодитись, що зміни клімату зумовлені різними земними і неземними явищами, зокрема станом атмосфери і океану, випромінюванням сонця, дрейфом континентів тощо, а регулярне повторення переходів від льодовикових періодів до більш теплих епох зумовлене космічними факторами, зокрема ледь помітними змійками геометрії земної орбіти, відстані планети від Сонця, нахилу земної осі, форми орбіти.
Виходячи з наведеного щодо причин глобальних змін клімату, необхідно підкреслити, що, на наш погляд, ці зміни є результатом взаємодії факторів і техногенного і природного походження. Але вплинути ми можемо лише на антропогенні чинники, тому і заходи, які вже здійснюються і тi, що будуть здiйснюватись в майбутньому необхідно спрямовувати перш за все на мінімізацію впливу саме антропогенних чинників.
Заходи з мінімі3ації змін клімату. Ще в жовтні 1985 року у м. Філлаху (Австрія) відбулась конференція, організована Програмою ООН з навколишнього середовища (ЮНЕП), Всесвітньою метеорологічною організацією (ВМО) та Міжнародною радою наукових спілок, яка офіційно назначила, що збільшення вмісту парникових газів у атмосфері призведе в першій половині ХХІ століття до більшого підвищення середньої глобальної температури, ніж будь-яке з тих, що відомі людству за період існування мережі метеорологічних станцій та регулярних спостережень за кліматом. Потім проблема антропогенного потепління клімату була детально розглянута на другій Всесвітній кліматичній конференції, що відбулась у 1990 р. в Женевi (Швейцарія). У Декларації Міністрів, прийнятій на цій конференції, було наголошено "Визнаючи, до зміна клімату викликає загальну стурбованість людства, ми беремо на себе відповідальність і збираємося вжити активних і конструктивних заходів щодо глобального реагування, не порушуючи при цьому суверенітету держав.
Перед цим, у 1988 р. Генеральною Асамблеєю ООН було прийнято рішення про створення міждержавної комісії із змін клімату, яка об’єднує 2500 науковців всього світу, а у 1989 р. – Міжнародної групи експертів зі зміни клімату. Двічі (1989, 1990 рр.) Генеральна асамблея ООН приймала спеціальні резолюції з проблеми зміни клімату.
І, нарешті, у червні 1992 р. на конференції ООН з навколишнього середовища в Ріо-де-Жанейро (Бразилія) 155 країн, в тому числі і Україна; підписали Рамкову конвенцію ООН про зміни клімату, а вже 21 березня 1994 р. вона набула чинності.
Верховна Рада України ратифікувала Рамкову конвенцію ООН про зміну клімату 25 жовтня 1996 р. і за процедурами ООН є її стороною з 11 серпня 1997 р. На сьогодні Конвенцію ратифікували майже 200 країн.
Рамкова конвенція ООН про зміну клімату має своєю кінцевою метою “домогтися стабілізації концентрації парникових газів в атмосфері на такому рівні, який не допускав би шкідливого антропогенного впливу на кліматичну систему і пропонує ті рамки, в яких уряди країн світу зможуть працювати спільно заради здійснення нової політики і програм, спрямованих на захист кліматичної системи та її збереження для теперішнього і прийдешнього поколінь”.
3 цією метою сторони Конвенції взяли на себе цілий комплекс зобов’язань, зокрема:
надавати інформацію про об’єми антропогенних викидів і абсорбції поглиначами усіх парникових газів на території держави;
здійснювати, публікувати і регулярно поновлювати національні програми, які містять у собі заходи щодо пом’якшення змін клімату та адаптації до наслідків цієї зміни;
сприяти раціональному використанню і збереженню таких поглиначів та накопичувачів парникових газів, як ліси, океани, наземні, прибережні і морські екосистеми;
інформувати громадськість про зміну клімату та її наслідки, а також заохочувати участь населення у розробці стратегії реагування;
Оскільки найбільша частка глобальних викидів парникових газів припадає на розвинуті країни (рис 2.5) (Україна в той час була віднесена до числа розвинутих країн), вони взяли на себе додаткові зобов’язання, найбільш значущими з яких є такі:
здійснення політики, спрямованої на обмеження викидів парникових газів. Розвинені країни мають зменшити викиди двоокису вуглецю та інших парникових газів до рівнів 1990 року;
надання фінансової і технічної допомоги, включаючи екологічно безпечні технології і ноу-хау, країнам, що розвиваються, для сприяння виконанню зобов’язань по Конвенції; надання допомоги країнам, що розвиваються, і є найбільш вразливими до негативних наслідків зміни клімату, з метою забезпечення їх засобами для адаптації.
У грудні 1987 року в Кіото було прийнято спеціальний протокол, так званий Кіотський, яким визначені кількісні обмеження на викиди і згідно з яким промислово розвинені країни до 2008 – 2012 рр. мають скоротити свої сукупні викиди парникових газів щонайменше на 5% порівняно з 1990 роком.
Станом на кінець 2002 року Кіотський протокол із 185 країн ратифікувало близько 80 (останньою це зробила в середині грудня 2002 року Канада), в тому числі всі країни європейського союзу. Росія протокол не ратифікувала, а США взагалі вийшли з нього, а Президент США Д. Буш навіть поставив питання про скорочення допомоги США країнам третього світу з подолання проблеми глобального потепління.
Рис. 2.5. Узагальнені викиди вуглецю в 1990 р., млн. т
Загалом відношення до виконання обмежень Кіотського протоколу, як основи здійснення заходів щодо мінімізації впливу антропогенної діяльності на зміни клімату різне. Так, група країн на чолі з США, так звана “парасолькова група” дотримується позиції щодо застосування ринкових штучних механізмів без будь-яких обмежень і максимального врахування (поглиначів) парникових газів. Європейський союз має орієнтацію на досягнення екологічної мети Конвенції переважно за рахунок внутрішніх заходів з обмеженим застосуванням ринкових механізмів. Група країн, які розвиваються (G-77+Китай), не мають наміру брати добровільні зобов’язання щодо скорочення викидів парникових газів, проте намагаються отримати максимальний зиск від фінансової допомоги для створення національного потенціалу вирішення проблем зміни клімату. Країни ОПЕК вимагають гарантій щодо відшкодування недотриманих прибутків від продажу нафти внаслідок скорочення споживання палива, що власне і призводить до зниження викидів парникових газів. Країни з перехідною економікою також мають різні позиції, залежно від того, до якої більш впливової групи вони намагаються приєднатися.
А що ж Україна? Враховуючи, що через різке падіння промислового виробництва викиди парникових газів в атмосферу в Україні істотно зменшились і рівня викидів 1990 року Україна в найближчі 10-15 років не досягне (див. рис. 2.4), тому вона має можливість продавати частини своєї квоти і на цьому заробляти кошти на оновлення технологічних процесів для зменшення викидів. Крім того необхідно констатувати, що Україна загалом активно включилась до розв’язання кліматичних проблем. Підтвердженням цьому е ратифікація 15 березня 1999 року Кіотського протоколу, створення Постановою Кабінету Міністрів України від 14 квітня 1999 року Міжвідомчої комісії із забезпечення виконання Рамкової Конвенції ООН про зміну клімату тощо. Основними завданнями Міжнародної комісії визначено:
організацію розробки національної стратегії та національного плану дій з виконання зобов’язань України відповідно до Рамкової конвенції ООН та Кіотського протоколу до неї;
координацію діяльності міністерств, інших центральних та місцевих органів виконавчої влади, підприємств, установ та організацій з питань впровадження національного плану дій з виконання зобов’язань України відповідно до Рамкової конвенції ООН та Кіотського протоколу до неї;
розробку пропозицій щодо впровадження передбачених Кіотським протоколом механізмів виконання зобов’язань;
організацію підготовки національних повідомлень щодо виконання зобов’язань відповідно до Рамкової конвенцій ООН;
організація підготовки національного кадастру антропогенних викидів із джерел і абсорбцій поглиначами усіх парникових газів, які не регулюються Монреальським протоколом щодо речовин, що руйнують озоновий шар;
контроль за реалізацією плану заходів щодо пом’якшення наслідків зміни клімату шляхом розв’язання проблеми антропогенних викидів з джерел і адсорбцій поглиначами усіх парникових газів які не регулюються зазначеним Монреальським протоколом та сприяння адекватній адаптації до зміни клімату;
розгляд матеріалів щодо Рамкової конвенції ООН та Кіотського протоколу до неї, які надходять від урядів інших країн, Глобального екологічного фонду, Світового банку, інших міжнародних організацій та підготовка на їх основі відповідних пропозицій.
Раніше за комісію 28 червня 1997 року Постановою КМ України № 650 було затверджено Кліматичну програму України. Метою Кліматичної програми є створення ефективної системи забезпечення органів державної влади та місцевого самоврядування, Збройних сил, підприємств, установ, організацій та населення України гідрометеорологічною інформацією і прогнозами про можливі екологічні та соціально-економічні наслідки коливань і змін клімату. Програма розроблена як:
рамкова, що може доповнюватись пакетами розширюючи або уточнюючих підпрограм та проектів;
складова частина Всесвітньої кліматичної програми з метою інтеграції кліматичних досліджень України в світову діяльність з проблем клімату.
У вересні 1999 року Кліматична програма України перезатверджена КМ України із змінами і доповненнями. Відмічаючи наявність цієї програми як позитивний момент в організації Україною розробки заходів щодо мінімізації впливу змін клімату, водночас звернемо увагу на відсутність фінансів для здійснення заходів, нею передбачених, та установ УААН серед її виконавців. Можливо саме тому, як буде показано пізніше, заходи щодо адаптації аграрного сектора України до змін клімату розроблені Агентством з раціонального використання енергії та екології та Українським інститутом досліджень навколишнього середовища і ресурсів носять схематичний характер. І саме тому особливо актуальною є постановка питання про розгортання наукових досліджень, спрямованих на обґрунтування комплексу заходів, здійснення яких повинно забезпечити максимально безболісну трансформацію аграрного сектора України до змін клімату.
Але їх розробка можлива лише за умови більш-менш чіткого уявлення про ті можливі зміни клімату, якi нас чекають в майбутньому. Для визначення цих змін провідними кліматологічними, геофізичними установами світу здійснено прогнозування можливих змін клімату на основі використання чисельних моделей загальної циркуляції (МЗЦ) атмосфери та океану, що дозволило отримати оцінки зміни кліматичних параметрів для упорядкованої сітки для всієї земної кулі в цілому і України зокрема.
Прогнозні зміни клімату на планетарному рівні. Не вдаючись до детального розгляду різних варіантів прогнозів, коротко відзначимо, що всі вони передбачають підвищення глобальної температури на планеті в межах від 2 до 5 С? до 2050 р. Якщо це відбудеться то межі природних зон перемістяться на північ і південь від екватора на 150–550 км, що призведе до відповідного скорочення площі вічної мерзлоти і льодовиків. При цьому прогнозується скорочення на 40–50% територій тайги і тундри. Підвищення температури спричинить танення льодовиків і айсбергів, внаслідок чого підвищиться рівень води в океанах і морях, а затоплення прибережних територій, в тому числі і сільськогосподарських угідь охопить 27 країн. При цьому найбільше постраждають Бангладеш, Єгипет, Таїланд, Китай, Японія, Австралія, ряд інших країн, в тому числі й Україна .
За узагальненими даними прогнозів, що опублікувало американське Агентство “Асошейтед прес” в середині 2001 року в результаті глобального потепління слід чекати:
збільшення посух та посилення спустелення земель;
скорочення виробництва продовольства та погіршення
забезпеченості ним населення в зонах тропічного, посушливого та помірного клімату у зв’язку зі зниженням врожайності зернових
культур;
зниження водного стоку і запасів водних ресурсів в басейні Середземного моря і африканського континенту;
підняття рівня води у Світовому океані, внаслідок чого мільйони людей будуть вимушені шукати для життя інші місця;
посилення посушливості, внаслідок чого вода набере вирішального значення, а у зв’язку з можливим погіршенням і її якості, вона набуде значення стратегічного ресурсу;
збільшення кількості циклонів, ураганів, злив та інших стихійних кліматичних явищ, що посилить ризик втрати населенням майна та погіршення здоров’я;
збільшення літнього періоду, нестабільності, а в багатьох районах і зникнення снігового покриву;
низької адаптації людства до змін клімату, появи інфекційних захворювань, особливо це стосується населення Південної Європи;
міграції біологічних видів та зникнення деяких з них.
Прогнозні зміни клімату в Україні. Для того щоб охарактеризувати можливі зміни клімату в Україні на протязі 21 століття звернемось до результатів двох робіт, виконаних Агентством з раціонального використання енергії та екології Інститутом досліджень навколишнього середовища і ресурсів Ради національної безпеки і оборони за підтримки уряду США в рамках Програми допомоги країнам, що розвиваються та країнам перехідного періоду в проведенні досліджень клімату.
Першою з них “Україна та глобальний парниковий ефект”, дуже важлива роль відведена вибору та відпрацюванню можливих сценаріїв змін клімату в Україні на основі моделювання клімату, а друга "Проблеми і стратегія виконання Рамкової конвенції ООН про зміну клімату – окреслює основні напрями та можливі заходи щодо мінімізації впливу антропогенної діяльності на зміни клімату в Україні.
Враховуючи недосконалість наявних моделей прогнозування клімату для умов України, таке прогнозування виконано з використанням 6 різних моделей, чотири з яких (GISS – модель і Інституту Годдарда з космічних досліджень, чутливість до подвоєння СО2 – 4,2?С, GFDL – модель Лабораторій геофізичної гідродинаміки США, чутливість до подвоєння СО2 – 4?С, СССМ – модель Канадського кліматичного центру, чутливість до подвоєння СО2 – 3,5?С., UKMO – модель Метеорологічного бюро об’єднаного королівства, чутливість до подвоєння СО2 – 3,5?С) характеризують так званий стан рівноваги, тобто тi зміни клімату, якi будуть мати місце в результаті раптового подвоєння концентрації СО2 в атмосфері після завершення періоду термічної релаксації земної кліматичної системи, а дві інші (GFDL – модель Лабораторій геофізичної гідродинаміки США і МРІ – модель Інституту Макса Планка, Німеччина) – зміни клімату для умов перехідного (нестаціонарного) стану (при поступовому підвищенні концентрації СО2 – на 1% в рік). При цьому моделювання для умов перехідного стану за оцінками фахівців є більш реалістичним, так як воно дає можливість прослідкувати інерцію кліматичної системи, тобто природне відставання и реакції від зміни парникових газів в атмосфері.
Згідно з результатами моделювання за умови подвоєння СО2 в атмосфері прогнозується підвищення температури повітря в усі сезони року. При цьому за сценаріями, побудованими на основі моделей СССМ та GISS, температура повітря зросте найбільш суттєво взимку, а за сценаріями GFDL та UКМО – навесні, але тільки за останнім сценарієм потепління в Україні чітко підсилюватиметься в напрямку з півдня на північ і буде найбільш значним в зоні Українського Полісся протягом зимового та весняного сезонів (табл. 2.8). За всіма сценаріями буде збільшуватись і кількість опадів (табл. 2.9). В окремі сезони це збільшення може перевищувати на 20% існуючий рівень. За сценаріями перехідного стану також відмічається ріст і температури і кількості опадів.
Відповідно до отриманих прогнозних змін показників клімату в робот наведено результати оцінки впливу цих змін на стан водних ресурсів басейну Дніпра, прибережних ресурсів Чорного та Азовського морів, лісових ресурсів та сільськогосподарського сектора. Згідно цих даних, для річок басейну Дніпра виділяють два гідрологічних сезони – зимовий та літній. При цьому зимовий сезон буде характеризуватись високим стоком води сніго-дощового походження в період з листопада по квітень з максимумом у березні, а в літній сезон (травень – жовтень) буде мати місце стійка межень з мінімумом у липні -серпні. Такий водний режим річок може виникнути лише за умови значного підвищення температури повітря. Внаслідок цього протягом холодного періоду року буде відсутній стійкий сніговий покрив, вологість ґрунтів буде близькою або перевищувати капілярну вологоємність, спостерігатимуться часті паводки снiго-дощового походження. У теплий період року, внаслідок різкого зростання температури повітря, більша частина опадів буде витрачатись на випаровування, а живлення річок буде здійснюватись за рахунок підземного стоку. В цьому для басейну Дніпра розподіл стоку в середині року стане більш рівномірним: максимальний місячний стік буде нижчим, а мінімальний – вищим ніж за сучасних кліматичних умов.
2.8. Прогнозні зміни температури повітря для території України, отримані моделюванням (за даними І.Букші, П.Гожик, Ж. Ємельянової та ін., 1998)
Загалом необхідно констатувати, що глобальне потепління призведе до зниження рівня забезпеченості водними ресурсами, особливо південних районів України і погіршення їх якості Тому в перспективі перед Україною обов’язково постане питання про залучення водних ресурсів басейнів інших річок для забезпечення потреби у воді південних регіонів держави в межах басейну Дніпра.
2.9. Прогнозні зміни кількості атмосферних опадів для території України, отримані моделюванням (за даними І.Букші, П.Гожик, Ж. Ємельянової та ін., 1998)
Зміна клімату в бік потепління однозначно призведе і до підвищення рівня Чорного і Азовського морів, що в свою чергу підсилить процеси розмиву берегів, затоплення, підтоплення та засолення ґрунтів у Причорномор’ї, а також спричинить істотні зміни в екосистемах гирлових областей Дунаю, Дніпра і Дністра. Масштаби прояву цих процесів будуть залежати від інтенсивності та висоти підвищення рівня морів. За різними сценаріями моделювання змін клімату ріст рівня в Чорному та Азовському морях може становити від 22 до 115 см.
Звичайно, що прогноз із підвищенням рівня на 22см є більш сприятливим, і, як вважають вчені, найбільш вірогідним. За умов його реалізації берегова зона буде зазнавати підсилення абразії, але все ж таки загалом збережеться в сучасному вигляді. Не зникнуть лимани, дельти, пересипи, коси, мінімальними (близько 3900 га) будуть втрати земель (табл. 2.10).
2.10. Прогнозовані втрати земель (га) за різного підвищення рівня Чорного та Азовського морів
У випадку розвитку подій за сценарієм з підйомом рівня до 2100 року на 115 см необхідно буде запроваджувати крупномасштабнi заходи для захисту прибережних ресурсів, інакше деградують дельти Дніпра, Дунаю, Дністра, буде знищено близько 10 тис. га земельного фонду і затоплено близько 19 тис. га низинних ділянок узбережжя, повністю знищено чимало курортних селищ (Курортне, Побєдівка, Затока, Кароліна-Бугаз та ін.), будуть зруйновані коси та пересипи, осолоненні всі лимани Причорномор’я і Приазов’я, засолені тисячі гектарів сільськогосподарських угідь, підтоплення зазнають Вилкове, Приморське, Лимани та інші населені пункти, активізуються зсуви у Причорномор’ї і Криму.
Істотних змін в результаті потепління зазнає і лісове господарство України. При цьому, як свідчать дані моделювання клімату, найнесприятливішими є сценарій його змін на основі моделі СССМ. За умови реалізації цього сценарію, кліматичні умови, які визначають зональні типи лісової рослинності, змістяться в сторону більш сухих та теплих типів. В Україні може з’явитись не існуюча сьогодні зона помірно теплого сухого лісу, характерна для центральних штатів США. В степовій зоні будуть формуватись умови характерні для степу Іспанії, а у степовій частині Криму умови трансформуються до субтропічних i, відповідно, з'явиться субтропічне колюче рідколісся, Зона помірного теплого сухого лісу займе територію сьогоднішньої лісостепової зони і частково лісову зону (Полісся). Продуктивність лісу на всій території значно зменшиться приблизно на 0,5 м3 /га, зате почастішають інвазії шкідників і грибних епіфітотій.
Що стосується сільськогосподарської галузі в цілому, то потепління клімату в узагальненому вигляді (через збільшення СО2) позитивно вплине на продуктивність рослинництва. При подвоєнні вмісту вуглекислого газу прискорення процесу фотосинтезу рослин в залежності від тепло- і вологозабезпеченості може скласти 30–100%. При цьому різні типи рослин на збільшення вмісту СО2 реагуватимуть по різному. Рослини групи С-3 (пшениця, ячмінь, соняшник, рис, соя) будуть швидше рости і дозрівати, їх врожайність може зрости на 20–30%. Врожайність кукурудзи, сорго, цукрових буряків, проса та інших рослин групи С-4, що є менш чутливими до вмісту СО2, навпаки може істотно знизитись, перш за все через інтенсивний ріст супутніх бур’янів. У зв’язку з тим, що більшість бур'янів характерних для посівів групи С-3 є рослинами групи С-4, слід очікувати поліпшення фітосанітарного стану посівів пшениці, ячменю, соняшника, рису і сої.
Підвищення вмісту вуглекислоти при позитивному впливі на врожайність сільськогосподарських культур спричинить погіршення якості зерна: а саме зниження вмісту азотистих речовин, кількості білка і як наслідок зниження поживності продуктів. При цьому рослини стануть менш поживними і для сільськогосподарських шкідників. Підвищення температури призведе також до скорочення міжфазних періодів та вегетаційного циклу і, відповідно, більш ранніх строків дозрівання і збирання культур.
Відомо, що продуктивність пізньостиглих культур вища, ніж ранньостиглих, тому скорочення тривалості періоду вегетацій може спричинити зниження врожайності зернових культур. 3 іншого боку, збільшення вмісту СО2 зумовить зростання вегетативної маси, тому врожайність трав і коренеплідних культур, особливо цукрових буряків та картоплі, має зрости.
Більш конкретно вплив змін клімату на розвиток рослин можна прослідкувати за даними досліджень М.І. Кульбiди на прикладі основної зернової культури – озимої пшениці. Для цієї культури на всій території України дати настання фенологічних фаз порівняно із сучасними змістяться на більш ранні строки. При цьому зміщення дат появи сходів не буде перевищувати тижня – від 3 днів в Лісостепу до 7 у Поліссі.
Значно змістяться (на 3–6 тижнів раніше, порівняно із сучасними умовами) дати настання фенологічних фаз розвитку пшениці у весняний період, причому максимальне зміщення на більш ранній строк очікується на Поліссі, а найменше в Степу. Зміниться і тривалість міжфазних періодів. Так тривалість міжфазного періоду сходи–колосіння скоротиться на всій території України на 1 (Степ) і на 3 (Полісся) тижні.
В усіх природнокліматичних зонах України передбачається збільшення врожаю озимої пшениці: на 10% у Лісостепу, 20–30 – Степу і від 20–40 до 2–2,5 разів (у сприятливі роки) на Поліссі.
Загалом прогнозується, що зміни клімату сприятимуть збільшенню виробництва зерна озимої пшениці на 3,8–6,1 млн. т. При цьому зона гарантованого його виробництва може зміститися у вищі широти. У цьому випадку її частка у структурі зернових може значно зменшитись. У свою чергу, складаються сприятливі умови для збільшення посівів ячменю, вівса, кукурудзи, зернобобових, а також для суттєвого збільшення обсягів вирощування фуражного зерна, розширення посівів багаторічних трав. На жаль крім пшениці, прогнози з впливу зміни клімату на умови вирощування інших сільськогосподарських культур в Україні через брак коштів не виконувались.
Зміни клімату в Україні в напрямку потепління також сприятимуть формуванню сприятливих умов для інтенсивного розвитку молочного скотарства і розведення свиней у західному Поліссі та правобережному Лісостепу, м’ясного скотарства у Степу та західних регіонах Полісся.
Підсумовуючи, слід зазначити, що викладені вище окремі далеко не повні дані щодо можливого впливу змін клімату за різними прогнозами на умови ведення сільськогосподарського виробництва в Україні спричинять необхідність істотних змін в його веденні. При цьому є очевидною необхідність якнайшвидшої розробки та реалізації цілого комплексу заходів, спрямованих на зменшення негативного впливу змін клімату та адаптацію до них сільськогосподарського виробництва.
Напрями наукових досліджень з розробки заходів щодо мінімізації впливу аграрного сектора на викиди парникових газів та його адаптації до змін клімат. Як і в усьому світі, в Україні заходи щодо мінімізації впливу аграрного сектора на викиди парникових газів та адаптації до змін клімату повинні передбачатись за двома основними напрямками. Перший із них повинен включати комплекс заходів, спрямованих на зменшення антропогенного впливу на формування парникового ефекту, тому ці заходи умовно можуть бути названі мінiмалізуючими.
Другий напрям повинен передбачати заходи, які забезпечать якнайшвидшу та максимально безболісну трансформацію всіх виробничих процесів, у тому числі і сільськогосподарських та умов проживання населення до нових кліматичних умов. Виходячи з такого їх спрямування вони умовно можуть бути класифіковані як адаптивні.
Зрозуміло, що основними серед першої групи заходів повинні бути ті, що спрямовані на зменшення обсягів викидів парникових газів в атмосферу. Відомо, що вклад аграрного сектора у формування таких викидів відносно незначний – у структурі викидів СО2 за рахунок спалювання палива частка сільського і лісового господарств становить лише 3,53% (рис. 2.5). При цьому
Рис. 2.6. Структура викидів СО2 в Україні при спалюванні палива
40,85% – енергетика; 31,82% – промисловість; 14,58% – комунально-побутовий сектор;
3,53% – сільське і лісове господарство;1,18% – транспорт.
слід пам’ятати, що лісове господарство є не тільки джерелом викидів за рахунок природного розпаду та спалювання відходів при заготівлі лісу втрат біомаси внаслідок лісових пожеж, а й потужним поглиначем вуглецю та вуглекислого газу (рис. 2.6). Так, за даними розрахунків у 1998 році лісові насадження депонували з атмосфери 68,7 млн. т вуглекислого газу при загальному обсязі його викидів у цьому ж році близько 199,4 млн. т, тобто
Рис.2.7. Надходження парникових газів у атмосферу, Гг у 1998р.близько 25%.
Дещо вища роль аграрного сектора у формуванні викидів метану (СН4) та закису азоту (N2O). Викиди першого газу формуються від кишкової ферментації травоїдних тварин та птахів та від анаеробного розкладу органічної речовини на затоплюваних рисових полях, а викиди N2O – від внесення азотних добрив. Виходячи з наведених даних про роль сільського та лісового господарства у формуванні викидів, до числа основних напрямів наукових досліджень, виконання яких забезпечить мінімізацію викидів парникових газів, повинні бути віднесені наступні:
обґрунтування оптимальної структури та породного складу лісових насаджень, особливо для промислово розвинених регіонів (Донбас, Придніпров’я), підвищення продуктивності їх біомаси, поліпшення охорони від шкідників, хвороб та захисту від пожеж;
у тваринництві з метою зниження викидів парникових газів необхідно провести дослідження, спрямовані на підвищення ефективності виробництва на основі покращення генетичного потенціалу поголів’я та структури стада, умов його утримання та способів зберігання гною.
В інших галузях аграрного сектора зниженню впливу парникових газів сприятиме виконання досліджень з обґрунтування:
структури технологічних засобів виконання робіт та оптимізації рівня їх енергонасиченості, раціонального агрегування машин, вдосконалення технологій сушіння і зберігання зерна;
більш раціонального використання азотних добрив шляхом зменшення норм внесення на основі їх диференціації та більш повного використання органічних решток і азоту повітря;
застосування засобів зниження витрат паливно-мастильних матеріалів на транспортних роботах, переведення автомобілів з бензинових двигунів на дизельні та газобалонні;
використання енергії вітру, води, сонця, альтернативних моторних палив з біомаси та інше.
Що ж стосується адаптивних заходів, то для їх розробки необхідно виконати значно більший, порівняно з мінімізацій ними, комплекс досліджень за наступними основними напрямами:
розробка систем землеробства з підвищеними ґрунтозахисними та вологозберігаючими функціями, орієнтованими на застосування контурно-меліоративної організації територій, використання ресурсоощадливих технологій та механізмів;
виведення нових сортів сільськогосподарських культур, з коротким вегетаційним періодом, стійких до хвороб та шкідників, а також до посухи, коливань погодних та інших умов вирощування;
визначення можливості, умов та областей застосування генетично змінених організмів (трансгенних культур) та біостимуляторів росту рослин;
дослідження впливу вуглекислого газу на продуктивність сільськогосподарських культур;
розробка наукових засад визначення спеціалізованих зон для вирощування окремих, найбільш продуктивних і високоякісних культур;
удосконалення методів коротко- та середньострокового прогнозування погоди, як основи вибору варіантів технологій вирощування сільськогосподарських культур;
дослідження процесів ґрунтоутворення, розробка заходів з збереження родючості ґрунтів, захисту їх від процесів водної та вітрової ерозій, засолення, осолонцювання, підтоплення та інших деградаційних процесів;
розробка інтегрованих систем захисту рослин від шкідників, бур’янів, заморозків, суховіїв тощо;
розробка нових енерго-, водо- та ресурсозберігаючих способів комплексної меліорації земель, нових технічних засобів поливу, водорегулювання, внесення добрив та хіммеліорантів, режимів зрошення та удобрення сільськогосподарських культур відповідно до прогнозованих змін клімату;
створення та удосконалення механізмів функціонування страхових, насіннєвих, кормових та продовольчих фондів як основи мінімізації збитків від природних стихійних явищ;
розробка та впровадження механізмів страхування врожаю від несприятливих природних умов;
Звичайно, наведений перелік напрямів досліджень далеко не повний, але він може стати основою роботи спеціальної робочої групи з проблем клімату, яка на думку авторів, має бути створена при Президії УААН і яка розгляне предметно весь комплекс проблем, пов’язаних з організацією наукових досліджень відповідно до змін клімату і трансформує їх у відповідну програму. Цій програмі, на наш погляд, доцільно буде надати статус державної. Більш повному розкриттю проблеми та формуванню цілісної програми досліджень сприяло б проведення в УААН спеціальної наукової конференції з проблеми змін клімату із залученням фахівців-кліматологів. УААН, на наш погляд, повинна також ініціювати на рiвнi держави питання про виконання нового кліматичного районування України у відповідності з погодними реаліями, як основи для розробки та реалізації адаптивних заходів. Заслуговує на увагу також питання про створення у провідних установах УААН спеціалізованих наукових підрозділів із вивчення проблем та розробки методів адаптації відповідних сфер аграрної галузі до функціонування у нових кліматичних умовах, у тому числі на основі прогнозування змін клімату.
Звичайно, що дослідження за названими вище напрямками потребуватимуть значних коштів. Тому при вирішенні проблеми їх фінансування слід пам’ятати, що згідно з Рамковою конвенцію ООН, розвинені країни взяли на себе зобов’язання надавати фінансову допомогу країнам, які розвиваються, саме на такі дослідження. Насамкінець автори висловлюють надію, що викладені пропозиції щодо розгортання досліджень з питань адаптації аграрної сфери держави до змін клімату будуть корисними у вирішенні цієї надто важливої для всього суспільства проблеми.
Література:
Наукове забезпечення сталого розвитку сільського господарства. Лісостеп. Київ – 2004 р. 2 томи.

Внимание, отключите Adblock

Вы посетили наш сайт со включенным блокировщиком рекламы!
Ссылка для скачивания станет доступной сразу после отключения Adblock!

Скачать