"Климатический" консорциум оценит нюансы резкого изменения климата

ТОМСК, 19 июл – РИА Томск, Елена Тайлашева. Арктический шельф и сибирские реки – мощные источники выброса парниковых газов в атмосферу, но каков именно их вклад в глобальное потепление? На этот вопрос попытается ответить научный консорциум, координируемый Томским госуниверситетом (ТГУ). Как учет арктического шельфа поможет делать более точные прогнозы по климату, РИА Томск рассказал известный исследователь Арктики Игорь Семилетов.

– Игорь Петрович, вы исследуете шельф русской Арктики уже не один десяток лет, сейчас в рамках консорциума в какой-то степени "выползаете на сушу", объединяясь с исследователями леса, мерзлоты, болот и рек. В чем ваш интерес?

– Начнем с того, что я, возможно, единственный океанолог (по крайней мере, в нашей стране), работающий в морях Северного Ледовитого океана, который "выползал" на сушу: мы делали совместные проекты с мерзлотоведами еще в начале 1990-х годов в устье реки Колымы на базе Северо-Восточной научной станции Тихоокеанского института географии ДВО РАН.

© предоставлено организаторами фестиваля "56-я параллель"

Мечта ученого: ТГУ объединил партнеров для исследования климата

– То есть источник метана над Арктикой – не "рукотворный"?

– Это мощный природный источник, мы ассоциируем его с деградацией подводной и наземной мерзлоты и включением в современный биогеохимический цикл древнего углерода. Значительная часть мобилизованного органического вещества трансформируется в СО2 и метан, которые в конечном итоге попадают в атмосферу и вносят свой вклад в усиление парникового эффекта.

И это явление не новое: максимум парниковых газов над Арктикой существовал в теплые геологические периоды на протяжении последних четырех климатических циклов (более 400 тысяч лет), это выяснили путем сравнения палеосостава воздушных включений в кернах льда ледников Гренландии и Антарктиды.

В качестве основных источников метана на первом этапе рассматривались именно термокарстовые озера, но мы вскоре поняли, что их недостаточно для формирования такой мощной аномалии над Арктикой, и в 1994 году наша группа "ушла" на шельф – изучать роль подводной мерзлоты.

На основе первых результатов мы выдвинули гипотезу о том, что в теплые геологические эпохи деградация наземной (северные термокарстовые озера) и подводной (шельф морей Восточной Арктики) мерзлоты приводит к массированной атмосферной эмиссии метана дестабилизированных гидратов.

© РИА Томск. Павел Стефанский

Игорь Семилетов стал участником круглого стола "Глобальные изменения Земли: климат, экология, качество жизни", который недавно прошел в ТГУ в рамках форума UNOVUS.

Сейчас мы рассчитываем на более мощный прогресс этого направления исследований, потому что в рамках нашего научного консорциума сможем посмотреть на систему как на целое, а не ее отдельные части, и ответить на один из, как говорится, Grand Challenge (глобальных вызовов), связанных с глобальным изменением климата.

Ведь и шельф морей Восточной Арктики, и Васюганское болото, и водосборы великих сибирских рек (Обь, Лена, Енисей) – все служит источниками дополнительных выбросов парниковых газов, и эти выбросы носят планетарный масштаб.

– Можете пояснить, как в этом процессе участвуют великие сибирские реки?

– Через их водосборы происходит вовлечение (на шельф и далее в глубокую часть Северного Ледовитого океана вплоть до полюса) органического углерода (ОУ), который мобилизуется в результате деградации (таяния) мерзлоты. Часть ОУ поступает в растворенной форме, часть – во взвешенной, причем "перекачка" древнего углерода происходит в основном из-за эрозии (дестабилизации) льдонасыщенных речных и морских берегов на суше и под водой.

Попадая в море, значительная часть эрозионного углерода окисляется до СО2, и наш мелководный шельф перенасыщен двуокисью углерода.

Американские коллеги работают в Чукотском море, но оно другое – оно высокопродуктивное и, наоборот, поглощает СО2 из атмосферы. Американцы экстраполировали свои результаты на весь Северный Ледовитый океан, а это неправильно! Более того, до настоящего времени в климатических моделях не учитывается эмиссия СО2 из северных почв, которая происходит практически круглогодично.

В итоге выбросы метана и СО2, обусловленные деградацией мерзлоты, не учитываются в Парижском соглашении (по сокращению выбросов парниковых газов), ратифицированном 70 странами, в том числе Россией…

– Но Парижское соглашение учитывает только антропогенные выбросы…

– Да, однако для климата не имеет значения, какой источник парниковых газов – природный или антропогенный. Безусловно, крайне важно "замедлять" антропогенное воздействие на изменение климата. Но мы не должны забывать о том, что антропогенные потоки – это 1-2% от природных.

Потенциальные запасы углерода органического и углерода в форме гидрата (твердый метан, который готов переместиться из деградирующей мерзлоты в атмосферу) на суше и на шельфе морей Восточной Арктики, по крайней мере, на два порядка превышает количество метана в современной атмосфере. Они настолько велики, что могут сильно изменить существующие климатические сценарии.

Надеемся, что этого не произойдет, но мы, как ученые, должны дать ответ: насколько вероятен такой сценарий? Если он реализуется – то с какой скоростью?

© РИА Томск. Павел Стефанский

"Для климата нет границ, ему не важно, где выделяется парниковый газ – на шельфе, в Сибири или в США. За месяц вся атмосфера перемешивается, и газ становится планетарным. Поэтому и нужно говорить об объединении усилий всех стран", – подчеркивает Игорь Семилетов.

– А деградация мерзлоты зависит от антропогенного фактора или нет?

– Это сложный вопрос. С одной стороны, потепление, которое наблюдается сегодня, носит в основном антропогенный характер. На деградацию наземной мерзлоты и вовлечение дополнительного ОУ (которое частично трансформируется в парниковые газы) оно влияет напрямую. Но с подводной мерзлотой все сложнее. Между атмосферой и дном есть прослойка в виде морской воды. Для усиления деградации подводной мерзлоты (и дестабилизизации гидратов) важно время ее контакта с придонной водой, которая значительно теплее, чем сама мерзлота.

Подводная мерзлота сформировалась тогда, когда во время холодной ледниковой эпохи уровень океана был на 100-120 метров ниже, и наш шельф был частью суши. По мере потепления – перехода от холодной к теплой эпохе – повышение уровня моря привело к тому, что шельф оказался под водой. Шесть тысяч лет назад был оптимум (максимум) потепления теплой эпохи (голоцена), в которой мы живем. После этого должно было наступить похолодание и, как следствие, понижение уровня океана.

Но этого не произошло. Это значит, что контакт подводной мерзлоты с относительно теплой морской водой продолжается на шесть тысяч лет дольше, чем было в предыдущие теплые циклы, что уже привело к заглублению кровли подводной мерзлоты и формированию сквозных таликов – путей разгрузки глубинного метана в водную толщу-атмосферу. Почему – дискуссия открытая, и разобраться в этом предстоит мировому научному сообществу.

– Какого результата вы ждете конкретно от консорциума?

– По моему мнению, наша основная задача в рамках консорциума – уточнить и оценить ключевые процессы, ответственные за деградацию наземной и подводной мерзлоты. Это позволит выявить динамику расконсервации древнего ОУ мерзлоты и создать репрезентативные прогностические модели, включающие усиление выбросов СО2 и метана и усиление парникового эффекта – дополнительного потепления.

К сожалению, в настоящее время разброс результатов климатических моделей достигает плюс-минус 100%!

На наш взгляд, такая высокая степень неопределенности связана с отсутствием системного подхода – учета отклика природного цикла углерода на антропогенное потепление к изучению функционирования климатической системы, что проявляется в усилении парникового эффекта за счет таяния мерзлоты в условиях потепления. Другими словами, мы пока не понимаем вклада множества обратных связей в арктической климатической системе.

Для ответа на вопрос, что будет с климатом в ближайшие годы, десятилетия, столетия требуется объединить и скоординировать исследования в арктической системе суша – шельф – атмосфера. И мы призываем правительство нашей страны и других стран помочь с финансированием – для того, чтобы ответить на глобальные вопросы, нужно и финансирование глобального масштаба.

– "Глобального" – это сколько?

– Если проводить исследования в "тлеющем" режиме, это финансирование на уровне не менее 100 миллионов рублей в год. Это позволит проводить комплексные исследования в ограниченных районах исследования. Скажем, один год – водосбор реки Обь – Карское море, в следующем – Енисей – Карское море, далее – Лена – море Лаптевых и так далее.

Но это исключает синфазность исследований – в контексте единовременного изучения закономерностей транспорта и трансформации органического вещества. Если говорить о топ-мировом уровне реализации, нужно не менее 200-300 миллионов, что позволит проводить полномасштабные исследования одновременно двумя-тремя научными судами и береговыми отрядами.

Такого масштаба комплексных исследований никто в Арктике не проводил. Но именно такой подход позволит ученым нашей страны занять лидирующие позиции в решении ключевого вопроса современной климатологии – о роли деградации мерзлоты в нарушении баланса в цикле углерода и дальнейшей раскачки климатической системы.

© с сайта ТПУ

Арктическая экспедиция 2020 года под руководством профессора ТПУ Игоря Семилетова. "Ученые, может, и готовы работать и за идею, но экспедиции, где они получают материал – это очень дорогостоящее мероприятие", – говорит Семилетов.

Нас выручает международная научная кооперация, например, в России нет ни одного научного ледокола, а у Швеции – есть. Стокгольмский университет нам очень помог в прошлом году, когда мы организовывали единственную в мире международную экспедицию в Арктике. Часть работ наши европейские коллеги проводили на грант, полученный ими от Европейского фонда (размером 10 миллионов евро). Общими усилиями мы сможем прийти к результату действительно планетарного масштаба.

И я очень благодарен Томскому госуниверситету, что он взял на себя гигантскую работу по координации консорциума, вовлечению в него мощных игроков, с которыми мы строим совместную комплексную программу исследований.