Климат Байкала. Потепление климата и поверхностный сток

Оценка состояния водных ресурсов и возможных изменений гидрологического режима на перспективу ближайших десятилетий напрямую связана с задачами гидротехнического и хозяйственного проектирования, а также долгосрочного планирования мероприятий по использованию и охране водных ресурсов Байкальского региона.

До настоящего времени такие оценки выполнялись с помощью статистических методов: данные наблюдений за предшествующий многолетний период подвергались статистической обработке, полученные гидрологические характеристики переносились на период, заданный проектированием. Сам подход опирается на представления о стационарности (квазистационарности) многолетних колебаний климата и, соответственно, условий формирования речного стока. Но наблюдаемые уже сегодня изменения климата (глобальное потепление) и прогнозируемые темпы, сроки и масштабы будущих его изменений заставляют искать другие альтернативные методики оценки. Поэтому сегодня широкое распространение получают иные средства прогнозирования: изменения водности рек оцениваются в соответствии с климатическими изменениями, рассчитанными по палеоаналогам, а чаще – по климатическим моделям. Прогнозы делаются как в глобальном масштабе, так и в региональном; и если в первом случае последствия потепления могут реализоваться в преобразовании круговорота воды на планете, то последствия на региональном уровне, возможно, будут катастрофическими (острая нехватка воды или, наоборот, наводнения и подтопление территорий).

При оценке возможных климатических изменений для Байкальского региона использованы данные 4-го доклада Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК). В этом докладе приводится мультимодельная (осредненная по 23 моделям МО-ЦАО) оценка изменения средней за определенный период времени температуры воздуха и атмосферных осадков относительно средних значений базового периода.

В докладе за базовый период взято время с 1980 по 1999 гг., а за прогнозные периоды – 2011–2030, 2046–2065, 2080–2099 гг. Климатический прогноз приводится для разных сценариев выбросов парниковых газов (B1, A1B и A2), которые были разработаны МГЭИК и утверждены в 2000 году.

Как известно, существует множество гипотез изменения глобального климата, причём многие из этих взглядов противоречат друг другу, являются полярными. Выделяют две основные группы точек зрения на этот вопрос, их условно называют «естественной» и «антропогенной» («техногенной»). У каждой из них есть сторонники и противники, и, естественно, обе стороны приводят весьма веские доводы «за и «против».

Базой для «естественного» (как противоположного «антропогенному») истолкования причин современных изменений климата является сравнение временных рядов метеорологических элементов (например, температуры) с изменением во времени показателей так называемых внешних для климатической системы факторов. К внешним климатическим факторам относятся: изменение солнечной активности, скорости вращения Земли, мощные вулканические извержения и т. д. Также серьезным источником аэрозолей в атмосфере являются пылевые бури (интенсивность этого источника усиливается за счёт антропогенного опустынивания, что также может оказывать эффект на состояние климатической системы).

Некоторые ученые считают, что изменения климата в указанном временном масштабе могут быть вызваны не только внешними факторами, но и внутренними перестройками в самой климатической системе: естественными флуктуациями, или «стохастическими автоколебаниями», которые могут самопроизвольно происходить на этапе смены состояний климатической системы. На возможный «частично естественный природный» характер глобального потепления указывает А.Л. Яншин, ссылаясь на труды А.И. Воейкова и В.И. Вернадского: мы живём в конце последней ледниковой эпохи и ещё только выходим из неё. «Антропогенная» теория глобального потепления связывает современные изменения климата с увеличением концентрации CO₂ в атмосфере (усиливается парниковый эффект, т. к. этот газ не пропускает идущее от земной поверхности длинноволновое излучение, тем самым способствуя разогреву приземного слоя воздуха). Концепция называется техногенной или антропогенной, поскольку большинство учёных убеждены, что к возрастанию концентрации этого газа в атмосфере приводит сжигание всё большего количества ископаемого топлива – угля, нефти, природного газа (около 3/4 суммарного выброса CO₂) – и растительной биомассы; также источником поступления CO₂ в атмосферу служит антропогенное сведение лесов (на 10–30%, по оценкам МГЭИК), производство цемента и др.

Действительно, в атмосфере постоянно увеличивается содержание СО₂ вследствие промышленных выбросов. По сравнению с доиндустриальной эпохой (по реконструкции), анализ содержания CO₂ в воздушных включениях льдов Западной Антарктиды и Гренландии показывает, что на протяжении нескольких сотен лет концентрация колебалась около некоторого среднего значения (275 ± 10 млн-1), а затем резко пошла вверх; его и принимают за доиндустриальный уровень. Концентрация CO₂ за этот период увеличилась более чем на 30% (на конец XX в. она составляла 367 млн-1). Никогда в течение последних 420 тыс. лет и, вероятно, последних 20 млн. лет она не была столь высокой, как сегодня. Темпы возрастания концентрации за последнее столетие – на 0,4%/год в период с 1980 г. – являются беспрецедентными по меньшей мере в последние 20 тыс. лет.

Как уже отмечалось, имеет право на существование множество точек зрения, в том числе исключающих одна другую, на происхождение и характер глобальных климатических изменений. Тем не менее «официальным», условно говоря, является мнение, доминирующее в заключениях МГЭИК, организаций ГРИНПИС, ЮНЕП, ВМО, в резолюциях международных экологических конгрессов (Рио-де-Жанейро, 1992; Киото, 1997; и др.) и выводах ряда российских исследовательских и научно-административных организаций.

Большая часть наблюдающегося в последние полвека потепления вызвана увеличением концентраций парниковых газов вследствие выбросов предприятий промышленности и теплоэнергетики (IPCC, 2001). Прогнозы возможных в XXI в. изменений климата, выполненные с помощью климатических моделей и представленные в отчётных докладах МГЭИК, основываются на различных сценариях изменения содержания парниковых газов в атмосфере (а это зависит в первую очередь от уровня будущего социально-экономического и демографического развития).

Таким образом, климатические модели работают на основе различных сценариев выбросов парниковых газов. Последние являются исходными данными для получения оценок возможных изменений климата. Сценарии выбросов разрабатывались МГЭИК в 1996–2000 гг.; они описаны в Специальном докладе МГЭИК о сценариях выбросов (2000 г.). Были разработаны 4 различные сюжетные линии (А1, А2, В1, В2) для последовательного описания взаимосвязей между факторами, вызывающими выбросы, и их эволюции, а так-же для уточнений с целью получения количественных оценок. Итоговый набор состоит из 40 сценариев (из них 35 содержат данные о полном диапазоне газов, необходимых для воздействия на климатические модели). В них рассматривается период 1990–2100 гг. и содержатся некоторые социально-экономические предположения (например, изменение общего народонаселения и валового внутреннего продукта). Вообще новый набор сценариев охватывает широкий спектр основных демографических, экономических и технологических факторов, от которых зависят будущие выбросы парниковых газов и серосодержащих аэрозолей. Каждый сценарий из сорока – это конкретное количественное определение одной из 4 сюжетных линий. Все сценарии, основанные на одной и той же линии, образуют «семью».

В сюжетной линии и сценарной семье А1 будущий мир характеризуется очень быстрым  экономическим и демографическим ростом (показатели роста населения достигнут максимальных значений в середине века, а потом будут снижаться), а также быстрым внедрением новых, более эффективных технологий. Предполагается постепенное сближение разных регионов, укрепление потенциала, активизация культурных и социальных взаимосвязей при значительном уменьшении социальных различий в доходах на душу населения.

В сценарной семье А1 выделяются три группы сценариев по различиям технологических изменений в системе энергетики. Группа A1Fl подразумевает применение значительного количества ископаемого топлива и его преобладание над другими энергоисточниками. По сценариям группы A1T, ожидается использование не ископаемых источников энергии, а группа А1В предполагает равновесие между всеми источниками энергии.
В сюжетной линии и сценарной семье А2 даётся описание очень неоднородного мира.

Главная особенность – это самообеспечение и сохранение местной самобытности. Показатели рождаемости в разных регионах медленно сближаются, соответственно, численность населения планеты увеличивается. Экономическое развитие имеет региональную направленность, а экономический рост (в расчёте на душу населения) и технологические изменения происходят менее быстрыми темпами, нежели в других сюжетных линиях.

Сюжетная линия и сценарная семья В1 представляют мир таким: глобальное население достигнет наибольшей численности к середине XXI в., а затем будет уменьшаться.

Что касается экономики, то экономические структуры будут изменяться, в особенности сервисная и информационная сферы. Будет происходить внедрение «чистых» и ресурсосберегающих технологий. Основное внимание уделяется обеспечению (на глобальном уровне) экономической, социальной и экологической устойчивости, но не учитываются дополнительные инициативы, связанные с климатом (осуществление РКИК ООН или задач Киотского протокола).

Согласно сюжетной линии и сценарной семье В2, главное внимание в мире будет уделяться локальным и региональным решениям вышеназванных проблем устойчивости (хотя по-прежнему актуальны задачи охраны окружающей среды и достижения социальной справедливости). Темпы роста глобального населения будут ниже, чем в сценариях А2; уровни экономического развития не будут столь высокими, а технологические изменения будут отличаться меньшей скоростью и разнообразием, чем в линиях А1 и В1.

Для моделирования климата с последующей публикацией результатов в докладе МГЭ-ИК об оценках применялись так называемые сигнальные сценарии – по одному из каждой из четырёх групп (выбирались наиболее репрезентативные для данной сюжетной линии и набора моделей), а также для демонстрации групп A1Fl и A1T (альтернативные варианты развития энергетики). Всего имеется шесть иллюстративных сценариев для каждого обобщённого варианта развития; они признаны в равной степени достоверными. В качестве примера в табл. 3.4. приведены прогнозная оценка изменения температуры и осадков для среднего сценария по степени выбросов парниковых газов в атмосферу А1В для самого отдаленного периода времени. Таким образом, к концу XXI в. температура воздуха в Байкальском регионе, возможно, увеличится на 3,5–4,5°С, атмосферные осадки – на 10–15% (больше в зимнее время).

	2080–2099
	год	Зима	лето
Температура, (о С)	3,5–4,5	4,0–5,0	3,5–4,0
Осадки, (%)	10–15	20–30	5–10

Прогнозная оценка изменений речного стока была проведена Н. Арнеллом (1999) на середину XXI в. Оценки были выполнены c помощью МОЦАО HadCM2 и HadCM3 на основе сценария выбросов IS92a (сценарий IS92a в середине XXI века близок к сценарию А2). Эти оценки проводились для всего земного шара. Гидрологические характеристики были рассчитаны с применением крупномасштабной водно-балансовой модели Н. Арнелла с пространственным разрешением 0,5о × 0,5о, т. е. площадь ячейки примерно равна 1800–2700 км². Каждая такая ячейка рассматривается как отдельный водосбор. Модель рассчитывает составляющие водного баланса с суточным шагом по времени, но выдаёт только среднемесячные значения.

На карте изменений слоя стока, представленной Н. Арнеллом (1999), регионы с различными величинами изменений показаны разными цветами. Территория России в целом выглядит пестро и мозаично. Применительно к Байкальскому региону, оценка изменений стока в целом характеризует незначительное увеличение стока на территории Центральной Азии (0–25 мм), хотя на территории Восточных Саян отмечается некоторое уменьшение до (-25 мм). Увеличение стока на 25–50 мм возможно в юго-восточной части Прибайкалья. Возможно также увеличение стока к северу и востоку от Байкала (25–50 мм).

На территории Монголии, где формируется ¼ часть поверхностного притока Байкала, значительных изменений стока, по оценке Н. Арнелла, не ожидается: в восточной части возможно незначительное увеличение стока (0–25 мм), в западной, напротив, уменьшение – до (-25 мм). В заключение можно сделать осторожный вывод о том, что существенного изменения объема стока рек бассейна оз. Байкал, следовательно, притока в само озеро к середине XXI века не ожидается.

Источник: Байкал: природа и люди : энциклопедический справочник / Байкальский институт природопользования СО РАН ; [отв. ред. чл.-корр. А. К. Тулохонов] – Улан-Удэ : ЭКОС : Издательство БНЦ СО РАН, 2009. – 608 с.: цв. ил.

Температурный режим воздуха

Среднегодовая температура воздуха по всем пунктам наблюдений имеет отрицательное значение, колеблясь, в зависимости от широты, в пределах -0,3 ºС до -4,6 ºС.

Самым холодным месяцем является январь, хотя по некоторым станциям минимальные температуры отмечаются в феврале. Обращают на себя внимание различия в температурах между «байкальскими» и «континентальными» станциями. Так, среднемесячные температуры января в пределах южного побережья имеют следующие значения: Слюдянка – 17,4 ºС, Маритуй – 16,6 ºС, Листвянка – 16,7 ºС, в то время как в Иркутске – 20,9 ºС, Хомутово – 24,7 ºС, Улан-Удэ – 27,5 ºС. Та же закономерность относится к Н. С. Беркин, А. А. Макаров, О. Т. Русинек 78 средней и северной частям котловины (Б. Ушканий остров – 18,3 ºС, Покойники – 19,3 ºС, Усть-Баргузин – 22,5 ºС, Нижнеангарск – 22,8 ºС), а в Баргузине, Курумкане и Гоуджоките, находящихся за пределами Байкальской котловины, январские температуры будут, соответственно, равны -27,8 ºС, -30,6 ºС, -26,6 ºС.

Приведенные данные наглядно показывают отепляющее воздействие Байкала в зимний период.

Обратное явление, приводящее к охлаждению побережья, наблюдается летом. Так, июльская температура в Слюдянке – 15,3 ºС, Маритуе – 14,8 ºС, Листвянке – 12,8 ºС, Бабушкине – 14,2 ºС, а в Иркутске – 17,6 ºС, Хомутове – 17,5 ºС, Улан-Удэ – 19,0 ºС.

Открытая часть оз. Байкал находится, соответственно, в пределах -16–20 ºС и 8–14 ºС январской и июльской изотерм ¹.

В целом, судя по более высоким значениям среднегодовых температур, Байкал оказывает отепляющее воздействие на побережье. Продолжительность безморозного периода здесь на 5–10 дней больше, а количество дней с температурой ниже +10 ºС почти на 30 дней меньше, чем на станциях, находящихся вне влияния озера.

Характер внутригодового распределения температур наглядно иллюстрируется на рис. 2.16. Следует отметить, что глобальное повышение температуры воздуха нашло отражение и в котловине Байкала. Потепление здесь, по данным М. А. Шимараева и др. (2008), составило 1,2 ºС за 100 лет и происходило вдвое быстрее, чем в среднем для земного шара. Об этом же свидетельствуют данные табл. 2.3, где сопоставлены значения среднегодовых температур воздуха, осредненных за различные многолетние периоды наблюдений. Как видно из этой таблицы, за последнее 40-летие произошло потепление на 0,5–1,2 ^оС.

Влияние Байкала на побережье распространяется до вершин горных хребтов, окружающих озеро. В теплом полугодии при штилевой погоде охлаждающее влияние озера проявляется в среднем до высот 250–500 м над уровнем озера на обращенных к нему береговых склонах. Но оно может значительно возрастать или уменьшаться под влиянием ветровых потоков. В холодное время года теплое воздействие Байкала прослеживается на расстоянии 2,0–2,5 км от озера, а по долинам рек – до 30–50 км ².

Читайте в Иркипедии

Термины

1. Тектоника и сейсмичность Прибайкалья
2. Геоморфологическое строение побережья озера Байкал
3. Палеогеография и биота Байкальского региона в позднем кайнозое
4. Динамика изменений берегов
5. Инженерно-геологические условия побережья
6. Поверхностные воды
7. Подземные воды
8. Гидрогеохимический режим подземных вод
9. Почвы
10. Растительный мир
11. Грибы и лишайники
12. Высшие растения
13. Растительность Прибайкалья

Другие ресурсы

1. Климат Байкала // Галазий Г. И. Байкал в вопросах и ответах
2. Типы климата (Атлас) | Энциклопедия Иркутской области
3. Дискомфортность климата Иркутской области
4. Рекреационные ресурсы климата (Атлас)
5. Рекреационные ресурсы климата Байкальского региона
6. О погоде и климате в Иркутске | Энциклопедия Иркутска

Литература

1. Ладейщиков Н.П. О роли климатических факторов в формировании берегов Байкала // Исследование берегов водохранилищ и озера Байкал. -М.: Наука, 1964.
2. Ладейщиков Н.П. К вопросу о роли климатических факторов в круговороте веществ и энергии в озерах и озерных котловинах. // Материалы 2-го совещания по вопросам круговорота веществ и энергии в озерных водоемах. Иркутск, 1969. - ч. 1.
3. Ладейщиков Н.П. Сезонные метеорологические процессы и климатическое районирование // Динамика Байкальской впадины. -Новосибирск: Наука, Сиб. отд-ние, 1975. С. 13-43.
4. Лут Л.И. Ветровой режим // Структура и ресурсы климата Байкала и сопредельных пространств. Новосибирск: Наука, Сибир. отд-ние, 1977. -С. 125-141.

Ссылки

1. Проблемы глобального потепления климата
2. Есть ли признаки потепления климата?
3. Климат и погода. Фауна Байкала и ее происхождение
4. Климат / Природа Байкала и Прибайкалья

Примечания

1.  Байкал : атлас. – М. : СО РАН, 1993. – 160 с.
2.  Галазий Г. И. Байкал в вопросах и ответах / Г. И. Галазий. – Иркутск : Вост.-Сиб. кн. изд-во, 1987. – 383 с.