Санкт-Петербургское отделение института геоэкологии им. Е.М. Сергеева

Как сток российских рек влияет на образование арктических облаков и льда

Новое исследование Бирмингемского университета показало, что органические вещества, переносимые реками в российскую часть Северного Ледовитого океана, могут способствовать образованию большего количества облаков и сохранению низких температур в регионе. В статье, опубликованной в журнале Communications Earth & Environment, международная группа исследователей анализирует малоизученный регион за Полярным кругом, включающий Сибирь, чтобы понять, как на образование аэрозолей, необходимых для формирования облаков, влияют местные условия.

Исследователи изучили происхождение арктических облаков и обнаружили, что органические вещества, попадающие из рек в Арктический бассейн, такие как гниющие листья, почва, питательные вещества и живой биологический материал, выделяют газы, которые образуют в воздухе крошечные частицы, известные как аэрозоли. Эти частицы служат «семенами» для образования облаков, вокруг них конденсируется водяной пар и образуются капли воды.

Чем выше концентрация аэрозолей в воздухе, тем дольше сохраняются облака и тем ярче они выглядят. Когда количество капель в облаке велико, они становятся меньше, легче и ярче, что снижает их способность вызывать дождь.

Результаты исследования показывают, что российский регион влияет на климат Арктики ранее неизвестным образом. Данные за 9 лет, полученные с метеорологической обсерватории Тикси в Северной Сибири, расположенной в дельте реки Лены, были сопоставлены со спутниковыми снимками. Исследовательская группа отследила образование аэрозольных частиц в воздухе, когда воздушные массы проходили над водой, богатой биологическими веществами из речных стоков.

Было обнаружено, что аэрозольные частицы, на которые повлиял речной сток, формировались на 300 % быстрее и увеличивались в размерах на 60 % быстрее. В результате увеличение количества аэрозольных частиц значительно повысило способность к образованию ярких, долгоживущих и охлаждающих облаков.

Биологические вещества в речном стоке повышают вероятность образования облаков за Полярным кругом. Это важное открытие для совершенствования моделирования климата на Северном полюсе.

Арктика нагревается в 4 раза быстрее, чем другие регионы мира. Климатологи используют модели, чтобы понять, как будет вести себя Северный полярный круг, где из года в год наблюдается тенденция к уменьшению количества льда, по мере продолжения глобального потепления.

Доктор Джеймс Брин из Бирмингемского университета и первый автор статьи сказал: «Облака играют важную роль в регулировании температуры в Арктике, но мы плохо понимаем, как они формируются на обширных территориях. Новое исследование показывает, что ключевым компонентом для образования этих облаков является органическое вещество, переносимое реками. Определив этот природный источник, мы можем создавать более точные климатические модели, чтобы прогнозировать, когда в Арктике может не остаться льда».

Доктор Мануэль Далл’Осто, автор статьи, дополнил: «Когда реки впадают в Северный Ледовитый океан, они несут с собой растворённые органические вещества. В океане, эта смесь способствует образованию в воздухе аэрозолей. Водяной пар удерживается на них и образует облака, которые могут удерживать тепло или отражать солнечный свет, регулируя температуру в Арктике».

Автор Анна Щербакова
Источник – «Научная Россия»

Исторический договор ООН о защите открытого океана вступил в силу

После более чем 20 лет переговоров международное сообщество получило первый в истории глобальный правовой инструмент для сохранения жизни в открытом океане. 17 января вступил в силу Договор о биоразнообразии за пределами национальной юрисдикции (BBNJ), который охватывает около 60% площади Мирового океана, то есть более 40% поверхности планеты.

До сих пор эти огромные пространства за пределами экономических зон государств оставались практически без правовой защиты, несмотря на растущее давление от рыболовства, судоходства, глубоководной добычи и биопоиска. Было защищено менее 1,5% этой территории.

Договор BBNJ опирается на четыре основных «столпа», которые меняют правила игры:
Создание морских охраняемых территорий. Впервые появится глобальный механизм для учреждения заповедных зон в международных водах на основе научных данных. Это делает достижимой цель по сохранению 30% океана к 2030 году.
Оценка воздействия на окружающую среду. Страны будут обязаны оценивать и публично раскрывать потенциальные экологические последствия планируемой деятельности (добыча, новые методы рыболовства и т.д.).
Справедливое распределение выгод от морских генетических ресурсов. Договор устанавливает рамки для того, чтобы прибыль от коммерческого использования глубоководных организмов (в фармацевтике, биотехнологиях) делилась со всем международным сообществом, признавая океан общим достоянием.
Передача технологий и развитие потенциала. Чтобы избежать неравенства, договор предусматривает помощь развивающимся странам в получении знаний, технологий и возможностей для участия в охране океана.

Договор не заменяет деятельность существующих международных органов (например, по управлению рыболовством), и вопросы разграничения их полномочий еще предстоит решить. США, хотя и участвовали в формировании текста договора, пока не ратифицировали соглашение. В 2026 году запланирована первая конференция стран-участниц, на которой предстоит согласовать конкретные механизмы финансирования, процедуры создания заповедников и рабочие органы.

Источник – «Моя Планета»

Ученые прогнозируют рост экстремальных наводнений в Европе

Географы МГУ в составе масштабной международной исследовательской группы обобщили данные о современных и будущих изменениях глобального речного стока. Новое исследование показало, что важнейшей региональной закономерностью последних десятилетий являются увеличение речного стока в высоких широтах и его снижение в средних широтах и субтропических регионах. Результаты опубликованы в журнале Nature Reviews Earth & Environment.
В работе международного авторского коллектива приняли участие сотрудники географического факультета МГУ Наталья Фролова, Дмитрий Магрицкий, Мария Киреева.
Речной сток – важнейший компонент глобального круговорота воды в природе. В работе обобщена современная информация о тенденциях изменения стока рек Земного шара, его внутригодового распределения под влиянием меняющегося климата и антропогенного воздействия. Авторы использовали многочисленные литературные источники, дополнив их данными наблюдений на гидрологических станциях из Глобального центра данных о стоке (Global Runoff Data Centre), данными о речном стоке Индии, Китая и результатами расчетов для территории России.
Исследование показало отчетливо выраженные региональные закономерности выявленных изменений: рост стока в высоких широтах и его снижение в средних широтах и субтропических регионах. Эти изменения в целом согласуются с результатами климатических моделей, что свидетельствует об антропогенном сигнале изменения климата. Однако данные процессы осложняются изменениями в характере землепользования, реакцией растительности на рост концентрации углекислого газа и др.
«В северных полярных широтах и некоторых районах Центральной Азии, на севере Южной Америки речной сток за 1971-2020 гг. значительно увеличился. При этом существенное сокращение стока наблюдается в Центральной Европе, Средиземноморье, центральной части Южной Америки, Индии, Восточной Азии, южной и восточной Австралии и Новой Зеландии. Изменения величины стока коррелируют с изменениями количества осадков в более 2/3 случаев», – сообщила один из авторов исследования, заведующая кафедрой гидрологии суши географического факультета МГУ, член-корреспондент РАН Наталья Фролова.
В глобальном масштабе возрастает количество мест, где наблюдается изменение внутригодового распределения стока. Уменьшается неравномерность стока, а половодье, обусловленное таянием снега, сдвигается на более ранние сроки.
В работе сделан прогноз изменений речного стока в будущем, для построения которого использованы климатические модели Земной системы и моделирование собственно речного стока. Надо отметить, что любой климатический прогноз имеет неопределенность, связанную с естественными колебаниями климатической системы, неопределенностью моделей и сценариями выбросов. Прогнозируется, что общий глобальный сток увеличится в ответ на глобальное потепление, но при этом будут наблюдаться существенные региональные и сезонные вариации.
«Климатические модели показывают, что сток будет увеличиваться примерно на 3% при увеличении температуры на каждый градус Цельсия. Однако в данной работе основное внимание было уделено не детальной количественной оценке, а тому, предполагают ли рассматриваемые сценарии общее увеличение или уменьшение речного стока в конкретных регионах. Проведенные прогнозы указывают на продолжение выявленной тенденции: в одних регионах будут наблюдаться более влажные условия, в других – более сухие. Ожидается дальнейшее изменение сезонного стока, связанное с изменением динамики снежного покрова», – рассказала Наталья Фролова.
Климатические модели прогнозируют увеличение стока на 70% территории суши (кроме Антарктиды и Гренландии). Это увеличение будет происходить преимущественно в северных широтах, восточной и южной Азии и тропической Африке. Уменьшение стока будет наблюдаться в Центральной Америке, тропической Южной Америке, Средиземноморье. Хозяйственная деятельность может привести к сокращению стока в отдельных регионах и усилению засух на Аравийском полуострове, в некоторых районах Центральной Азии и Индии.
«Прогнозы максимального стока показывают увеличение частоты наводнений в тропической Африке и Южной Америке, а также в южной, юго-восточной и восточной Азии, снижение частоты наводнений – в Северной и Восточной Европе, Центральной Азии и Западной Сибири. При этом частота экстремальных наводнений может возрасти, например, для Европы», – пояснила Наталья Фролова.
В работе рассматриваются основные направления будущих исследований речного стока, в том числе экологического характера. Так, например, оценки показывают, что ~36% видов пресноводных рыб утратят половину своего ареала обитания в условиях будущего климата. Хотя последствия изменений в водоснабжении, сельском хозяйстве, промышленности, горнодобывающей промышленности, бытовом водоснабжении, тепло- и гидроэнергетике, а также судоходстве являются наиболее прямыми, последствия изменений качества и температуры воды также могут быть значительными. Сдвиги в сроках максимального стока рек и увеличение зимнего стока создают возможности для увеличения выработки электроэнергии, но увеличение количества засушливых дней летом создает риски для энергоснабжения. Благоприятное увеличение стока рек, особенно в тропических районах, может улучшить сельскохозяйственное производство, но усиление засух может вызвать социальные конфликты из-за миграции в более пригодные для возделывания районы Земли.
Источник – «Научная Россия»

Глобальное водное банкротство: мир вступил в эпоху необратимого дефицита

Мир вступил в эпоху глобального водного банкротства, когда восстановление истощённых рек, озёр и подземных водоносных горизонтов до прежнего уровня уже невозможно. Такой вывод представлен в новом флагманском отчёте Института ООН по водным ресурсам, окружающей среде и здоровью (UNU-INWEH) под названием «Глобальное водное банкротство: жизнь за пределами наших гидрологических возможностей в посткризисную эру».

Автор отчёта, Кавех Мадани, вводит термин «водное банкротство» для описания новой реальности. В отличие от «водного стресса» (высокое давление на ресурсы) или «водного кризиса» (острое, но временное нарушение), банкротство означает необратимую деградацию системы.
«Водное банкротство — это стойкое посткризисное состояние системы “человек-вода”, в котором долгосрочное водопользование превысило возобновляемые объёмы и безопасные пределы истощения стратегических запасов, что привело к необратимой или фактически необратимой деградации водного природного капитала», — говорится в формальном определении, приведённом в докладе.

Признаки новой эры: от высыхающих озёр до проседающих городов

Отчёт констатирует, что последствия водного банкротства видны на всех континентах. С начала 1990-х годов более половины крупнейших озёр мира потеряли воду, что затронуло почти четверть населения планеты. За последние 50 лет мир потерял около 410 миллионов гектаров природных водно-болотных угодий — площадь, сравнимую с территорией Европейского союза.

Критическая ситуация сложилась и с подземными водами, которые обеспечивают около 50% питьевой воды и 40% воды для орошения. Около 70% крупнейших водоносных горизонтов демонстрируют долгосрочную тенденцию к истощению. Чрезмерная откачка привела к проседанию почвы на площади более 6 миллионов квадратных километров, где проживает почти 2 миллиарда человек. В некоторых прибрежных городах земля опускается со скоростью до 25 сантиметров в год, что необратимо снижает ёмкость водоносных слоёв и увеличивает риски наводнений.

Серьёзно пострадала и криосфера — ледники и снежный покров. С 1970 года мир уже потерял более 30% массы ледников в нескольких ключевых регионах. Таяние этих естественных «водных башен» угрожает долгосрочной водной безопасности сотен миллионов людей, зависящих от рек, питаемых талыми водами.

Смена парадигмы: от управления кризисом к управлению банкротством

Эксперты подчёркивают, что привычные подходы к управлению водными ресурсами больше не работают.
«Нынешняя глобальная повестка, сосредоточенная в основном на ВССГ (водоснабжение, санитария и гигиена), постепенном повышении эффективности и общих предписаниях по интегрированному управлению водными ресурсами (ИУВР), недостаточна для решения структурного перерасхода, необратимости и растущих рисков социальной нестабильности и конфликтов, связанных с водным банкротством», — отмечается в докладе.

Вместо управления кризисом, цель которого — пережить шок и вернуться к прежнему состоянию, необходим переход к управлению банкротством. Эта концепция заимствована из финансовой сферы и предполагает признание несостоятельности системы, списание безнадёжных требований и построение новой, более реалистичной структуры взаимоотношений с водными ресурсами.

Ключевыми принципами такого управления должны стать: предотвращение дальнейшего необратимого ущерба, перераспределение прав и требований в соответствии с уменьшившейся ёмкостью системы, защита наиболее уязвимых групп населения и справедливое распределение неизбежных потерь.

Вода как мост для сотрудничества

Несмотря на мрачный диагноз, авторы отчёта видят в ситуации и возможность. Поскольку вода является базовой потребностью для всех стран и сообществ, она может стать катализатором для возобновления международного сотрудничества в условиях растущих геополитических разногласий.

Предстоящие конференции ООН по воде в 2026 и 2028 годах, а также завершение Международного десятилетия действий «Вода для устойчивого развития» в 2028 году рассматриваются как ключевые вехи для перезагрузки глобальной водной повестки. Отчёт призывает мировых лидеров использовать эти события для официального признания реальности глобального водного банкротства, создания систем её мониторинга и мобилизации инвестиций для поддержки «справедливого перехода» в наиболее пострадавших регионах.
Источник – ecoportal.su

Разработанный в России ИИ поможет очистить от мусора северные моря

Созданная учеными МФТИ и Института океанологии РАН система искусственного интеллекта может с борта корабля проводить масштабный мониторинг загрязнения поверхности северных морей.
Как известно, экологи давно бьют тревогу. Мировой океан стал свалкой, куда все кому не лень сбрасывают различные отходы. Более того, они собираются в огромные мусорные острова – в основном из пластика. Самый знаменитый – Большое мусорное пятно в Тихом океане.

Почему авторы новой поисковой системы на основе ИИ акцентируют внимание на северных морях? Казалось бы, по сравнению с судоходством в теплых водах здесь “загрязнителей” должно быть намного меньше. Но именно сюда морские течения приносят мусор из разных точек планеты.

Сегодня есть созданная в США система ИИ для мониторинга мусора, но ее точность всего 0,1 по метрике F1-score, что явно недостаточно. В МФТИ сумели увеличить точность в несколько раз, доведя ее до 0,4. В основе разработанного ИИ лежат два подхода машинного обучения: классификация изображений с контрастным обучением и прямое детектирование объектов.

“Мы обработали более 500 тысяч фотографий морской поверхности, сделанных в Баренцевом и Карском морях. Особую сложность представляли условия съемки. Это морская пена, качка судна и обширные блики от солнца, которые сильно затрудняют обнаружение мелких объектов на поверхности воды и на небольшой глубине. Наша система способна идентифицировать четыре типа объектов: морской мусор, птицы, блики на воде и капли на объективе камеры”, – рассказал один из авторов исследования, заведующий лабораторией машинного обучения в науках о Земле МФТИ Михаил Криницкий.
В дальнейшем ученые планируют усовершенствовать алгоритмы для работы в реальном времени. Работа опубликована в международном научном журнале Frontiers in Marine Science.
текст: Юрий Медведев
Источник – Российская газета