«Позеленение» Арктики: как его оценить и о чём оно свидетельствует
Кандидат биологических наук Владимир ЕЛСАКОВ, Институт биологии Коми научного центра УрО РАН.
Изменение глобального климата неизбежно сказывается на состоянии животного и растительного мира. Наиболее сильно потепление выражено в Арктическом регионе, занимающем значительные территории нашей страны — примерно 5 млн км2 материковой земли и около 0,2 млн км2 островных земель. Обоснованно оценивать изменения, происходящие в Арктике, можно лишь, если вести систематические долговременные комплексные наблюдения атмосферы, криолитозоны, литосферы, ледового покрова, почв, флоры и фауны. К сожалению, из 118 российских станций наблюдений в Арктическом регионе в настоящее время работают лишь около половины, подавляющее большинство которых — метеорологические станции сети Росгидромета, и только 9,3% из них вели ранее или ведут сейчас мониторинг тех или иных компонентов экосистем.
Согласно данным метеостанции «Остров Котельный», расположенной в восточной части моря Лаптевых, среднегодовая приземная температура воздуха сначала снижалась (1936—1966 гг.), затем с 1966 по 1999 год в целом не менялась, и в последующие годы она устойчиво растёт. Среднегодовое значение приземной температуры воздуха выросло с −17,4°C в 1979 году до −9,9°C в 2020 году. Наиболее заметное увеличение температуры наблюдается после 2005 года, причём сильнее оно выражено поздней осенью (в октябре—ноябре) и ранней весной (в марте—апреле). Менялось и годовое количество выпавших осадков — периоды увеличения чередовались с фазами их уменьшения. Сходная картина изменений среднегодовой температуры воздуха и количества годовых осадков получена и на других арктических метеостанциях.
Глобальное потепление воздействует на все элементы экосистем: увеличивается глубина протаивания почвы в тёплый период года, повышается её температура, возрастает продуктивность растительных сообществ, изменяются ареалы распространения растений и животных, усиливается интенсивность геохимического круговорота элементов. Очевидно, свою немалую лепту в изменения вносит и хозяйственное освоение Арктики — добыча углеводородов и минерального сырья, развитие транспортной инфраструктуры, оленеводство.
Насколько хорошо арктические экосистемы приспосабливаются к изменениям климатических условий? Трансформация растительного покрова тундры наиболее ярко выражена на территориях, где происходили пожары и где сильнее было влияние человеческой деятельности. В отсутствие внешних механических воздействий, даже на фоне выраженных климатических изменений, тундровые растительные сообщества севера Западной Сибири на протяжении пятидесяти лет (с 1968 по 2018 год) проявляли высокую устойчивость. Нагляднее всего скорость изменений растительного покрова можно проследить, сопоставляя фотографии одного и того же участка, сделанные в разное время. Такое сопоставление отчётливо показывает смещение границ распространения древесной и кустарниковой растительности, причём изменение природных условий на участках предгорий проявляется значительно ярче, чем на равнинной части.
Для анализа изменений, происходящих в Арктическом регионе за последние 40—50 лет, используют данные спутникового зондирования и аэрофотосъёмки, полученные на одних и тех же территориях. Такой сравнительный анализ спутниковых и аэрофотоизображений природных территорий западной части Канадской Арктики, сделанных в разные годы, показал, что с 1980 по 2013 год площадь кустарниковой растительности выросла вдвое (с 41 до 80%), а площадь напочвенных лишайников сократилась с 48 до 13%. Схожие тенденции наблюдаются и в тундровых зонах России. Исследователи сходятся во мнении, что на большей части тундровой зоны увеличиваются запасы зелёной фитомассы — происходит «позеленение» Арктики. Однако интенсивность и масштабы данного явления неоднородны на разных участках Арктического региона.
Полученная со спутников информация используется для построения тематических карт Арктического региона. Они показывают происходящие в регионе природные изменения и явления, вызванные деятельностью человека. Такие карты вошли как самостоятельные картографические произведения в выпущенный в 2019 году атлас «Российская Арктика: Пространство. Время. Ресурсы».
Использование снимков из космоса осложняется необходимостью выбирать фотографии, сделанные в один год с одинаковым уровнем развития растений. Даже недельная разница между съёмками 25 июля и 1 августа 2017 года показала увеличение показателей зелёной фитомассы травяных ивняков сообществ Воркутинской тундры на 8%. Для статистически корректного сравнения важно анализировать серии изображений, полученных одним спутником или спутниками с близкой по характеристикам съёмочной аппаратурой. Огромную роль в достоверности данных играют и природные условия (освещённость, наличие в атмосфере дымки облаков), в которых проводится спутниковая съёмка. Их влияние можно устранить предобработкой изображений — топографической, атмосферной, радиометрической коррекцией.