Глобальное потепление:

враг или союзник?

В.В.Клименко, А.В.КлименкоИнститут проблем

энергетической эффективности МЭИ

2 июня 2010 г.

2

Вопросы

Каковы действительные опасности, связанные с потеплением?

Как будет меняться климат в мире и России в ближайшие два столетия?

Каковы основные последствия климатических изменений на территории России для

- энергетики- криолитозоны («вечной мерзлоты»)- сельского хозяйства- транспорта?

НИ

Л Г

лоб

ал

ьны

х п

роб

лем

энер

гети

ки

МЭ

И

3

НИ

Л Г

лоб

ал

ьны

х п

роб

лем

энер

гети

ки

МЭ

И

Потенциальные опасные последствия глобального потепления

НИ

Л Г

лоб

ал

ьны

х п

роб

лем

энер

гети

ки

МЭ

ИН

ИЛ

Гл

об

ал

ьны

х п

роб

лем

энер

гети

ки

МЭ

И

Явление Предполагаемый порог сред-неглобальной температуры,

ºС Вероятные последствия

Таяние Гренландского ледового щита

~1,5 Повышение уровня океана на 7 м. Затопление прибрежных территорий с населением более 1 млрд. человек

Утрата жизнеспособно-сти и гибель кораллов

~1,5 Полная утрата экосистемы коралловых рифов. Сокращение рыболовства. Потери в туристиче-ской отрасли развивающихся стран

Ослабление атлантиче-ской возвратной цирку-ляции

<1,0

Коллапс атлантической возвратной циркуляции («остановка Гольфст-рима»)

25

Крупномасштабные изменения полей темпера-туры и осадков, в особенности в Северном по-лушарии. Падение среднеглобальной темпера-туры на 1–2ºС, региональных температур до 8ºС. Радикальное изменение морских и назем-ных экосистем

Разрушение Западно-Арктического ледового щита

~2,5 Повышение уровня океана на 5 м. Затопление прибрежных территорий с населением около 1 млрд. человек

Среднеглобальная температура (в отклонениях от значений конца XIX в.) 1951–1980 0,25 2001–2010 0,75 2050 1,62,6 2100 2,14,9

4

Изотермы среднегодовых температур

НИ

Л Г

лоб

ал

ьны

х п

роб

лем

энер

гети

ки

МЭ

И

5

Изменения среднеглобальной температуры в 1850-2200 гг.

НИ

Л Г

лоб

ал

ьны

х п

роб

лем

энер

гети

ки

МЭ

И

6

Изменение солнечной активностив циклах XX-XXIV

НИ

Л Г

лоб

ал

ьны

х п

роб

лем

энер

гети

ки

МЭ

И

Числа Вольфа

XXIV

XXIII

XXIIXXI

XX

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

220

1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015годы

7

История и прогноз изменения солнечной активности (1900-2100)

НИ

Л Г

лоб

ал

ьны

х п

роб

лем

энер

гети

ки

МЭ

И

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

1900 1925 1950 1975 2000 2025 2050 2075 2100годы

Сре

дне

год

овы

е чи

сла

Вол

ьфа

Наблюдения (NGDC, 2010)

Прогноз авторов (1994)

8

Солнечный минимум и программа снижения выбросов углерода в

энергетике ЕС (2009)

НИ

Л Г

лоб

ал

ьны

х п

роб

лем

энер

гети

ки

МЭ

И

9

Потребление энергии в мире и атмосферная концентрация CO2

(1990-2010) гг.

НИ

Л Г

лоб

ал

ьны

х п

роб

лем

энер

гети

ки

МЭ

И

10

Изменение среднегодовых температур Северного полушария (1994-2009) по сравнению с (1911-1930)

НИ

Л Г

лоб

ал

ьны

х п

роб

лем

энер

гети

ки

МЭ

И

Т,С

> +2

+2 +1,5

+1,5 +1,0

+1,0 +0,5

+0,5 0,0

0,0 –0,5

–0,5 –1,0

< –1,0

11

Изменение средних зимних температур Северного полушария (1994-2010) по сравнению с (1911-1930)

НИ

Л Г

лоб

ал

ьны

х п

роб

лем

энер

гети

ки

МЭ

И

Т,С

> +4

+4 +3

+3 +2

+2 +1,5

+1,5 +1,0

+1,0 +0,5

+0,5 0,0

0,0 –0,5

–0,5 –1,0

–1,0 –1,5

–1,5 –2,0

< –2,0

12

Изменение средних весенних температур Северного полушария (1994-2010) по сравнению с

(1911-1930)

НИ

Л Г

лоб

ал

ьны

х п

роб

лем

энер

гети

ки

МЭ

И

Т,С

> +3

+3 +2

+2 +1,5

+1,5 +1,0

+1,0 +0,5

+0,5 0,0

0,0 –0,5

< –0,5

13

Изменение средних летних температур Северного полушария (1994-2009) по сравнению с (1911-1930)

НИ

Л Г

лоб

ал

ьны

х п

роб

лем

энер

гети

ки

МЭ

И

Т,С

> +2

+2 +1,5

+1,5 +1,0

+1,0 +0,5

+0,5 0,0

0,0 –0,5

< –0,5

14

Изменение средних осеннних температур Северного полушария (1994-2009) по сравнению с (1911-1930)

НИ

Л Г

лоб

ал

ьны

х п

роб

лем

энер

гети

ки

МЭ

И

Т,С

> +2

+2 +1,5

+1,5 +1,0

+1,0 +0,5

+0,5 0,0

0,0 –0,5

–0,5 –1,0

< –1,0

15

Изменение годовых сумм осадков Северного полушария (1994-2009) по сравнению с (1911-1930)

НИ

Л Г

лоб

ал

ьны

х п

роб

лем

энер

гети

ки

МЭ

И

P, мм

< –200

–150 –200

–100 –150

–50 –100

0 –50

0 50

50 100

100 150

150 200

> 200

16

Динамика изменения параметров ОПна территории Московского региона

НИ

Л Г

лоб

ал

ьны

х п

роб

лем

энер

гети

ки

МЭ

И

160

180

200

220

240

260

280

300

320

340

360

1900 1920 1940 1960 1980 2000годы

Pоп, сут.

-18

-16

-14

-12

-10

-8

-6

-4

-2

0

2Tоп,

oC

СНИП 23-01-99

Топ

PопСНИП 23-01-99

17

Средняя температура самой холодной пятидневки в Москве (1879-

2010 гг.)(в отклонениях от среднего за 1951-80гг.)

НИ

Л Г

лоб

ал

ьны

х п

роб

лем

энер

гети

ки

МЭ

И

18

Зависимость удельного отпуска тепловой энергии от градус-суток

отопления

НИ

Л Г

лоб

ал

ьны

х п

роб

лем

энер

гети

ки

МЭ

И

19

Повышение к 2050 г. средней температуры отопительного периода (oC) на территории

РФ

< 2 2 – 3 > 3

НИ

Л Г

лоб

ал

ьны

х п

роб

лем

энер

гети

ки

МЭ

И

20

Сокращение к 2050 г. продолжительности отопительного периода (сутки) на

территории РФ

< 5 5 – 10 10 – 15 > 15

НИ

Л Г

лоб

ал

ьны

х п

роб

лем

энер

гети

ки

МЭ

И

21

Уменьшение к 2050 г. потребности в энергии на отопление (в % от современной)

на территории РФ

< 10 10 – 15 > 15

НИ

Л Г

лоб

ал

ьны

х п

роб

лем

энер

гети

ки

МЭ

И

45°

50°

55°

60°

65°

70°

75°

80°

85°

50°

60°

70°

80°

90° 100° 110°

120°

130°

140°

150°

30°

40°

50°

60°70°

80°90° 100° 110°

120°130°

140°

150°

160°

170°

Владивосток

Хабаровск

МагаданПетр

Анадырь

ЧитаКызыл

Красноярск

Тура

ДудинкаСалехард

Ханты-Мансийск

Омск

Екатеринбург

Оренбург

ПермьКазань

Белгород

Калининград

Астрахань

Архангельск

Москва

Санкт-Петербург

Якутск

Ê Û Ð Ã Û Ñ Ò À Í

È ð à í

À ô ã à í è ñ ò à í

Ïàêèñòàí

М о н г о л и я

К и т а й

22

Потребление электроэнергии на кондиционирование воздуха в помещениях

Eконд и его доля в общем электропотреблении Eконд (для ЦФО)

2006 г. 2025 г. область

Eконд, млн квтч Eконд, % Eконд, млн квтч Eконд, % Белгородская 11 0.08 35.6 0.14 Брянская 2.2 0.05 6.1 0.07 Владимирская 1.7 0.02 7.9 0.05 Воронежская 6.0 0.06 21.7 0.12 Ивановская 0.6 0.01 0.9 0.01 Калужская 1.3 0.03 4.9 0.06 Костромская 0.6 0.02 1.2 0.02 Курская 2.5 0.03 5.6 0.03 Липецкая 6.2 0.05 22.7 0.1 г. Москва 376.6 0.77 977 1.09 Московская 30.9 0.07 196.6 0.24 Орловская 1.6 0.05 6.3 0.11 Рязанская 1.6 0.02 3.3 0.03 Смоленская 0.4 0.01 1 0.01 Тамбовская 2.1 0.05 7.3 0.1 Тверская 2.1 0.03 8.7 0.06 Тульская 2.2 0.02 8.9 0.04 Ярославская 1.7 0.02 9.7 0.06 ЦФО в целом 451.2 0.22 1324.9 0.34

НИ

Л Г

лоб

ал

ьны

х п

роб

лем

энер

гети

ки

МЭ

И

23

Соотношение потребления энергии на кондиционирование и отопление(для Центрального федерального

округа)

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

1.8

2000 2010 2020 2030 2040 2050

Москва

ЦФО

%

годы

НИ

Л Г

лоб

ал

ьны

х п

роб

лем

энер

гети

ки

МЭ

И

24

Смещение среднегодовых изотерм к середине XXI в. (современные нормы —

сплошные линии)

НИ

Л Г

лоб

ал

ьны

х п

роб

лем

энер

гети

ки

МЭ

И

25

Деградация мерзлоты на территории Россиив 1950-2150 гг.

НИ

Л Г

лоб

ал

ьны

х п

роб

лем

энер

гети

ки

МЭ

И

отсутствие деградации

значительная деградация очаговой мерзлоты

поверхностная деградация сплошной мерзлоты к 2150 г.

разрушение очаговой мерзлоты к 2150 г.

поверхностная деградация сплошной мерзлоты к 2050 г.

разрушение очаговой мерзлоты к 2050 г.

26

НИ

Л Г

лоб

ал

ьны

х п

роб

лем

энер

гети

ки

МЭ

И

Изменение глубины многолетнего оттаивания (красная линия) и сезонного промерзания пород (синяя линия) для района г.Воркута

27

НИ

Л Г

лоб

ал

ьны

х п

роб

лем

энер

гети

ки

МЭ

И

Изменение положения нижней границы многолетнемерзлых пород в районе

г.Воркута

28

Изменение положения границ многолетнемерзлых пород в районе

г.Печора

НИ

Л Г

лоб

ал

ьны

х п

роб

лем

энер

гети

ки

МЭ

И

29

Снижение несущей способности вечномерзлого основания столбчатого

фундамента сооружений, построенных по традиционному принципу

в районе г.Воркута и г.Надым

НИ

Л Г

лоб

ал

ьны

х п

роб

лем

энер

гети

ки

МЭ

И

Район Годы

1980 2030 2090

Воркута Среднегодовая температура грунта, 0С

–1,26 –0,52 –0,17

Снижение несущей способности, %

0 33 56

Надым Среднегодовая температура грунта, 0С

–1,64 –0,51 –0,17

Снижение несущейспособности, %

0 40 61

30

Число аварийных зданий в городах севера РФ

(% от общего числа, по данным МИСИ, 2001)

НИ

Л Г

лоб

ал

ьны

х п

роб

лем

энер

гети

ки

МЭ

И

Город Аварийные здания (в %)

Якутск 9

Норильск 10

Тикси 22

Диксон 35

Амдерма 50

Певек 50

Магадан 55

Чита 60

Воркута 80

31

Изменение продолжительности вегетационного периода на

территории РФв течение XXI столетия

НИ

Л Г

лоб

ал

ьны

х п

роб

лем

энер

гети

ки

МЭ

И

32

Изменение продолжительности вегетационного периода на

территории РФдо середины XXII столетия

НИ

Л Г

лоб

ал

ьны

х п

роб

лем

энер

гети

ки

МЭ

И

33

Увеличение продолжительности вегетационного периода (дни)

на территории РФ к середине XXII столетия

НИ

Л Г

лоб

ал

ьны

х п

роб

лем

энер

гети

ки

МЭ

И

< 10 10–15 15–20 >20

34

Российская Арктика и границы исследованного региона (I)

НИ

Л Г

лоб

ал

ьны

х п

роб

лем

энер

гети

ки

МЭ

И

Расположение длинно-рядных метеорологических станций:1 — Хапаранда2 — Вардё3 — Архангельск4 — Томск5 — Петрозаводск6 — Енисейск7 — Тобольск8 — Сыктывкар Расположение районов, для которых выполнены дендрохронологические реконструкции: 9 — Северная Норвегия10 — оз. Торнетреск11 — Кольский полуостров12 — южный Ямал13 — восточный Таймыр14 — низовья р. Лены15 — верховья р. Колымы

35

Изменение среднегодовой температуры в бассейне Баренцева и Карского морей

(сглаженные 10-летние средние) начиная с 1435 г.Температура отсчитана от средней за 1951–1980 гг. величины

НИ

Л Г

лоб

ал

ьны

х п

роб

лем

энер

гети

ки

МЭ

И

36

Продолжительность ледового покрова морей арктического бассейна

(в сутках, среднее за 1980-1999)

НИ

Л Г

лоб

ал

ьны

х п

роб

лем

энер

гети

ки

МЭ

И

37

Изменение продолжительности ледового периода

(в сутках) для морей арктического бассейна в течение XXI столетия

НИ

Л Г

лоб

ал

ьны

х п

роб

лем

энер

гети

ки

МЭ

И

-70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0

38

Изменение продолжительности навигации

по Северному морскому пути

НИ

Л Г

лоб

ал

ьны

х п

роб

лем

энер

гети

ки

МЭ

И

39

ВЫВОДЫ

1. Солнечная активность начала снижение с беспрецедентно высокого уровня ХХ в., и после 2020 г. Солнце вступит в период глубокого минимума, который продлится до конца столетия. Соответствующее снижение солнечной постоянной эквивалентно уменьшению выбросов углерода на 215 Гт С, что в пять раз превышает объём сокращений до 2050 г., предусмотренных программой ЕС.

2. Дальнейшее повышение температуры принципиально неизбежно. Оно будет продолжаться с замедлением и достигнет в среднем по земному шару ~1,0°C к 2050 г., ~1,5°C к 2100 г., и ~2,0°C к 2150 г., а для России ~2,5°C и 4,0°C и 5,0°C соответственно.

3. Сокращение потребности в энергии в результате потепления климата составит в масштабе страны более 3 млрд. т у. т. к 2050, около 9 млрд. т у. т. к 2100, и около 17 млрд. т у.т. к 2150 г., что значительно превышает объём разведанных извлекаемых запасов нефти в России.

4. Потепление приведет к значительной деградации или исчезновению вечной мерзлоты на территории более 3,6 млн.км2 (Республика Коми, Ханты-Мансийский АО, Красноярский край, Читинская область и др.) к 2050 г. и 5,6 млн. км2 к 2150 г. На этой территории должна быть полностью заменена инфраструктура, возведенная по традиционным принципам.

НИ

Л Г

лоб

ал

ьны

х п

роб

лем

энер

гети

ки

МЭ

И

40

5. В результате потепления существенно улучшатся условия сельскохозяйственного производства:- значительно возрастут продолжительность вегетационного периода и сумма накопленных температур; - к 2050 г. на 33, а к 2150 г. на 46 млн. га или на 22% возрастет площадь земель, потенциально пригодных для возделывания сельскохозяйственных культур.

6. Значительно сократится время ледостава на внутренних водоемах и омывающих Россию морях. Продолжительность навигации на Севморпути достигнет 90 дней к 2050 и 105 дней к 2100 г. К концу столетия Баренцево и Печорское моря будут свободны ото льда круглый год и впервые станет возможным летнее трансполярное плавание. В конце следующего столетия Арктика будет полностью свободна ото льда в течение летних сезонов.

НИ

Л Г

лоб

ал

ьны

х п

роб

лем

энер

гети

ки

МЭ

И