Когда трава будет зеленее
Как томские ученые обнаружили «позеленение степей»
Если вы все еще не видите признаков глобального потепления, а участившиеся пожары, наводнения и другие экстремальные погодные явления не кажутся вам чем-то необычным, то убедить вас могут степи, вернее, то, как они меняются. Экологи и климатологи с недавних пор отмечают феномен «зеленеющих степей», который стремительно развивается на юге Сибири, в Хакасии, Тыве и других регионах. Из-за чего степи вдруг позеленели, как они теперь выглядят и чего ждать от климата в ближайшем будущем, читайте в материале «Ъ».
Фото: А. Ховалыг
Фото: А. Ховалыг
Антон Чехов оставил в литературе, наверное, самый убедительный портрет степи. Вернее, пейзаж. На нем уныло тянется бесконечно длинная дорога. Наскучивает и убаюкивает равнина с редкими холмами и далекими постройками вроде мельницы, которая, сколько ни двигайся, не отдаляется и не приближается.
«Для разнообразия мелькнет в бурьяне белый череп или булыжник; вырастет на мгновение серая каменная баба или высохшая ветла с синей ракшей на верхней ветке, перебежит дорогу суслик, и — опять бегут мимо глаз бурьян, холмы, грачи…»
Но это впечатление обманчиво. В повести Чехова степь обернулась жутко сильной грозой, до изнеможения влюбленным Константином, страшными историями деда Пантелея, ласковой графиней Драницкой и прочими яркими и новыми для Егорушки (главного героя) впечатлениями.
Однако и без всякого литературного контекста степь сумела удивить климатологов. Уже несколько лет степные районы Хакасии, Тывы, Бурятии и Монгольского Алтая аномально активно меняются и «зеленеют». И это один из признаков заметных перемен в климате.
Смещение поясов
Степь можно грубо назвать диким или некультурным полем. Это ровный и однообразный ландшафт, заселенный преимущественно злаками вроде ковыля или мятлика — пушистое и неглубокое светло-зеленое или желтоватое море трав. Им хватает того небольшого количества влаги, которое достигает степей,— биом характерен для юга Сибири и Центральной Азии, удаленной от океанов и морей. Поэтому среднегодовой уровень осадков достигает 200–300 миллиметров, ветры нечасто приносят дожди.
Редко встречаются и деревья: если их стало больше и они растут клочками, то, скорее всего, вы в лесостепи. Вообще, эта экосистема крайне разнообразна. Выделяют высокогорную степь, колючекустарную, настоящую, гобийскую (по названию пустыни Гоби), опустыненную, луговую и еще больше десятка разновидностей. И это мы не касались африканских саванн или североамериканских прерий, которые в целом синонимичны степям, но в деталях все равно другие.
В особенно засушливых районах степь соседствует с пустыней и один биом может переходить в другой. Поэтому крайне необычно видеть среди песчаных барханов кусты и молодняк деревьев, ведь сильные ветры и сухой воздух мешают распространяться такой сложной растительности. И тем не менее теперь среди тувинских дюн вполне успешно растут лиственные деревья. Экологи окрестили это явление «позеленением» степей.
«Мы в этом году ездили в Хакасию и в Тыву. Хакасия стоит зеленая — лесостепная и степная зоны должны быть желтыми, пожухшими уже в середине лета. А там зеленый травостой. Растительность еще не поменялась на луговую, но степь уже не жухнет. И практически все лето она стоит зеленая. Соответственно, появились условия для того, чтобы в степные котловины заходил лес. Особенно лиственница, она там хорошо себя чувствует. Так идет смещение поясов растительности, которое заметно в этих регионах, в Тыве в том числе»,— говорит Сергей Кирпотин, доктор биологических наук, профессор, директор Центра Bio-Clim-Land ТГУ.
Атмосферная «поломка»
Фото: А. Ховалыг
Фото: А. Ховалыг
Впервые термин «позеленение» к степям применили в 2021 году — до этого так характеризовали трансформацию Арктики и тундры. Тогда в ноябре журнал Ambio выпустил номер, целиком посвященный изменениям окружающей среды в Сибири. Одну из статей написали российские исследователи, где, между прочим, коротко описали феномен «зеленеющей степи» и возможные причины, которые эти изменения вызвали. Тогда эти данные были феноменальными и потому нуждались в анализе: неясно ведь, надолго ли закрепится тенденция.
«Тренд стал устойчивым. Во всех сухих регионах — в Монголии, Туве, Хакасии и, я думаю, в Бурятии — резко поменялся характер выпадения осадков. Если раньше осадки в степной зоне были в виде слабых, моросящих дождей, которые нередко испарялись, не долетая до поверхности — поэтому количество испарений в степной и даже полупустынной зоне превышает количество осадков,— то сегодня там идут ливни и порой даже тропические. Мы это видели и железобетонно подтвердили»,— говорит Сергей Кирпотин.
Причин у этих трансформаций несколько. В некоторых горных регионах — например, в Туве — на высоте до двух километров встречается многолетняя мерзлота. В разных зонах залегания ее мощность разная: от пяти метров в котловинах до 300 в горах. Из-за общего потепления климата и участившихся пожаров мерзлота подтаивает и талая вода стекает к подножиям степных котловин. Почва увлажняется, а вслед за этим открывается ниша для луговых трав и лиственных деревьев.
Некоторые степные районы «зеленеют» в результате изменений в землепользовании. В СССР эти территории активно распахивались и отдавались под пастбища. Но после распада советской системы пахотные площади резко сократили: по некоторым данным, в современной России не используется и трети прежних территорий. А раз они заброшены, то туда без труда заходит лес. Но эти превращения естественны, климат на это не влияет. Куда больший вклад вносит недавно обнаруженная «поломка» в движении воздушных масс.
«Глобальное изменение климата, или так называемое глобальное потепление, привело к мощнейшей перестройке основных атмосферных потоков. Заметно ослабевает атлантический перенос воздушных масс — он блокируется. На определенных территориях уже не на неделю-две, а на полтора-два месяца образуется область высокого давления, антициклоны, которые блокируют воздух с Атлантики. Но массам надо куда-то уходить, поэтому они обходят эти блокировки по краям, и холодный воздух с Арктики движется по меридиану на юг. Там он встречается с перегретым воздухом юга Сибири или Монголии, и в зонах столкновения происходят экстремальные погодные явления — например, тропические ливни»,— объясняет Сергей Кирпотин.
Стремительный лес
Специалисты называют этот феномен открытием, потому что он противоречил прошлым климатическим моделям. Согласно сценарию 2022 года и более ранним прогнозам, степные районы будут опустыниваться, их аридизация усилится, а в Республике Тува ожидали кратное расширение степей и полупустынь. Но вместо этого исследователи сталкиваются с необычно сильными дождям и с молодыми деревьями, когда приезжают в регион.
«Обрисую на примере уникального песчаного массива на западе Тувы. По рассказам местных, в последние годы по барханам активно расселяется тополь лавролистный (Populus laurifolia), нехарактерный вид для этой местности. Визуально более 90% популяции представлены молодыми особями высотой до восьми метров. Тополя растут в ложбине стока, там они повыше, или по вершинам гребней, там средняя высота два-три метра. И такое “облесение” указывает, что в последние десятилетия увеличивается количество поступающей влаги»,— говорит кандидат географических наук, доцент Тувинского госуниверситета Алдынай Ховалыг.
Вместе с новыми растениями в степь заходят и новые животные, фауна трансформируется. Котловины, которые по верхам теперь гораздо зеленее, чем раньше, колонизируют лесные виды вроде малых лесных мышей, хомячков и прочих грызунов и семяноедов. Закономерным образом из засушливых районов уходят пустынные животные: исследователи фиксируют сокращение горных полевок, тушканчиков и других степных зверей.
«Позеленение», или, как это еще называют, «олуговение» степей, выражается в том, что некоторые участки заселяют влаголюбивые виды. И в целом это нормальный процесс, никакой катастрофы, ведь травы легко приспосабливаются к таким трансформациям. Отличие в том, что обычно оно длится столетиями и происходит плавно. А новые наблюдения говорят про чрезвычайно стремительное «позеленение» степей.
«Скорость происходящих изменений просто феноменальна. В этом смысле нынешнее потепление сильно отличается от всех предыдущих климатических изменений своей невероятной скоростью и тем, что идет перестройка атмосферных потоков. Если раньше климат менялся и считалось, что в геологическом смысле это происходило быстро, все равно они длились порой тысячелетиями. Это очень серьезно, потому что драматизм событий будет только нарастать. Климат — сложная система, которую трудно прогнозировать, процессы могут пойти как в одну, так и в другую сторону. И тогда фильм “Послезавтра” вполне реален. Он, кстати, был основан на прогнозах ведущих климатологов»,— подчеркивает Сергей Кирпотин.
Нервный, истеричный…
Фото: С. Кирпотин
Фото: С. Кирпотин
Зрители фильма-катастрофы «Послезавтра», возможно, помнят сцены снежной бури в Индии, разрушительных торнадо посреди Лос-Анджелеса, затопленного Манхэттена и других сокрушительных последствий изменений климата. Конечно, авторами кино двигала энергия творческого заблуждения, поскольку новый ледниковый период так и не наступил. Но не стоит игнорировать его внезапность и стремительность — мир «Послезавтра» оледенел за считаные дни. Не так быстро, но тем не менее удивительно лихо изменились и степи — «позеленели» за 10–15 лет.
Атмосферные блокировки, которые считают причиной этих трансформаций, вызвали смог в Москве в 2010 году. Тогда же целый месяц в столице стояла аномальная жара, а в Подмосковье горели торфяники. Из-за смога, усугубившегося высокой температурой, особенно плохо пришлось старикам, астматикам и людям с заболеваниями верхних дыхательных путей. В одной Москве Минздрав зафиксировал рост смертности в полтора или два раза, в пиковые недели — более 150%, а в регионах европейской России избыточная смертность достигала десятков тысяч человек.
«В 5–8 тыс. м над поверхностью дуют потоки воздуха с высокой скоростью, в которых формируются гигантские изгибы (волны Россби). Они управляют погодными системами: в этой атмосферной реке возникают гребни и ложбины, а у поверхности земли — области высокого и низкого давления. Когда амплитуда волны значительно увеличивается, они могут замедляться или останавливаться, и тогда у земли и на несколько километров вверх возникает обширный устойчивый антициклон, блокирующий западный перенос. В результате в одних районах подолгу стоит жара или мороз, в то время как в соседних районах выпадают продолжительные или даже экстремальные осадки. И прогнозирование этих гребней или ложбин пока очень сложная задача»,— объясняет доцент кафедры метеорологии и климатологии ТГУ Марина Волкова.
Сама блокировка зональной циркуляции, согласно исследованиям, длилась около двух месяцев. Ответственность за возникновение блокирующих антициклонов возложили на человека: моделирование новой циркуляции показало, что потепление, вызванное увеличением количества углекислого газа в атмосфере, продлило время жизни блокировок.
В докладе Росгидромета об особенностях климата на территории РФ за 2023 год говорится, что в прошлом году зафиксировано 1191 опасное явление, годом ранее — 976, а своего максимума с 2008 года опасные погодные явления достигли в 2022-м: в России их зафиксировали 1205. В целом картина распределения выглядит нормальной, числа то растут, то падают, но за период 1996–2023 годов количество опасных метеорологических явлений выросло с 206 до 642 (это рекорд), то есть более чем втрое. Причем за прошлый год самыми частыми были сильные осадки, сильный ветер и заморозки. Это может быть связано как с климатической «нервозностью» (иногда такие метания называют истеричностью), которая будет нарастать, либо с тем, что в последние годы улучшились методы регистрации, стало больше станций наблюдения и так далее.
«Одна из версий, почему меридиональный перенос усилился, состоит в том, что теплеет Арктика, температурная разница между севером и югом уменьшается, вместе с этим уменьшается и разница давления и снижается скорость зонального переноса. Возникающие блокирующие антициклоны распространяются на всю тропосферу, занимают площадь в тысячи километров и могут существовать по несколько недель. По статистике видно, что продолжительность блокировок увеличивается, но период инструментальных наблюдений короткий»,— добавляет Марина Волкова.
… и непредсказуемый
Фото: С. Кирпотин
Фото: С. Кирпотин
На фоне общего тренда к потеплению в отдельных районах Евроатлантического региона наблюдают сильные морозы зимой и жару с засухами летом (что случилось в Москве), ведь над поверхностью подолгу нет облаков, а следовательно, и осадков. Поэтому не стоит сводить климатические изменения только к потеплению. Общий нагрев атмосферы ломает сложившийся баланс внутри такой сложной системы. И это закономерным образом вызывает все больше бурь, засух, ливней, морозов и остального.
«Климат становится непредсказуемым, специалисты называют это “нервозностью” или “истеричностью”. И главное — не повышение температур, а, например, что в августе в Оймяконе выпал снег, что в Бурятии прошли мощные ливни, нехарактерные для этого региона. Поэтому главный признак глобального потепления — резкое возрастание количества экстремальных погодных и природных явлений. Но пока это метеорология, об изменении климата мы можем говорить, если период устойчивых трендов длится не менее 30 лет. А мы наблюдаем его относительно недавно. Но тренд очень устойчивый»,— добавляет Сергей Кирпотин.
Степи, как мы уже выяснили, переходный и довольно пластичный биом. Это не устойчивая экосистема вроде леса или пустыни. Поэтому степь так быстро отреагировала на усиление меридионального переноса. Тем же можно объяснить и сокращение тундровых территорий, которые, согласно некоторым исследованиям, могут исчезнуть через несколько столетий.
«Степи в Туве очень разнообразны и развиты везде: в котловинах, в горах и высокогорьях. Поэтому, я думаю, степь есть и будет. А ход трансформации можно смоделировать и направить в “нужное русло”, чтобы ответная реакция среды была оптимальной как для самой природы, так и для человека. Прогнозируемый климат в Сибири к концу века будет значительно мягче, поэтому теоретически можно расширить территории возможного возделывания агрокультур, чтобы обеспечить продовольственную безопасность»,— размышляет Алдынай Ховалыг.