8130
2 ноября 2023
Паоло Сорбелло, фото Алмаса Кайсара

Обмеление Каспийского моря сказывается на состоянии глобального климата

Беседа климатолога и гидролога о состоянии Каспийского моря

Обмеление Каспийского моря сказывается на состоянии глобального климата

В 2023 году в экологической повестке стала чаще звучать тема обмеления Каспия. Власть поговорила с двумя ведущими специалистами по водным ресурсам и климату в Каспийском регионе Сифаном Кориче из Университета Бейлора (Техас, США) и Вадимом Япиевым из Назарбаев Университета в Астане о причинах падения уровня воды в море и последствиях для регионального и глобального климата.

Исследователи считают важным рассматривать Каспий как часть более крупной экосистемы, охватывающей весь бассейн реки Волги и другие водоемы. Ряд научных исследований показывает, что снижение уровня воды в море продолжается, в ближайшие десятилетия оно составит от пяти до семи метров. Это окажет огромное влияние на северную часть Каспийского региона и может негативно сказаться на экологии и условиях жизни, особенно на казахстанском участке моря.

Кориче и Япиев также подчеркнули важность регионального и глобального мониторинга крупных озер, поскольку их влияние на мировой климат сильно недооценивается.

Япиев: Доктор Кориче, начните, пожалуйста, с описания бассейна Каспийского моря.

Кориче: Каспийское море является крупнейшим в мире бессточным озером, однако его название часто вызывает путаницу. Поэтому звучат вопросы о том, к какому типу водоемов его следует относить – к морю или к озеру. Его можно охарактеризовать как «озеро с заметной степенью солености». На протяжении многих дней и тысячелетий уровень воды в этом огромном водоеме подвергался значительным колебаниям. Эти колебания имеют серьезные последствия, влияя на жизнь прибрежного населения и оказывая воздействие на развитие промышленности в различных секторах — от рыболовства до нефтяной промышленности. Изменения в Каспийском море, особенно в его мелководной северной части, чреваты последствиями для прибрежных сообществ и сохранения небольшой среды на краю озера. Эта часть озера уязвима как к климатическим, так и к антропогенным воздействиям, что вызывает особую озабоченность Казахстана, поскольку более трети прибрежной территории в северной мелководной части относится к его юрисдикции.

Можно попытаться сравнить северную часть Каспия с Аральским морем, которое за последнее столетие пережило резкое высыхание. Хотя Каспийское море, вероятно, не подвергнется высыханию в тех же масштабах, что Аральское, мы все равно должны быть обеспокоены его северной частью.

Колебания уровня Каспийского моря уникальны по своей природе, а их эволюция сложна: уровень воды в разные временные отрезки колеблется от десятков до сотен метров под влиянием различных факторов и экологической обстановки в его замкнутом бассейне. На современные колебания уровня воды в Каспийском море, помимо долгосрочных изменений, основное влияние оказывают изменения в бассейне реки Волги, на долю которой приходится более 80% стока и испарения в самом озере. Кроме того, значительную роль играют антропогенное вмешательство и приливы, причем приливы приводят к существенным изменениям в диапазоне от нескольких сантиметров до примерно 4 метров в течение нескольких дней или недель, что может создать значительные проблемы для строительства промышленной инфраструктуры и других экосистемных услуг.

Япиев: Известно, что сток Волги обеспечивает поступление около 80% воды в Каспийское море. И в советский период строительство плотин способствовало снижению уровня Каспия. Однако затем уровень снова вырос, и этой тенденции не хватает научного объяснения. В новой работе Саманты Петч и других ученых утверждается, что накопление воды в бассейне Каспийского моря в первую очередь вызвано изменением количества осадков. Как объяснить эту тенденцию? Связана ли она с изменением климата? Усугубляется ли она из-за препятствий вроде плотин и других объектов инфраструктуры? Можем ли мы точно определить основные причины такого изменения количества осадков?

Кориче: Изменения в режиме выпадения осадков в районе бассейна Волги оказывают существенное влияние на Каспийское море. Кроме того, к серьезным последствиям привело строительство плотин, предназначенных в первую очередь для улучшения ирригации. Эти плотины не только перенаправляют водные потоки, но и увеличивают скорость испарения. Поскольку Каспийское море является замкнутым бассейном, не имеющим выходов, скорость испарения играет огромную роль в регулировании колебаний уровня воды.

Плотины в советское время строились постепенно, что привело к отложенным последствиям для Каспийского моря. После того как строительство плотин завершилось, наметилась отчетливая тенденция «естественной» изменчивости. Для того чтобы заметить изменения циркуляции атмосферы, может потребоваться время, поскольку речь идет о большом бассейне, который охватывает различные климатические зоны. В настоящее время значительную роль играет и антропогенная практика добычи воды, которая усиливает отклонения от естественной изменчивости.

Сифан Кориче

Япиев: Связана ли добыча воды в основном с деятельностью человека? Другими словами, каково влияние антропогенной добычи?

Кориче: Каспийское море является трансграничным водосбором, поэтому трудно точно определить долю воды, которая добывается для бытовых или промышленных целей. Существуют некоторые оценки, но совокупное воздействие, безусловно, является антропогенным [рис. 1 ниже]. Несмотря на то, что, по имеющимся данным, это воздействие ниже естественной изменчивости, отсутствие согласованных стратегий управления со стороны прибрежных государств в конечном итоге негативно сказывается на колебаниях уровня воды.

Рисунок 1. Данные по добыче воды (WE) по отношению к уровню Каспийского моря (CSL). S. Koriche et al., Environmental Research Letters, 2021.

Япиев: Расчеты показывают, что испарение оказывает большее влияние на колебания уровня воды в Каспийском море, чем изменение количества осадков. А если мы посмотрим на Великие озера в Северной Америке, то здесь колебания и изменения климата оказывают большее влияние, чем прямое антропогенное воздействие в результате использования земель и добычи воды. В последнее время мы наблюдаем повышение уровня воды в Великих озерах. Может ли быть так, что потепление Арктики и связанное с этим изменение количества осадков также оказывает влияние на бассейн Волги и Каспийское море?

Кориче: Ваша гипотеза верна. И хотя это сложная система, не позволяющая списать изменчивость на одну причину, влияние блокирования со стороны Уральского хребта на циркуляцию атмосферы было заметным.

Япиев: Этому способствует и длительная засуха в Западном Казахстане, особенно при снижении стока реки Урал.

Кориче: Здесь необходимо учитывать скорость переноса влаги на восток, через огромную территорию Казахстана. Это явление можно связать со снижением уровня воды в бассейне озера по мере миграции влаги. Кроме того, необходимо учитывать явление над-озерного испарения [испарение непосредственно над поверхностью озера — .В], которое компенсирует все поступления с водосборной площади и осадки в области моря. В долгосрочной перспективе можно ожидать снижения уровня воды в Каспийском бассейне, что является противоположной тенденцией по сравнению со средним повышением уровня мирового океана.

Набережная Актау, фото Алмаса Кайсара

Япиев: Как, согласно вашим исследованиям, Каспийское море влияет на глобальный климат?

Кориче: Размеры Каспийского моря за последние столетия и тысячелетия значительно менялись под влиянием различных факторов, в том числе и климатических. В нашем исследовании мы использовали современную климатическую модель, в которой задавали различные размеры Каспийского моря, чтобы изучить, как меняется климат при увеличении его площади. В результате проведенного исследования было установлено, что с увеличением площади Каспия происходят существенные изменения в региональном водном балансе атмосферы. Испарение над морем увеличивается с увеличением его площади, в то время как количество осадков над юго-западной частью Каспийского моря возрастает. Увеличение площади Каспия приводит к снижению летних и повышению зимних температур воздуха. Эти изменения распространяются на восток, приводя к увеличению количества летних осадков в Центральной Азии и потеплению в северо-западной части Тихого океана с уменьшением количества зимнего морского льда. Полученные нами результаты свидетельствуют о том, что изменение размеров Каспийского моря оказывает существенное влияние на климат, и это необходимо учитывать при моделировании климата, в том числе в сценариях прошлого и будущего.

Следует отметить, что Каспийское море может оказывать влияние и на климат Северного полушария. Изменение притока влаги в Центральную Азию может создавать обратную связь, влияющую на гидроклимат Каспийского моря.

Вадим Япиев

Япиев: Сейчас общественность рассматривает снижение уровня воды как драматическое изменение, но анализ более длительного геологического периода позволяет нам взглянуть на ситуацию шире. Вы рассматривали четвертичный период, то есть то, как изменился бассейн за последние 2,6 млн. лет.

Кориче: Сегодня Каспийское море является самостоятельным озером, но когда-то оно было частью более крупного водоема, известного как Паратетис. Ряд событий, включая геологические изменения и тектонические сдвиги, привел к его отделению от других бассейнов, которые сегодня занимают Черное и Средиземное моря. В отличие от Черного моря, Каспийское море оказалось изолированным от окружающей морской среды, что и привело к его современной конфигурации.

Однако так было не всегда. Было время, когда существовала связь с морской средой, что отражалось на флоре и фауне. Такие культовые виды, как осетр, а также различные рыбы и моллюски, испытали глубокое влияние этих исторических циклов соединения и разъединения с морской средой. Эти колебания экологических условий сыграли решающую роль в формировании уникальной экосистемы Каспийского моря.

Рисунок 2. Прогнозируемая площадь Каспийского моря в XXI веке на основе CMIP6 (выборка). S. Koriche et al., Environmental Research Letters, 2021.

Забегая вперед: мы изучали, что произойдет в будущем при нынешнем антропогенном воздействии, а также при прогнозируемом климате. Исторически влияние изменений климата и антропогенной добычи воды из бассейна Каспийского моря оказывало существенное воздействие на колебания уровня Каспия. Начиная с первого значительного антропогенного воздействия в 1950-х годах, уровень Каспия понизился не менее чем на 1,5 м. Это огромная величина, особенно если применить ее на будущее и соединить с фактором изменения климата. Согласно нашим моделям, мелководная северная часть Каспийского моря, глубина которой составляет в среднем 6 м, к концу XXI века находится под явной угрозой высыхания. Это приведет к серьезным последствиям для биоразнообразия, экосистем, экономики и геополитической ситуации в окружающих странах.

В научном сообществе существует единодушное мнение, что Каспийское море постоянно испытывает снижение уровня воды [рис. 2]. Любые кратковременные колебания уровня воды в ближайшие десятилетия не стоит воспринимать как свидетельство того, что это снижение прекратилось. Именно поэтому необходимо выработать согласованный подход по определению прав на воду и распределению квот для бытовых и промышленных целей. Необходимы коллективные, региональные и глобальные усилия, учитывающие сложную взаимосвязь между влиянием Каспийского региона на глобальное изменение климата и наоборот.

Запуск глобального проекта по мониторингу крупных озер позволит получить ценные сведения об их влиянии на региональные водные бюджеты соседних стран, что поможет принимать более обоснованные решения и внедрять методы устойчивого управления.