От кроссовок до водки: как углекислый газ становится ресурсом для производства
Почему CO2 становится ресурсом?
Хорошая новость заключается в том, что технологии по улавливанию CO2 уже существуют. И если улавливание из труб высокоэффективно благодаря высокой концентрации газа, то улавливание из воздуха не требует привязки к конкретным объектам. Но что делать с полученным газом дальше?
В 1977 году итальянский химик Чезаре Маркетти предложил складировать запасы CO2 на дне океанов. Тогда для этого не было подходящих технологий, но сегодня это не только возможно, но и практикуется (как и захоронения в земле, наподобие ядерных отходов). Проблема в том, что таким образом мы просто откладываем решение на неизвестный срок. Можно также использовать газ для повышения добычи нефти и угля — это даже выгодно. Но, опять-таки, это лишь повторное использование газа, который вновь возвращается в атмосферу. Более того, такой подход противоречит целям Парижского соглашения — ведь добыча углеводородов при этом увеличивается, а не сокращается.
Но есть еще одно решение: производить из углекислого газа разнообразные материалы и товары. Безусловный плюс этого подхода — негативная эмиссия и полное исключение CO2 из круговорота веществ в природе. Так что же производят из углекислого газа? Давайте разберемся.
https://ecosphere.press/2021/12/06/pojmaj-menya-esli-smozhesh-kak-rabotayut-tehnologii-zahvata-i-hraneniya-ugleroda/Первые попытки
В 2015 году учеными из университета Джорджа Вашингтона была представлена технология по изготовлению из углекислого газа углеродного волокна и нанотрубок. Вообще этот ультрапрочный и легкий материал, устойчивый к высоким температурам и обладающий высокой силой натяжения, производится еще с конца XIX века, но традиционными способами изготавливать его очень дорого. При этом он активно используется в строительстве, промышленности, медицине, авиа- и машиностроении.
Неудивительно, что разработка ученых по изготовлению углеродного волокна из CO2 была названа «Алмазами с неба». Для процесса требуются только парниковый газ, от которого мы так хотим избавиться, и энергия солнца. Себестоимость в итоге составляет порядка 1000 $ за тонну материала. Сейчас внедрением технологии занимается компания C2CNT, основанная профессором Стюартом Лихтом, разработчиком этого метода. Компания ставит перед собой амбициозные задачи по извлечению CO2 из атмосферы и массовому внедрению своего углеродного волокна.
Дом из углекислого газа
Еще один материал, который человечество может производить из углекислого газа — это абсолютно незаменимый в строительстве бетон. Если для производства традиционного бетона используется известняк, запекаемый в специальных печах при огромной эмиссии CO2 (порядка 8% от всех антропогенных выбросов), то в случае с бетоном из углекислого газа процесс противоположный: углекислый газ не выбрасывается, а наоборот, становится частью изготовленного материала. Такой материал более твердый, прочный, долговечный и, что немаловажно, более дешевый.
Еще один плюс этой технологии — для нее необязательно строить новые предприятия, а достаточно модернизировать уже существующие. Сейчас экологичный бетон пытается внедрить в строительстве канадская компания Carbon Upcycling Technologie, но в целом подобных предприятий насчитывается более десятка.
В принципе, из экологичного бетона и материалов на основе углеродного волокна можно без особых проблем построить дом, но для комфортной жизни мало голых стен и потолка.
Помимо бетона, нам очень сложно представить жизнь без пластика, хоть ученые и бьют тревогу по поводу пластикового загрязнения не первый год, а при производстве полимеров используются большие объемы ископаемого топлива. Но пластик тоже можно производить из улавливаемого из воздуха CO2.
Процесс этот непростой, в нем участвуют микроорганизмы, перерабатывающие углекислоту в биомассу, и сложные катализаторы. Но в перспективе он может оказаться значительно дешевле традиционного способа благодаря доступности основного компонента — углекислого газа. Уже сейчас эти технологии внедряют Ford (первый из автопроизводителей), IKEA, Econic и многие другие.
К «зеленому» будущему на углекислой тяге
Но и это далеко не все. Следующее на очереди — топливо. В принципе, способ производства бензина из углекислого газа известна с начала XX века, но он требует высоких температур и давления, а значит, весьма энергозатратен. Тем не менее, прогресс не стоит на месте.
В Германии еще несколько лет назад было открыто небольшое производство бензина из CO2. Пока что конечный продукт выходит несколько дороже, чем получаемый из ископаемого топлива, но производители уверены, что развитие технологий, наращивание объемов и изменение налоговой политики могут изменить эту ситуацию.
С другой стороны, новейшие разработки, например, японских ученых дают возможность изготавливать топливо значительно проще и дешевле при помощи нетепловой плазмы. Также существует технология производства из углекислого газа метанола, используемого как в качестве топлива, так и в других областях — например, для производства все тех же пластмасс.
Кроссовки, еда и даже… водка
Строительные материалы, пластик, различные виды топлива… На этом возможности по превращению парникового газа в полезные предметы не заканчивается! Выпускающий спортивную обувь швейцарский бренд On выпускает обувь, все компоненты которой сделаны исключительно из извлеченного из воздуха углекислого газа.
Стоимость производства этой пробной пары составила около миллиона долларов.
Тем временем базирующаяся в США фирма Air Company, уже продает парфюм, санитайзеры и — неожиданно! — водку, произведенные из углекислого газа. Для изготовления одной бутылки водки необходимо 0,2 м3 CO2 — так что теперь можно даже выпивать с заботой об атмосфере. К тому же, в такой водке нет никаких вредных примесей, вроде сивушных масел. И хотя цена продукта пока что довольно высока (65–80 долларов на сайте компании), кажется, что виной тому лишь ограниченность масштабов производства.
Из углекислого газа — а точнее из воздуха, содержащего CO2 — можно производить даже еду. Ученые из Лаппеенрантского технологического университета разработали довольно простую технологию изготовления питательной смеси в прямом смысле слова из воздуха. Смесь газов, которой мы дышим, содержит в себе все те же элементы, из которых состоит любой белок — азот, углерод, водород и кислород. Так что для производства еды нужно только электричество, с помощью которого молекулы в газах разбиваются на составные части, и немного бактерий, перерабатывающих все это в белки, жиры и углеводы.
Расчетная мощность завода, строящегося сейчас в Финляндии связанной с университетом компанией Solar Food, составляет 1 миллион тонн смеси в год, что может обеспечить едой 5 миллионов человек. Поскольку стоимость производства зависит только от стоимости электроэнергии и не требует ни доступа к воде, ни плодородных (да и любых других) почв, производство можно развернуть абсолютно в любом регионе. Эта технология способна внести свой вклад в решение проблемы голода (от которого на данный момент страдает порядка 9 процентов населения).
Полученный продукт по вкусу и консистенции похож на обычную пшеничную муку. Возможно, это не слишком привлекательно с гастрономической точки зрения, но зато его можно использовать в качестве основы для производства огромного разнообразия продуктов. К тому же, у смеси неплохой химический состав: 50–60 % белка, 20–25 % углеводом и 5–10% жиров.
Российские разработки
А что же в России? Хотя в отечественных научных центрах, например, в Новосибирске, и ведутся разработки в области производства из CO2, практического применения они пока не находят.
Сейчас речь идет только о планах по улавливанию углекислого газа нефтегазовыми компаниями и его захоронении (вероятно, в Западной Сибири) или использовании для увеличения добычи ископаемого топлива. Например, Роснефть собирается запустить пилотный проект по улавливанию углекислого газа к 2028 году. А потенциал улавливания углерода в России, по оценкам специалистов, составляет больше 1 миллиарда тонн. И все эти тонны можно было бы использовать для производства, не отставая от других стран.
Что дальше?
Согласно данным, представленным учеными из Мичиганского университета, переработка углекислого газа в промышленных масштабах способна сократить мировую эмиссию CO2 на 10 %. Конечно, одного этого недостаточно, чтобы остановить глобальное потепление: главным способом борьбы с ним все равно должно оставаться сокращение выбросов. Но вместе с другими мерами использование углекислого газа как сырья для производства других продуктов может помочь нам не превратить нашу планету в «Необитаемую Землю».
Posted in Взгляд, Климат, Наука, Технологии by Экосфера with comments disabled.
Виноград для шампанского начали собирать раньше срока из-за жары и засухи
Причиной стали жара и засуха, которые ускорили созревание ягод и одновременно создали новые риски для качества и урожайности винограда.
Некоторые виноградари начали сбор еще раньше. Производитель из коммуны Монтгё 6 августа получил специальное разрешение на досрочный сбор — это стало самой ранней датой начала уборки во всей Шампани. Анализы показали, что кислотность его винограда быстро снижалась, поэтому ждать было рискованно.
Жаркая погода ускоряет созревание ягод и повышает содержание в них сахара. Для производства шампанского это проблема: напитку необходима определенная кислотность, которая формирует его характерный свежий вкус. При слишком быстром созревании винограда сохранить необходимый баланс становится сложнее.
При этом нынешний сезон оказался тяжелым не только из-за жары. По данным Комитета Шампани, около 30% урожая уже было потеряно из-за весенних заморозков. Последовавшие засуха и высокие температуры дополнительно снизили урожайность. У некоторых производителей грозди оказались почти на 30% легче обычного.
Ранний сбор становится частью долгосрочного климатического тренда. По оценке агроклиматолога Сержа Зака, за последние 50 лет даты сбора винограда во французских винодельческих регионах в среднем сдвинулись примерно на 21 день раньше. При этом меняется не только время созревания: повышение температуры влияет на весь жизненный цикл виноградной лозы.
Виноделы уже адаптируются к новым условиям. Производители используют запасы вина предыдущих урожаев, чтобы компенсировать потери, а также рассматривают более устойчивые сорта винограда и методы сохранения влаги в почве.
Изменение климата влияет и на географию виноделия. Южная Англия с ее меловыми почвами и более прохладным климатом сегодня становится привлекательной для производителей, поскольку условия там напоминают те, которые несколько десятилетий назад были характерны для Шампани. Французские дома Taittinger и Pommery уже инвестировали в британские виноградники.
Для шампанского потепление может означать не просто более ранний сбор урожая, а постепенное изменение самого характера напитка. По словам виноделов, при дальнейшем повышении температуры вина могут становиться более теплыми и крепкими, теряя часть легкости и свежести, традиционно характерных для шампанского.
Posted in В мире, Климат, Сельское хозяйство, События by Экосфера with comments disabled.
Глобальное потепление перешло на более высокую скорость
К такому выводу пришли исследователи Потсдамского института исследований воздействия климата (PIK) Грант Фостер и Стефан Рамсторф. Они проанализировали пять независимых наборов данных о глобальной температуре — NASA, NOAA, HadCRUT, Berkeley Earth и ERA5.
Главная сложность заключалась в том, что температура Земли меняется не только из-за долгосрочного накопления парниковых газов. На нее влияют природные факторы, в том числе явления Эль-Ниньо, вулканические извержения и изменения солнечной активности. Они могут временно ускорять или замедлять потепление и маскировать долгосрочную тенденцию.
Исследователи статистически исключили влияние этих факторов из температурных рядов. После этого во всех пяти наборах данных обнаружилось ускорение потепления, причем вероятность того, что оно связано лишь со случайными колебаниями, оказалась ниже 2%. Иными словами, исследователи получили более чем 98%-ную статистическую уверенность в наличии изменения скорости потепления.
Ускорение начало проявляться примерно в 2013–2014 годах, а сдвиг стал статистически отчетливым около 2015 года. При этом 2023 и 2024 годы остаются двумя самыми теплыми годами за всю историю инструментальных наблюдений даже после учета природных факторов.
Авторы подчеркивают, что их работа показывает сам факт изменения скорости потепления, но не устанавливает его конкретную причину. Полученный результат, однако, не противоречит климатическим моделям: они допускают периоды, когда темпы потепления временно увеличиваются.
Исследователи также оценили возможные последствия сохранения нынешней скорости потепления. Если темп последних десяти лет продолжится, долгосрочное превышение уровня 1,5 °C относительно доиндустриального периода может произойти до 2030 года. При этом один или несколько отдельных лет выше отметки 1,5 °C сами по себе не означают, что температурный порог Парижского соглашения окончательно пройден: речь идет о долгосрочном среднем потеплении.
Исследование опубликовано в журнале Geophysical Research Letters.
Posted in В мире, Климат, События by Экосфера with comments disabled.
Самый тёплый июль в истории России совпал с рекордной жарой в США и Европе
Особенно высокие температуры наблюдались на востоке Приволжского округа, Урале и в Сибири.
Сильная жара затронула и российскую Арктику. В начале августа на метеостанции Оленёк в Якутии температура достигла 32,7 °C — примерно на 10 °C выше климатической нормы. На станции Шелагонцы 1 августа воздух прогрелся до 33,9 °C, что стало рекордом для августа в этой точке. При этом абсолютные максимумы на обеих станциях не были превышены.
Арктика нагревается быстрее планеты в среднем. Один из механизмов этого процесса — сокращение площади морского льда: открытая вода поглощает больше солнечной энергии, чем светлая ледяная поверхность, что дополнительно ускоряет потепление. Этот эффект называют положительной обратной связью «лёд — альбедо».
Рекордная жара наблюдалась и в других частях Северного полушария. В США июль стал самым тёплым месяцем за весь ряд надёжных наблюдений, который начинается в 1895 году: средняя температура в континентальной части страны оказалась на 1,8 °C выше среднего значения XX века. В течение месяца США пережили три крупных эпизода экстремальной жары.
Западная Европа пережила самый тёплый период июня–июля за всю историю наблюдений. Сочетание жары и засухи способствовало распространению лесных пожаров, снижению влажности почвы и уменьшению речного стока. Низкий уровень воды уже создавал проблемы для водоснабжения, орошения и работы электростанций.
При этом июль 2026 года не стал однозначно самым жарким июлем на всей планете. По данным европейской климатической службы Copernicus, глобальная температура приземного воздуха была всего на 0,01 °C ниже показателя июля 2024 года, поэтому два месяца считаются практически одинаково тёплыми и занимают второе место среди самых жарких июлей. А вот средняя температура поверхности океана за пределами полярных областей в июле 2026 года достигла нового рекорда для этого месяца, превысив прежний максимум 2023 года.
Таким образом, июль 2026 года стал очередным месяцем, когда экстремальное тепло одновременно проявилось в разных регионах мира. Наиболее показательно не только количество отдельных температурных рекордов, но и их сочетание с засухой, снижением речного стока, лесными пожарами и необычно высокой температурой океана.
Posted in В мире, В России, Земля, Климат, События by Экосфера with comments disabled.
Каждый второй вид перелётных птиц в мире сокращается
51% видов перелётных птиц в мире имеют сокращающиеся популяции. К такому выводу пришли авторы крупного международного обзора, опубликованного в журнале Nature Reviews Biodiversity. Исследователи проанализировали данные о состоянии, угрозах и охране мигрирующих птиц и показали, что снижение численности происходит во всех основных регионах мира.
Перелётные птицы особенно уязвимы потому, что в течение года используют несколько разных экосистем. Для размножения они могут прилетать в Арктику, затем останавливаться на пути миграции в Центральной Европе или Центральной Азии, а зимовать в Африке или Южной Азии. Если исчезает или ухудшается хотя бы одно из этих мест, под угрозой оказывается вся популяция.
Главные угрозы связаны с изменением и потерей местообитаний, изменением климата, применением пестицидов, распространением инвазивных видов, болезнями и гибелью птиц при столкновениях с инфраструктурой. Для перелётных видов эти факторы могут действовать сразу на нескольких этапах годового цикла и в разных странах.
Особенно важно, что большая часть жизни перелётных птиц проходит за пределами охраняемых природных территорий. Поэтому создание заповедника в одном месте не всегда решает проблему: необходимо сохранять связанные между собой места размножения, остановок во время миграции и зимовки. Авторы обзора предлагают перейти к стратегиям, которые учитывают весь годовой цикл жизни конкретных видов.
Учёные отмечают, что возможности для такого мониторинга быстро растут. Спутниковые и другие системы слежения позволяют отслеживать маршруты отдельных птиц, акустический мониторинг с использованием алгоритмов искусственного интеллекта — фиксировать присутствие видов, а данные наблюдений граждан помогают оценивать изменения численности на больших территориях.
Ситуация, однако, не означает неизбежного исчезновения перелётных птиц. Исследователи приводят примеры успешного восстановления популяций водоплавающих, журавлей, куликов и хищных птиц. По их мнению, ключевая проблема сегодня не столько в отсутствии научных методов, сколько в необходимости координировать охрану мигрирующих видов между странами и одновременно защищать все важные участки их маршрутов.
Перелётные птицы важны не только как индикаторы состояния экосистем. Они участвуют в регулировании численности насекомых, распространении семян, опылении растений и поддержании пищевых цепей. Поэтому их сокращение отражает более масштабные изменения в экосистемах, через которые проходят миграционные пути.
Posted in Биоразнообразие, В мире, Климат, События by Экосфера with comments disabled.
Обмеление европейских рек начинает угрожать промышленности и энергетике
Низкая вода уже ограничивает грузовые перевозки, повышает стоимость логистики и создаёт проблемы для предприятий, которым реки нужны не только для доставки сырья, но и для охлаждения оборудования.
Рейн — один из ключевых внутренних водных путей Европы. Он связывает промышленные районы Германии с портом Роттердам и используется для перевозки химического сырья, нефтепродуктов, угля, металлов и сельскохозяйственных грузов. При снижении уровня воды суда вынуждены уменьшать загрузку, чтобы не сесть на мель. Часть грузов приходится переводить на железные дороги и автотранспорт, что увеличивает расходы и создаёт дополнительную нагрузку на наземную инфраструктуру.
В конце июля уровень воды на измерительном посту Кауб на Рейне опускался до 27 см. Это значение характеризует уровень относительно условной отметки гидропоста, а не глубину всей реки или судоходного канала. При таких условиях перевозки по отдельным участкам Рейна становятся существенно сложнее.
Похожая ситуация наблюдается на Дунае. В Будапеште 30 июля уровень воды составил 23 см по показаниям местного гидропоста — на 10 см ниже предыдущего рекорда, зафиксированного в 2018 году. Низкая вода ограничивает судоходство и осложняет доставку грузов в странах бассейна Дуная.
Проблема выходит далеко за пределы транспорта. Речная вода используется промышленными предприятиями и электростанциями для охлаждения оборудования. При сильной жаре одновременно повышается температура воды, что дополнительно снижает эффективность охлаждения. В результате некоторые энергетические объекты вынуждены сокращать мощность. В Венгрии из-за экстремально низкого уровня Дуная уже возникли серьёзные ограничения для работы АЭС «Пакш», а в Румынии низкая вода стала одной из причин остановки энергоблоков Чернаводской АЭС.
Низкий уровень рек отражается и на промышленном производстве. В Германии предприятия химической, металлургической и энергетической отраслей сталкиваются с перебоями поставок сырья и ростом транспортных расходов. Например, отдельные производства вынуждены сокращать выпуск или искать альтернативные маршруты доставки.
Европейская комиссия связывает нынешнюю ситуацию с сочетанием дефицита осадков, аномально высоких температур и продолжительных волн жары. В центральной и восточной Европе почвенная влага и речной сток остаются значительно ниже нормы. При этом засуха затрагивает не только крупные реки: многие небольшие водотоки также переживают периоды экстремально низкого стока.
Для экономики проблема заключается в том, что речная сеть выполняет сразу несколько функций — это одновременно транспортная инфраструктура, источник технической воды и часть энергетической системы. Поэтому продолжительные периоды маловодья способны одновременно увеличивать стоимость перевозок, нарушать поставки сырья и ограничивать производство электроэнергии.
Учёные и европейские власти рассматривают адаптацию речной инфраструктуры, изменение логистики и более эффективное управление водными ресурсами как способы снизить уязвимость экономики. Однако экстремально низкий сток становится всё более серьёзным вызовом на фоне потепления климата: более высокая температура усиливает испарение и увеличивает потребность в воде, тогда как продолжительные периоды без осадков сокращают её поступление в реки.
Posted in В мире, Вода, Земля, Климат, События by Экосфера with comments disabled.
Что скрывает вечная мерзлота: отвечает геокриолог Алексей Маслаков
Э: Алексей, здравствуйте. Начнем с самого главного: почему вечная мерзлота оказалась не такой уж и вечной, и почему она сейчас тает?
АМ: Для того, чтобы понять это, давайте сначала определимся с тем, что такое вечная мерзлота. Вечная мерзлота — это грунты горной породы или отложения, которые находятся при температуре 0 градусов по Цельсию или ниже. В зависимости от научной школы различаются и подходы к определению, что такое вечная мерзлота: западные научные школы считают, что если два года грунт не оттаивал — это уже вечная мерзлота, в российских научных школах считают, что вечна мерзлота — отложения, которые не оттаивали 50-100 лет. Также, по мнению российских научных школ, на территории вечной мерзлоты должен обязательно быть лед. Можно выделить три фактора, определяющих вечную мерзлоту: низкая температура, лед и пребывание в замерзшем состоянии не менее двух лет.
Э: Вечная мерзлота — это и те грунты, которые находятся в горах? Или вечная мерзлота находится только за полярным кругом?
АМ: Вечная мерзлота занимает 66% территории России. Находится она далеко не только за полярным кругом. Если смотреть на карту России, то границу можно провести примерно следующим образом: это север Кольского полуострова, это полуостров Канин нос, это Большеземельская тундра на восточно-европейской равнине, потом в районе Урала она уходит на юг до субширотного течения реки Оби — это территория города Ханты-Мансийска, дальше спускается до города Красноярска и где-то в районе Байкала зона вечной мерзлоты спускается от России и уходит в Монголию. А на Дальнем востоке она вклинивается в Приморском крае.
Э: Существует ли карта вечной мерзлоты?
АМ: Да, конечно, карты вечной мерзлоты действительно есть. Если вы увидите карту мировую, то будете удивлены, узнав, что среди стран, где есть вечная мерзлота, фигурируют Иран и Турция. Там ее можно найти в горах. Более того, вечная мерзлота есть и в горах тропиков, субтропиков и экваториального пояса. Например, моим коллегой подтверждено существование вечной мерзлоты на Гавайях. Там есть вулкан, у которого кратер обращен в северную сторону, и на нем породы не оттаивают в течении года. Вообще, лед в горных породах является самым распространенным материалом во вселенной, а косвенные данные подтверждают наличие мерзлоты, например, на Марсе.
Э: Сколько парниковых газов содержится в вечной мерзлоте? Как можно сравнить выбросы в результате таяния вечной мерзлоты с антропогенными выбросами?
АМ: Во-первых, нужно отметить, что на Земле наблюдается потепление климата. Мерзлота также является продуктом этого климата, и, так как климат теплеет, то и мерзлота начинает теплеть и таять. Во-вторых, есть так называемые петли положительной обратной связи. В мерзлоте находится просто гигантское количество органики. Это может быть торф, корешки растений, гнезда белок, орехи, целые трупы мамонтов или пещерных львов.
Этой органики очень много по сравнению с другими системами нашей планеты: в среднем в трехметровом слое вечной мерзлоты находится 1700 петаграммов. Чтобы быть понятным: один петаграмм — это миллиард тонн. При этом в атмосфере органики — т.е. углекислого газа и метана — в два раза меньше. Наблюдаемое потепление климата провоцирует оттаивание вечной мерзлоты. Оттаивание происходит темпами примерно 0,3-0,4 градуса Цельсия за 10 лет: в одних районах где-то 0,2, в других — 0,5, где-то 0,7. А если говорить про скорость оттаивания, то глубина слоя почвы, оттаивающей летом, составляет примерно от 0,7 до 1,5 сантиметра в год для Чукотки. Когда органика оттаивает, то микробы, находящиеся в вечной мерзлоте, начинают ее перерабатывать, превращая в углекислый газ и метан. Соответственно, таяние мерзлоты провоцирует больший выброс парниковых газов, а парниковые газы создают парниковый эффект и нагревают Землю еще больше.
Э: Вы говорите, что за летний сезон оттаивает от 0,7 до 1,5 сантиметров почвы, а зимой она опять замерзает?
АМ: Я уже 10 лет провожу измерения того, как меняется высота поверхности земли и глубина оттаивания почвы. Можно наблюдать интересное явление, когда сезонный талый слой достигает своих максимальных отметок и начинает растапливать нижние слои. Бывает, что в теплые годы энергии хватает, чтобы растопить два лишних сантиметра почвы, и тогда этот лед начинает стекать в виде грунтовых вод. Пустоты, образовавшиеся в результате оттаивания льда, никуда не пропадают, а грунт сверху давит, и земля оседает. Зимой же, после осенних дождей, происходит промерзание этих отложений, избыток объема выталкивает грунт обратно: так называемый процесс пучения. Процессы осадки и пучения компенсируют друг друга. Однако в результате климатических процессов грунт просаживается все глубже и глубже. И, по моим личным измерениям, глубина просадки грунта за 7 лет на приморских равнинах Чукотки в некоторых местах достигла 15 сантиметров! На этой мерзлоте стоят дороги, дома, линии электропередач, целые города.
Э: …и те же самые нефтеперерабатывающие и газоперерабатывающие станции, на которых часто происходят аварии.
АМ: Не исключено. В статье в журнале Nature, опубликованной в 2018 году, говорится, что к 2050 году — то есть через 30 лет — 70% всей инфраструктуры на вечной мерзлоте будет подвержено деформациям.
Э: У нас много городов, построенных на вечной мерзлоте, газопроводы, линии электропередач — это все будет разрушаться?
АМ: Если мы рассматриваем нефтегазопромыслы, то они были построены в основном в 1970-х годах, в эпоху Брежнева. В те времена вечная мерзлота считалась действительно вечной. Предполагалось, что температура не будет меняться в течение всего срока эксплуатации сооружений. Однако, начиная с 90-х эта парадигма начала ломаться, и оказалось, что мерзлота также меняется, как меняется и климат, а спроектированные сооружения не учитывали изменения среды.
Приведу пример: как вы знаете, все здания, которые стоят на вечной мерзлоте, стоят на сваях. Но держатся они не за счет того, что сваи опираются на землю, а за счет того, что сваи смерзаются с мерзлотой. И сила этого смерзания тем сильнее, чем сильнее окружающий холод. Допустим, строители рассчитывали, что при температуре -3 градуса по Цельсию нужно 100 свай с определенным заложением глубины. И дом стоял, пока не начиналось растепление мерзлоты. А когда температура начала повышаться, несущая способность свай начала падать. В итоге здания продавливают мерзлоту и происходят деформации типа трещин в стенах.
Это происходит уже сейчас. По оценкам сотрудников географического факультета МГУ, в некоторых поселениях до 99% зданий находятся в аварийном состоянии в результате таяния мерзлоты. Если мы говорим про Норильск, то речь идет о 50-70% зданий так или иначе деформированных.
Э: И что же делать?
АМ: Прогресс не стоит на месте. В 70-80-е годы здания строились тяжелые — на основании бетона, блоков, кирпичей. Естественно, нагрузка от них была очень высокой. Сейчас здания строятся более легкие. Они не требуют большого заглубления свай, поэтому не так сильно зависят от почвы. Могу предложить: во-первых, нужно старые фонды выводить из эксплуатации, если это возможно, и бюджет позволяет строить новые облегченные конструкции, которые учитывают фактор меняющейся среды. Во-вторых, выполнить ремонтные и профилактические работы для стабилизации грунтов-оснований. К примеру, на Чукотке дома трескаются, но не из-за потепления, а из-за протечки труб: вода попадает на мерзлоту и растепляет ее.
Э: Катастрофа в Норильске повлияла на подход компаний и администраций городов, расположенных в зоне вечной мерзлоты, к вопросам инфраструктуры и ее сохранности?
АМ: Безусловно. После аварии нас, мерзлотоведов, стали срочно привлекать к анализу ситуации. Честно сказать, я не берусь оценивать, что явилось причиной утечки дизеля. Но хочу отметить, что такая авария обнажила очень большую проблему: много объектов инфраструктуры и объектов инженерного назначения находятся в предаварийном состоянии.
Э: Как образуются знаменитые кратеры в вечной мерзлоте?
АМ: Вы знаете, эти кратеры впервые были обнаружены в 2014 году. Снимки кратеров произвели огромное впечатление, и вызвали интерес не только российского научного сообщества. но и мирового. Диаметр найденного кратера составлял примерно 20 метров, а глубина примерно 40 метров, однако вскоре он был затоплен грунтовыми водами и превратился в озеро. Кратеры образуются из-за того, что на месте этой дыры раньше был небольшой бугор пучения с областью высокого давления в центре. Видимо, произошел «хлопок» и — как пробка из шампанского — из-за высокого давления из бугра выплеснулась вода и газы, образовав полость. Кстати, это случилось всего в нескольких метрах от газопровода. Поэтому мы не исключаем, что такие хлопки могут происходить на территории нефтегазопроводов с известными последствиями. А второй интересный факт состоит в том, что таких кратеров обнаружили около пяти — оказывается, что они существовали и раньше. И появилась гипотеза, что некоторые озера в мерзлоте образовались именно в результате такого взрыва.
Э: Почему необходимо проводить мониторинг вечной мерзлоты?
АМ: Для того, чтобы понять, почему важна система мониторинга, нужно внимательнее посмотреть на текущую ситуацию. В 90-е большинство скважин было закрыто, исследования стали проводиться изолированными группами из разных институтов, за это даже не платили. Поэтому те данные, которые мы имеем — они очень разрозненные. Кто-то до сих пор пользуется советскими термометрами, которые спускаются в скважину и выстраиваются там несколько часов, кто-то пользуется резисторами — у всех у них различная погрешность. Поэтому всероссийская система мониторинга нужна для того, чтобы унифицировать методы измерения вечной мерзлоты и собирать данные в единую базу. Существует также международная система мониторинга, объединяющая порядка 1500 скважин и все эти данные собираются в едином центре данных. С помощью этой системы данных можно анализировать в каких регионах температура мерзлоты растет, в каких она понижается. Так мы можем определить каковы диапазоны изменяющейся среды.
Э: Есть ли среди этих 1500 скважин Всемирной системы мониторинга мерзлоты российские скважины?
АМ: Российские скважины там есть, но люди делают измерения в них на волонтерских началах. Поэтому хорошо бы было, чтобы на мониторинг выделили финансирование — тогда можно было бы получать более полные данные. Кроме того, государственная сеть подразумевает обустройство новых скважин, в тех регионах где недостаточно информации.
Э: Вы сами в проекте создания системы государственного мониторинга как-то участвуете?
АМ: Лично я нет, но я близко знаком с коллегами, которые участвуют. Я в этой организации глобального мониторинга некоторые функции исполняю и вижу, как происходит сбор данных. Но сами я данные не собираю, потому что моя территория — это Чукотский полуостров, и там нет ни одной скважины пробуренной в мерзлоте глубже, чем на два метра. И мы даже не знаем, какая там температура, мы можем только по косвенным данным и архивным свидетельствам эту температуру узнать.
Э: Алексей, вы наверняка слышали о таком проекте как Плейстоценовый парк — что вы о нем думаете?
АМ: Это очень амбициозный проект Сергея Афанасьевича Зимова. Они взяли в аренду небольшой участок Тундры на северо-востоке России, примерно 160 га. Огородили его забором и запустили в него бизонов, лошадей, овцебыков и прочих травоядных. Их гипотеза в том, что в плейстоцене существовали мамонты, которые питались злаковыми и удобряли их своим навозом. Происходил очень быстрый оборот углерода, и этот углерод активно захоранивался. Существовавшая тогда экосистема тундростепи позволяла депонировать этот газ в почву.
По гипотезе Зимова, возвращение мегафауны позволит превратить почвы тундры в активный резервуар углерода, помогающий в борьбе с потеплением климата. Сейчас уже видно, что парк, в котором много злаковых, очень пышный по сравнению с окружающей его тундрой. Теория Зимова была принята мировым сообществом с интересом, у него есть много публикаций в журнале Nature. То, как он представляет результаты проекта, выглядит потрясающе, но действительно ли это поможет в извлечении углерода из атмосферы и можно ли масштабировать проект на всю тундровую зону, я сказать не могу.
Э: Спасибо вам за интересный рассказ! А сейчас наш традиционный вопрос, который мы задаем всем гостям: какая недавняя новость связанная с экологией или климатом вызвала у вас самую сильную реакцию?
АМ: Меня больше всего будоражит новость, что ученые находят в мерзлоте все новые и новые организмы, которые оживают. В том, что штаммы сибирской язвы оживают в могильниках Ямала нет ничего необычного, но вот когда просыпаются вирусы 30 000 лет, находившиеся в замерзшем состоянии — это уже другая история. И они могут нести потенциальную опасность — большую, чем коронавирус.
Posted in Климат, Лица, Наука, Человек by Экосфера with comments disabled.
Экстремальная жара стала сильнее, дольше и опаснее почти по всей планете
В отличие от обычных температурных рекордов, тепловой стресс отражает, насколько тяжело человеческому организму переносить погодные условия. Для его оценки исследователи использовали универсальный тепловой климатический индекс (UTCI), который учитывает не только температуру воздуха, но также влажность, ветер и солнечное излучение. Именно этот показатель лучше отражает реальную нагрузку на организм.
Исследование показало, что особенно быстро растут ночные значения «ощущаемой» температуры. Если раньше ночная прохлада помогала организму восстановиться после дневного зноя, то теперь такие периоды становятся все более редкими. Одновременно увеличивается продолжительность сезона жары: в ряде регионов он стал длиннее на один-два месяца по сравнению с 1970-ми годами.
По оценкам авторов работы, сегодня примерно на миллиард человек больше, чем полвека назад, сталкиваются хотя бы с одним днем экстремального теплового стресса в году. Особенно быстро растет число таких дней в субтропиках, Южной Европе, Центральной Америке и Африке, однако тенденция затрагивает все континенты.
Ученые напоминают, что тепловой стресс — главная причина смертности, связанной с погодными явлениями. Он повышает риск сердечно-сосудистых и респираторных заболеваний, ухудшает психическое состояние и особенно опасен для пожилых людей, людей с хроническими заболеваниями, работников на открытом воздухе и жителей крупных городов. Авторы считают, что новые данные должны использоваться при разработке систем раннего предупреждения, городского планирования и стратегий адаптации к изменению климата.
Posted in В мире, Климат, События by Экосфера with comments disabled.
Арктика снова ускоряет потерю льда после нескольких лет относительного затишья
Арктический морской лед ежегодно проходит естественный цикл: зимой он расширяется, достигая максимальной площади в конце февраля — марте, а летом сокращается до минимальных значений в сентябре. Однако за последние десятилетия максимальная и минимальная площади льда значительно уменьшились из-за роста температуры воздуха и океана.
Исследователи отмечают, что примерно с середины 2000-х годов темпы сокращения зимнего ледового покрова стали менее выраженными, чем ожидалось по предыдущим климатическим моделям. Этот период иногда называли «плато» или временной стабилизацией. Однако новый анализ показывает, что такая пауза была частью естественных колебаний климатической системы, а не признаком прекращения потери льда.
Главную роль в сокращении арктического льда играет так называемая положительная обратная связь альбедо. Светлый лед отражает большую часть солнечной энергии обратно в космос, тогда как темная поверхность открытой воды поглощает больше тепла. Когда льда становится меньше, океан нагревается быстрее, что дополнительно ускоряет его дальнейшее таяние.
Изменения зимнего ледового покрова особенно важны, поскольку именно зимой формируется основная часть многолетнего льда. Если лед не успевает восстановиться в холодный сезон, летом он становится более уязвимым к нагреву и штормам.
Сокращение арктического льда влияет не только на регион вокруг Северного полюса. Арктика играет важную роль в глобальной климатической системе: изменения температуры и состояния ледового покрова могут воздействовать на циркуляцию океана и атмосферы, а также на условия обитания животных, зависящих от морского льда, включая белых медведей, моржей и некоторых видов тюленей.
Ученые подчеркивают, что отдельные годы с небольшими изменениями площади льда не должны восприниматься как разворот климатической тенденции. Арктика остается одним из регионов планеты, где последствия глобального потепления проявляются наиболее быстро.
Posted in Арктика, В мире, Климат, События by Экосфера with comments disabled.
Пестициды могут способствовать распространению клещей на север
Исследование, опубликованное в Journal of Applied Ecology, посвящено двум широко применяемым акарицидам — пропоксуру и хлорпирифосу. Ученые изучили их влияние на американского собачьего клеща (Dermacentor variabilis) и коричневого собачьего клеща (Rhipicephalus sanguineus). При этом использовались не смертельные, а сублетальные концентрации препаратов — такие, с которыми клещи могут сталкиваться в природе.
После обработки клещей помещали на два часа в климатическую камеру с температурой от –4 до –20 °C, чтобы определить порог их выживаемости. Оказалось, что у необработанных американских собачьих клещей половина особей погибала при температуре около –15,7 °C. После воздействия пропоксура этот показатель снизился до –17,9 °C, а после обработки хлорпирифосом — до –19,4 °C. Таким образом, пережившие контакт с пестицидами клещи переносили мороз на несколько градусов лучше контрольной группы.
Чтобы проверить, проявится ли этот эффект вне лаборатории, исследователи организовали восьмимесячный полевой эксперимент в штатах Огайо и Южная Дакота. Обработанных и необработанных клещей поместили в контейнеры с почвой и оставили зимовать в естественных условиях. Результаты подтвердили лабораторные наблюдения: клещи, подвергшиеся воздействию акарицидов, чаще переживали зиму, причем наиболее выраженный эффект наблюдался после обработки пропоксуром.
Авторы предполагают, что причиной может быть перекрестная устойчивость. Воздействие химического стресса активирует часть тех же защитных механизмов, которые организм использует для борьбы с холодом. В результате физиологические изменения, вызванные пестицидами, одновременно повышают морозоустойчивость.
Использовав эти данные в моделировании, ученые показали, что повышение зимней выживаемости способно сместить потенциальный ареал американского собачьего клеща севернее. При этом исследователи подчеркивают, что речь не идет о доказательстве того, что именно пестициды уже вызвали расширение ареала. На распространение клещей также влияют потепление климата, влажность, растительность, наличие животных-хозяев и другие экологические факторы.
Работа показывает, что экологические последствия применения пестицидов могут быть сложнее, чем считалось ранее. В природе организмы далеко не всегда получают смертельные дозы химикатов, и такое воздействие может вызывать неожиданные адаптивные изменения, способные повлиять на распространение видов.
Posted in Биоразнообразие, В мире, Климат, События by Экосфера with comments disabled.