Размещено на http://www.allbest.ru/

Національний університет водного господарства та природокористування

ОЦІНКА ВПЛИВУ ГЛОБАЛЬНОГО ПОТЕПЛІННЯ НА ПРИРОДНО -МЕЛІОРАТИВНИЙ РЕЖИМ ЗОНИ ЗАХІДНОГО ПОЛІССЯ УКРАЇНИ

Ромащенко М.І., д.т.н., професор

Рокочинський А.М., д.т.н., професор, Галік О.І.,

к.с.-г.н., доцент, Савчук Т.В., інженер

Анотація

За узагальненими теоретичними дослідженнями розглянуті сучасні прояви змін клімату та результати оцінювання за довготерміновим прогнозом впливу погодно-кліматичних умов на довкілля при глобальному потеплінні на прикладі зони Західного Полісся України.

Annotation

The methodical approaches and results of estimation of impact of weather and climatic conditions on human ecology for the long-term forecast during global worming for example of western part of Ukrainian Polissya region are considered.

Виклад основного матеріалу

Однією з важливих міжнародних дій з проблеми глобального потепління є розробка та прийняття Рамкової Конвенції зі змін клімату (Ріо-де-Жанейро, червень 1992 року). Ця Рамкова Конвенція ратифікована Україною і тим самим Україна взяла на себе певні обов'язки, серед яких вважаємо за доцільне виділити наступні:

§ впроваджувати заходи для зменшення забруднення атмосфери парниковими газо-аерозольними домішками і підвищувати ефективність поглиначів парникових газів на національній території;

§ підвищувати інтенсивність і ефективність наукових досліджень з питань глобальних та регіональних змін клімату та з питань оцінки екологічних і соціально-економічних наслідків від глобального потепління;

§ підняти рівень кваліфікації інженерних та наукових кадрів з питань сучасних глобальних і регіональних змін клімату;

§ створити можливості для широкого і об'єктивного інформування громадськості країни з питань змін клімату, їх екологічних та соціально-економічних наслідків.

При визначенні стратегії сталого соціально-економічного розвитку України необхідність урахування можливих змін клімату пов'язана з рядом обставин. Головні з них:

§ різко виражена чутливість сільського господарства, енергетики, гідроресурсів країни до коливань регіональних кліматичних умов у зв'язку зі специфічним географічним розташуванням території України. Особливу тривогу викликає можливість катастрофічного виснаження ресурсів прісної води при потеплінні;

§ висока повторюваність катастрофічних природних процесів та явищ на території України (посухи, повені, катастрофічні бурі, зледеніння об'єктів, градобої тощо), яка може несприятливо відреагувати на глобальне потепління;

§ можлива несприятлива реакція на глобальне потепління екосистем Чорного і Азовського морів та поверхневих вод, котрі відіграють дуже важливу роль в народному господарстві України.

Зараз уже практично не стоїть питання про те, що відбувається з глобальним кліматом протягом останніх 30 років - достовірно встановлено, що середня температура повітря біля поверхні землі дійсно підвищується практично у всіх регіонах світу. В зв'язку з цим, в атмосфері відбувається перебудова глобальних процесів переносу тепла та вологи на всіх континентах, що характеризується різким збільшенням природних катаклізмів - посух та паводків, тайфунів та смерчей, градів, суховіїв. 1,3.

В атмосфері збільшився вміст вуглекислого газу, який є найбільш важливим фактором зміни клімату, що призводить до утворення парникового газу. Концентрація вуглекислого газу збільшилася від 278 частин на мільйон в доіндустріальний період до 379 в 2005 році.

На підставі наведених та інших даних вчені-кліматологи різних країн, в тому числі Інституту гідротехніки і меліорацій УААН, вважають, що за останні 100-150 років на планеті відбулось стрімке глобальне потепління клімату і що це явище можна вважати надійно встановленим емпіричним фактом.

На території України у ХХ ст. простежувалася загальна тенденція до підвищення температури повітря та збільшення кількості атмосферних опадів: так річна температура збільшилась на 0,3...0,7⁰С, а опади - на 50...100мм. За даними Національного аграрного університету істотно (в 1,5 рази) збільшилась і частота значних аномалій обох показників. Зросла також внутрішньосезонна їх мінливість 1,2.

Катастрофічним для України може бути викликане глобальним потеплінням переміщення у помірні широти північної периферії поясу субтропічних циклонів, оскільки це може привнести до незворотного процесу спустелювання південних регіонів країни.

Крім того, останніми роками відзначалася дуже небезпечна особливість посух - це їхнє поширення в райони, які завжди належали до зони достатнього зволоження - Полісся і північні райони Лісостепу.

З наведеного можна зробити висновок, що найбільшого впливу, завдяки глобальному потеплінню, зазнає зона Українського Полісся протягом зимового та весняного сезонів. За результатами моделювання 3, за умови подвоєння СО₂ прогнозується підвищення температури повітря в усі сезони року, за всіма сценаріями буде збільшуватися і кількість опадів. Для зони Полісся прогнозні зміни величини атмосферних опадів та температури повітря отримані моделюванням (І.Букша, П.Гожик, Ж.Ємельянова та ін., 1998) за моделями СССМ - модель Канадського кліматичного центру, і UКМО - модель Метеорологічного бюро об'єднаного королівства, які розглядають зміни клімату з розрахунку подвоєння вмісту вуглекислого газу СО₂ в атмосфері відповідно на 4 та 6 ⁰ С наведені в табл. 1,2 [ 1,2,3 та ін.].

клімат глобальний потепління полісся

Таблиця 1

Прогнозні зміни атмосферних опадів для зони Полісся України (І.Букша, П.Гожик, Ж.Ємельянова та ін., 1998)

Таблиця 2

Прогнозні зміни температури повітря для зони Полісся України (І.Букша, П.Гожик, Ж.Ємельянова та ін., 1998)

Відхилення температур повітря для деяких міст Західної України подані в табл. 31.

Таблиця 3

Відхилення температури повітря (⁰С) по окремим метеостанціям зони Полісся України, тренд за 1990-1995 рр.

Дослідження показали, що зміна середньої річної температури повітря на 1° приводить до збільшення тривалості вегетаційного періоду на 10 днів і збільшення сум активних температур.

Аналіз показує найбільш значимі зміни в датах переходу температури повітря через 0° навесні - практично щороку після 1988 р. (за винятком 2003) відзначався більш ранній розвиток весняних процесів. У той же час, дати початку активної вегетації змінилися менш значно, що свідчить про подовження періоду між датами переходу через 0 і 5° навесні. Тому сів ранніх ярових у найбільш ранній термін приводить до затягування періоду сів-сходи, а в деяких випадках (1999, 2000, 2004 рр.) - до масового та значного ушкодження цих посівів заморозками.

У літній період помітно збільшилася повторюваність і тривалість високих температур повітря (вище 25° і 30°) і тривалість періодів з високими температурами. При цьому абсолютні максимуми спостережень перекриваються нечасто. Наприклад, унікальне літо 1999 року, яке за тривалістю дії високих температур не мало аналогів. Хоча абсолютні максимуми температури повітря червня, липня і серпня були перевищені лише в деяких пунктах, кількість днів з температурою вище +25° за червень-серпень у степових і лісостепових областях досягла 75-85, з температурою вище +30° - 45-65 днів. Надзвичайно високе температурне тло спостерігалося й в областях Полісся. При цьому кількість днів із критичною для життєдіяльності рослин відносною вологістю повітря менше 30% по всіх агрокліматичних зонах перевищила звичайні показники в 1,5-2 рази 1.

Отже, і на глобальному, і на регіональному рівнях зміни клімату стали незаперечним фактом, наявність якого поставила перед людством проблему розв'язання цілої низки надзвичайно важливих і складних завдань, пов'язаних з розробкою і реалізацією стратегії свого практичного існування та пристосування до нових кліматичних умов.

Клімат відіграє визначальну роль у формуванні агроекологічних умов ведення сільськогосподарського виробництва. Одним з найважливіших завдань, яке покладається в його вивчення, є необхідність знань, які саме сільськогосподарські рослини вигідно вирощувати в тій чи іншій місцевості, як клімат впливає на ґрунти, на яких вирощуються ці рослини, які методи краще застосувати при їх вирощуванні.

Клімату належала і належить роль як одному з провідних факторів грунтотворення, вегетації і врожайності вирощуваних сільськогосподарських культур. у рівненській і волинській областях на дерново-підзолисті і сірі лісові ґрунти припадає біля 45% (від загальної площі ґрунтового покриву); на дерново-піщані (супіщані) оглеєні і глеєві - 14; торфоболотні і торфовища - 15%; на чорноземи і близькі до них ґрунти - біля 8%.

Сонячна енергія, увібрана ґрунтом, витрачається на такі процеси, як нагрівання, випаровування, транспірація, фотосинтез, синтез гумусу тощо. сума активних температур використовується для агрономічної і ґрунтової оцінки територіального термічного режиму. для трав'янистої рослинності активними є температури вище 4-5 °с, для лісової -- вище +10 °с.

Підвищення середньорічної температури, величини радіаційного балансу і суми активних температур за рік призводить до збільшення інтенсивності вивітрювання, синтезу органічної маси, активізації життєдіяльності тварин і мікроорганізмів, підвищення інтенсивності ґрунтоутворюючих процесів: руйнування мінералів, розкладання органічних решток, синтезу гумусних кислот тощо. За високих середньорічних температур утворюється більше глинистих часток як продукту інтенсивного вивітрювання.

Температура ґрунту впливає на швидкість хімічних реакцій. Згідно з правилом Вант-Гоффа, при підвищенні температури на 10⁰С швидкість хімічних реакцій збільшується у 2...3 рази. Тому в районах з високою середньорічною температурою геохімічні процеси відбуваються значно швидше, ніж у широтах з холодним кліматом. Це зумовлює річну швидкість вивітрювання, формування різних кір вивітрювання і, як наслідок, різноманітний хімічний склад ґрунтів. Крім того, від температури залежить ступінь дисоціації хімічних сполук у водних розчинах. При підвищенні температури від 0 до 50° дисоціація збільшується у 8 разів.

Одним з елементарних процесів ґрунтоутворення є випаровування ґрунтової вологи, який залежить від температури. Випаровування зумовлює підвищення концентрації ґрунтового розчину і випадання солей в осад, що спричинює утворення вторинних мінералів і соленакопичення в ґрунтах.

Крім того, температура впливає на розчинення газів в ґрунтовому розчині, на швидкість коагуляції і пептизації та інші фізико-хімічні процеси.

Найвідчутнішим виявиться вплив потепління на ті галузі економіки, які суттєво залежать від впливу кліматичних факторів, зокрема - сільське господарство, лісове господарство, тощо.

Відповідно до кліматичних сценаріїв, через 20-30 років теплозабезпечення сільгоспкультур у північній половині країни може досягти або перевищити сучасний рівень теплозабезпечення півдня країни.

Сума температур дозволить без обмежень висівати кукурудзу на зерно середньостиглих і пізніх сортів у північних районах країни, вирощувати соняшник пізніх сортів 1,2.

Глобальне потепління в Україні в найближчі 10 років матиме як позитивний, так і негативний вплив на сільське господарство. При цьому баланс цих впливів буде різним у різних агрокліматичних зонах. Продовження вегетаційного періоду буде сприятливим для сільського господарства північної половини країни, для південної, навпаки, обумовить збільшення посух. За даними Інституту землеробства, якщо раніше оптимальним терміном початку сівби озимих вважалося 25 серпня, то за нинішніх кліматичних змін ця дата змістилася на 10 вересня 1.

Агрокліматичні ресурси можуть збільшитися й істотно підвищити ефективність сільського господарства, ймовірне значне збільшення можливостей аграрного сектору економіки України, яка може стати врівень з найбільшими світовими виробниками зерна. Реалізація цього можлива у випадку підйому і кардинальної адаптації сільського господарства до кліматичних умов, синхронізованим з темпами зміни клімату, тобто необхідна оптимізація природно-меліоративних умов за допомогою спеціально розроблених меліоративних заходів. В іншому випадку, потепління клімату може призвести до падіння середнього рівня врожаю і нестабільності сільськогосподарського виробництва.

При незмінних умовах зволоження при глобальному потепленні найбільш можливе падіння врожайності ярих культур (яровий ячмінь, пшениця, кукурудза) через скорочення їхнього вегетаційного періоду за рахунок більш раннього дозрівання. Для запобігання цьому необхідне впровадження більш пізніх сортів. Тому, першочерговою задачею є розробка міроприємств по мінімізації цих наслідків.

Тому представляє інтерес оцінити зміни погодно-кліматичних умов через глобальне потепління та їх вплив на загальний природно-меліоративний режим на регіональному рівні, тобто виявити загальні тенденції та характер зв'язку в системі:

погодно-кліматичні умови природно-меліоративний режим

та можливі їхні зміни в умовах глобального потепління на прикладі зони Західного Полісся України.

Для досягнення поставленої задачі вирішувались наступні завдання:

- оцінка сучасного стану та прогноз можливих змін погодно-кліматичних характеристик при глобальному потеплінні в зоні Західного Полісся України;

- аналіз і оцінка сучасного стану та впливу можливих змін клімату на загальний природно-меліоративний режим довкілля в зоні Західного Полісся України.

В якості об'єкта дослідження нами вибрані Рокитнівський район та метеостанція Сарни, які є характерними для регіону Західного Полісся України.

Сучасний клімат району помірно-континентальний з теплим вологим літом і порівняно м'якою зимою. Основними кліматоутворючими факторами є сонячна радіація, що особливо ефективна в теплий період року, атмосферна циркуляція, що переважає в холодний період, і характер земної поверхні. Великий вплив на клімат регіону мають континентальні повітряні маси, що формуються над рівнинами Євразії, а також океанічні повітряні маси з Атлантичного океану і арктичних морів.

Рівнинний характер рельєфу і незначний ухил поверхні зумовлюють повільну течію у річках і недостатню дренацію поверхневих та підземних вод, що спричиняє надмірне зволоження і заболочення території.

Середня температура повітря становить 6,6…6,8 °С. Найтеплішим місяцем є липень - +18,5 °С, найхолоднішим січень - -4,4…-5,6 °С. Середньорічна кількість опадів досягає 600…700 мм. Вегетаційний період починається з квітня і триває по листопад.

Сучасний стан (виступає як база порівняння) та можливі зміни кліматичних умов при глобальному потеплінні у регіоні здійснювалися на прикладі реалізації методики з прогнозованої оцінки по метеостанції Сарни [12].

Для цього використані моделі прогнозної оцінки на довготерміновій основі нормованого розподілу у багаторічному та внутрішньовегетаційному перерізі основних метеорологічних характеристик за методами, інформаційним та програмним забезпеченням з їх реалізації на ЕОМ, розробленими на кафедрі гідромеліорацій НУВГП [1,11], а також прогнозовані зміни основних метеорологічних чинників в умовах глобального потепління по природно-кліматичних зонах України, визначеними за моделями СССМ - модель Канадського кліматичного центру, і UКМО - модель Метеорологічного бюро об'єднаного королівства, які розглядають зміни клімату з розрахунку подвоєння вмісту вуглекислого газу СО₂ в атмосфері відповідно на 4 та 6 ⁰ С [ 1,2,3 та ін.].

Прогноз здійснено для п'яти типових груп періодів вегетації (квітень - жовтень) розрахункових років щодо загальної тепло- та вологозабезпеченості (дуже вологий - 10%, вологий - 30%, середній - 50%, сухий - 70%, дуже сухий - 90%) за такими основними метеорологічними характеристиками як температура, опади, відносна вологість, випаровуваність, фотосинтетичноактивна радіація (ФАР).

Можливі зміни основних характеристик погодно-кліматичних умов для західного полісся україни, визначені за розробленою схемою дослідження з температури, опадів, відносної вологості, випаровуваності, фар за середньобагаторічними нормами та в перерізі розрахункових років, наведені в табл.4.

Отримані дані переконливо свідчать про значні зміни кліматичних умов досліджуваного регіону, які змінюються до рівня, за узагальненими характеристиками наближеними до умов субтропічної підзони південного узбережжя Криму (зокрема метеостанції Ялта). Такі різкі зміни в межах відносно короткого прогнозованого терміну (35-50 років), безсумнівно, не будуть позитивно впливати на екологічний стан довкілля в даному регіоні.

За М.Ф. Реймерсом [11] в екології існує "правило десяти процентiв", згідно якого може бути розглянутий і оцінений ступінь антропогенного навантаження на природні системи. Магічне число 10 % - число наближене, воно виникає із співвідношення можливості споживання енергії і "потужностей", що необхідні для стабілізації середовища.

Таблиця 4

Оцінка відносних змін (%) основних метеорологічних характеристик за розрахунковими роками (за двома моделями) у порівнянні з базовими

У зоні Західного Полісся України в цілому зберігаються загальні тенденції у формуванні як сучасного екологічного стану довкілля, так і можливих його змін в умовах глобального потепління, враховуючи такі її характерні особливості, що вона не є промислово розвиненою і має специфічні природно-кліматичні умови, притаманні даному регіону.

У теплий період року, внаслідок різкого зростання температури повітря, більша частина опадів буде витрачатись на випаровування, а живлення річок буде здійснюватись за рахунок підземного стоку.

Негативно вплине на родючість грунту збільшення кількості опадів через посилене вимивання поживних (мінеральних та органічних) речовин із грунту. Найбільше постраждають від цього регіони з достатнім і надлишковим зволоженням його, що має місце в північних районах України. Розрахунки показують, що збільшення опадів на 30% призведе до зниження родючості грунту на цій території на 20% і більше. Для відновлення його слід вносити значну кількість добрив.

Підвищений температурний режим збільшить імовірність лісових пожеж і скорочення площ лісу, що негативно вплине на оточуюче середовище, адже ліси є поглиначами парникових газів.

Торф'яні пожежі щороку завдають державі значних матеріальних збитків, порушують екологічну рівновагу довкілля, завдаючи незворотних наслідків, шкодячи здоров'ю людей, а іноді - призводять до їх загибелі. Особливістю торф'яних пожеж є захоплення великих площ, висока стійкість горіння і величезна кількість диму, що утворюється. На Волині цього літа горіло понад 150 га торф'яників. Для запобігання цих явищ надзвичайно важливим є підтримання необхідної глибини залягання ґрунтових вод, аби не допустити пересушування торфу.

Емпірично визначений поріг споживання 5...10 % від суми речовини або енергії, що призводить з переходом через нього до помітних незворотніх змін у природних системах, є досить визнаним. він прийнятий, головним чином, на емпірико-інтуїтивному рівні без розрізнення форм та характеру управління в цих системах і розглядається зараз як апріорі. отже, за розглянутим правилом для врівноважених природних систем перевищення в середньому 10 % порогу ("норми") споживання потоку енергії або зміни її стану приводить до виходу цих систем із стаціонарного стану з можливими, в подальшому, незворотніми негативними наслідками.

Оскільки є всі об'єктивні підстави розглядати погодно-кліматичні умови разом із довкіллям та біотою як відповідні підсистеми в складі природно-екологічної системи як системи більш високого рівня, то отримані результати щодо зміни основних кліматичних характеристик для зони Західного Полісся України, насамперед для температури як визначального фактора глобального потепління, а також ФАР як її похідної, які значно перевищують 10% критичний екологічний поріг (“норму”), тому такі зміни погодно-кліматичних умов у цілому призведуть до адекватних змін (“порушень”) в екологічному стані довкілля.

Таким чином, при зміні клімату через глобальне потепління слід очікувати погіршення екологічних умов вцілому, які в комплексі негативно відіб'ються насамперед на функціонуванні водного, лісового, сільського господарства та природно-меліоративному режимі регіону з усіма витікаючими наслідками.

На думку вчених [1-3 та ін.], якщо збережеться тенденція до глобального потепління, це призведе до змін у погоді, потепління порушить усталене функціонування екологічних систем, відіб'ється на природних ресурсах і навіть санітарних й інших умовах життя людей, зачепить інші елементи життєдіяльності і може стати причиною соціальних і економічних потрясінь.

Таким чином, виконані дослідження та отримані за ними результати переконливо свідчать про те, що і на глобальному, і на регіональному рівнях:

Ш зміна клімату є факт незаперечний в умовах глобального потепління;

Ш найбільшого впливу, завдяки глобальному потеплінню, зазнає зона Українського Полісся протягом зимового та весняного сезонів;

Ш ці зміни впливають негативно на екологічний стан довкілля і населення;

Ш все це визначає необхідність подальшої розробки адаптивних заходів через відповідні комплексні наукові дослідження за відповідними галузевими, державними та міждержавними програмами.

Література

1. Ромащенко М.І., Собко О.О., Савчук Д.П., Кульбіда М.І. Про деякі завдання аграрної науки у зв'язку зі змінами клімату. Наукова доповідь-інформація. - Київ: Інститут гідротехніки і меліорації УААН, 2003. 46 с.

2. Бойченко С.Г., Волощук В.М., Дорошенко І.А. Глобальне потепління та його наслідки на території України // Український географічний журнал, 2000, №2, с. 59-68.

3. Україна та глобальний парниковий ефект. Частина 1. Джерела і поглинаючі газів/ Н.П.Іванченко, М.М.Колетник, М.А.Козелькевич, Н.В.Парасюк, М.В.Рапцун. За ред. В.В.Васильченка, М.В.Рапцуна. - Київ, 1997. 96 с.

4. Козловський Б.І. Меліоративний стан осушуваних земель Західних областей України. Львів:Євро світ,2005. 420 с.

5. Україна та глобальний парниковий ефект: Кн. 2. Вразливість і адаптація екологічних та економічних систем до змін клімату / І.Ф.Гожик, Ж.Л.Ємельянова, I. В.Трофимова, АЛ.Шерешевський. За ред. В.В.Васильченка, М.В.Рапцуна, I.В.Трофимової. К., 1998. 208 с.

6. Афанасик Г.И., Омелько А.А., Жуков Л.Ф. Управление водным режимом на больших мелиоративных системах // Мелиорация и охрана окружающей среды. Минск, 1989. С. 17-26.

7. С.В.Сашук, А.М.Рокочинський, Я.Я.Зубик, Л.В.Зубик, Є.І.Покладньов, С.В.Шалай Методичні вказівки з метеорологічного забезпечення екологічних, гідрологічних та інженерно-меліоративних розрахунків та агрометеорологічних прогнозів на довготерміновій основі. Рівне:УДУВГП, 2003. 30 с.

8. Весник гидрометцентра Черного и Азовського морей. Одеса. №2. 2007.

9. Горбань І. Орнітоценози торфових боліт міжріччя Дністра і Бугу //Вісник Лівів УН-ТУ. Львів, 2002р. 188-189 с.

10. Глобальне потепління загрожує екологічною катастрофою / Урядовий кур'єр, 2002. 26 вересня.

11. Реймерс Н.Ф. Экология теория, закон, правила, принцип и гипотезы. М.: Журнал "Россия молодая", 1994. 367 с.

12. Клименко М.О., Рокочинський А.М., Клименко З.С., Котяй Л.М. Оцінка впливу погодно-кліматичних умов на екологію людини при глобальному потеплінні (для зони Західного Полісся України) //Вісник НУВГП. Рівне, 2007р. 3-23 с.

13. Мигунова Е.З. Ліси та лісові землі (кількісна оцінка взаимозв'язків).М.: Екологія, 1993. 364 с.

Размещено на Allbest.ru