Большая вода у нашего порога: предотвратить невозможно, подготовиться необходимо

Мир сотрясает не только финансово-экономический кризис, мир возмущен климатическими аномалиями. Периоды невыносимой жары и засухи внезапно сменяются непрекращающимися ливнями, которые служат причиной катастрофических затоплений с колоссальными убытками, а нередко и человеческими жертвами. В то время как одни ученые размышляют над тем, как человечеству пережить глобальное потепление (куда спрятаться от палящих лучей, как спасти леса от масштабных пожаров, чем прокормиться, когда на полях засыхает урожай, и как не утонуть во время разгула весеннего половодья), другие призывают готовиться к глобальному похолоданию. Аномальная жара, нагревание океана - это все временно, утверждают они, максимум пекла уже достигнут, и те, кто доживет до середины ХХІ века, увидят наступление ледников.

Как бы то ни было, неопределенное климатическое будущее не устраивает тех, кто несет ответственность за экономическое благосостояние человечества. Чего ожидать? Что планировать? Если предотвратить невозможно, то как готовиться? Разные сценарии - разные стратегии. Поэтому так важно точное прогнозирование.

Резкие изменения климата, колебания температур в полной мере ощущает на себе водное хозяйство Украины. Весенних паводков, которые по своему размаху раньше могли ожидаться раз в сто лет, теперь долго ждать не придется. Особенно страдает Карпатский регион. А на Юге страны - другая проблема: летом пересыхает земля, не хватает воды для сельскохозяйственных нужд, а уровень воды в Днепровском каскаде падает…

Эффективное прогнозирование рисков в водной сфере необходимо государству по многим причинам. Чтобы строить защитные сооружения именно там, где это нужнее всего. Чтобы оперативно предупреждать людей об опасности и своевременно планировать спасательные мероприятия. Чтобы те, кто собрался жить в зоне вероятного подтопления, четко осознавали, чем рискуют, и страховали свое имущество и жизнь от стихийного бедствия (если все-таки не решатся сменить адрес). Между прочим, это бедствие в скором времени может постичь не только жителей западных областей, но и киевлян - в этом можно убедиться, рассмотрев на сайте ZN.UA карту вероятного подтопления, предоставленную редакции украинскими и американскими экспертами (подробнее об этом см. ниже).

И не нужно изобретать велосипед. Американцы, с их богатым опытом «общения» с капризами водной стихии, уже разработали действенные технологии прогнозирования и оценки влияния климатических изменений на катастрофические наводнения. Их опытом заинтересовались сотрудники отдела математического моделирования окружающей среды Института проблем математических машин и систем (ИПММС) НАНУ. Впрочем, у наших ученых также есть существенные наработки в этой области. Несколько дней назад в рамках обмена опытом и подготовки совместного проекта в Киеве побывали американские специалисты. Ключевой фигурой в этом научном сотрудничестве стал руководящий эксперт в области водного хозяйства - директор по международным проектам Института водных ресурсов Корпуса инженеров армии США, Нобелевский лауреат, американец украинского происхождения Евген СТАХИВ.

Забытый в Украине эксперт

Евген Зенон Стахив родился в 1944 году во Львове в семье известного украинского подпольщика, деятеля ОУН Евгена Павловича Стахива. Эмигрировал с семьей в США из Австрии в 1949 году. По инициативе отца начал учиться на инженера, однако всегда тяготел к естественным наукам. Совместить эти направления помогла гидрология. Получил докторскую степень по управлению водными ресурсами в Университете Джона Хопкинса в Балтиморе и уже более 35 лет проводит исследования в этой области, специализируясь на разработке методов управления водными ресурсами крупных речных бассейнов и противопаводковой защиты в условиях климатических изменений. Возглавляет управление международных проектов Института водных ресурсов Корпуса инженеров армии США (это учреждение отвечает за поддержку дамб, речных навигационных путей, систем противопаводковой защиты по всей стране).

Когда в 2003 году в Ираке была установлена временная военная администрация, г-на Стахива назначили министром водного хозяйства и ирригации. Учитывая то, что Ирак - страна, полностью зависящая от водных ресурсов, а после военных действий система ирригации была разрушен, понятно, какая ответственность легла на плечи ученого.

- Американцы не бомбили ирригационной системы. Сами иракцы ее уничтожили. Растащили электрику, помпы, - рассказывает Евген Стахив. - Я должен был все это у них выкупить. Разъезжал по Ираку на джипе с полмиллионом долларов в багажнике. Приходил к местным шейхам и предлагал деньги, чтобы вернули все обратно. Три месяца спустя система уже работала. Через полгода мы передали ее обратно Ираку, потому что у них были опытные инженеры, понимающие, как действовать. Я много помогал, консультировал. Они получили достаточно денег и технической помощи, так что первыми встали на ноги.

С 1989 года г-н Стахив работал в Межправительственной группе экспертов ООН по изменению климата (IPCC) как ведущий эксперт по исследованию водных проблем и вошел в число лауреатов Нобелевской премии Мира за 2007 год.

В течение последних десяти лет возглавлял двустороннюю (вместе с Канадой) комиссию по разработке и внедрению стратегий улучшения состояния Великих озер.

В советское время Евген Стахив не имел прямых контактов с Украиной. В 1991-1992 годах первый министр охраны окружающей среды независимой Украины Юрий Щербак (знакомство с ним состоялось в США в конце 1980-х) пригласил американского специалиста оценить состояние водного хозяйства Украины (Всемирный банк и USAID выделили на его улучшение несколько сотен миллионов долларов). Однако после отставки министра сотрудничество с экспертом мирового уровня прервалось. Ситуация изменилась после масштабного паводка на Прикарпатье в 2008 году. Стало понятно, что все готовы копать и строить, но не хватает опыта, чтобы прогнозировать и подсчитывать оптимальное количество средств и усилий. И тогда украинские ученые вспомнили о Евгене Стахиве и его богатом опыте.

- Мы наладили контакт, - рассказывает заведующий отделом математического моделирования окружающей среды ИПММС НАНУ Марк Железняк, - и я начал агитировать г-на Стахива к сотрудничеству. Обсудили возможные механизмы. Ведь Евген Стахив работает на американскую армию и не может «по щучьему велению» начать трудиться на Украину. Решили действовать на уровне обеих академий наук - американской и украинской. Следует отметить, что у американской национальной академии наук были механизмы взаимодействия с АН СССР, но не с НАН Украины. Если в Украине Национальная академия наук - это практически министерство науки, то в США это что-то вроде клуба экспертов высокого уровня, работающих в разных университетах и национальных лабораториях. Возникает проблема - НАН США приглашает экспертов и ставит задачу, скажем, как эффективнее ликвидировать последствия катастрофического разлива нефти. Принимать участие в таком проекте весьма престижно. Итак, в
2009 году мы обратились к этому механизму: в НАН Украины приехал один из руководителей НАН США высокого уровня, состоялись встречи, в декабре 2009 года в Вашингтоне был проведен первый семинар по анализу влияния изменений климата на водные ресурсы. Так все и началось.

Украинские расчеты по американскому опыту

М.Железняк. - Укргидрометцентр МЧС должен использовать новейшие модели образования паводков в бассейнах рек, которые могут эффективно обрабатывать спутниковые данные. Наряду с моделями, разрабатывающимися в Украине, можно внедрить американские модели и усовершенствовать их в соответствии с местной спецификой. Так зародилось направление взаимодействия. У нас есть проект, направленный на изучение паводков в Карпатах, который поддерживается фондом CRDF. Кроме того, мы предложили проект исследования Днепра, который охватывал бы Украину, Беларусь и Россию. Для нас эти проекты - возможность внедрить в Украине новейшие технологии мирового уровня.

Е.Стахив. - Группа г-на Железняка молодая, но профессиональная. Украинские математики, возможно, даже лучше наших, так что я вижу пользу для нас и нашего учреждения, если они будут с нами сотрудничать. У нас лучше знания в одних области, у них - в других.

М.Железняк. - Кстати, мы сейчас сотрудничаем как с американцами, так и с ЕС, в частности, в июле выиграли уже второй проект 7-й Рамочной программы НИР ЕС в составе консорциума 45 европейских институтов, касающийся улучшения европейской системы реагирования на радиационные аварии с учетом опыта Фукусимы. Исследованием загрязнения водных систем в рамках этого проекта занимаются девять европейских институтов, а координирует их работу наша группа. Так что мы интегрированы в мировую научную деятельность не как «бедные родственники».

- Как вы оцениваете готовность государственных органов, служб Украины идти навстречу таким проектам, поддерживать их? Чувствуете ли интерес с их стороны?

Е.Стахив. - Ваши министерства не на таком уровне, как в Америке. В основном потому, что они постоянно реорганизовываются. Во времена Рейгана у нас была подобная проблема. Когда ситуация стабилизируется, работа пойдет в полезном направлении. А еще нужны деньги. У вас сейчас нет бюджета на подобные проекты. Поэтому важно взаимодействовать с европейцами и американцами. Украинские ученые высококвалифицированны и поэтому готовы применять американские технологии. Теперь важно, чтобы государство не только поддерживало эти разработки, но и использовало их на практике.

М.Железняк. - Мы вместе с г-ном Стахивым беседовали с руководителями МЧС, там Днепровский проект поддержали, теперь нужно найти механизмы его реализации. У нас налажено взаимодействие с Гидрометцентром, Государственным агентством водных ресурсов. Наше сотрудничество на высоком уровне оценили в США, Днепровский проект включен в приоритеты научно-технического сотрудничества между двумя странами.

В Америке вопросами паводков занимаются три ведомства: геологическая служба, NOAA (аналог Гидрометслужбы СССР; в Украине Гидрометслужба как отдельная госструктура ликвидирована в результате недавней реорганизации системы государственного управления) и Корпус инженеров армии США. Но все они придерживаются единого общенационального плана адаптации водных ресурсов к изменению климата. У нас такого национального межведомственного плана нет.

Киев может затопить в любой год

- Говоря о катастрофических паводках, прежде всего вспоминаем Закарпатье. Однако в зоне риска, в частности, и прибрежные районы украинской столицы. Помним половодье 2010 года - какая тогда поднялась паника…

М.Железняк. - Верно. Нередко пугают прорывом дамбы Киевской ГЭС - однако, по нашим оценкам, вероятность этого незначительна. А вот опасное повышение уровня воды в Днепре во время высокого весеннего половодья может произойти в любом году, даже в следующем.

Получив от Гидрометцентра прогноз притока воды из Киевского водохранилища, из Десны, изменения уровня воды на Каневской ГЭС, мы можем рассчитать, как будет разливаться вода в районе Киева. Кстати, весной 2010 года мы прогнозировали, что половодье в Киеве не будет катастрофическим. Однако государственные службы не вняли и перестарались: уровень воды в Киевском водохранилище понизили так, что льдом прибило рыбу…

Математическая модель, разработанная нашим отделом в сотрудничестве с американскими специалистами, позволяет прогнозировать степень риска и вероятные зоны подтопления в Киеве в случае масштабного половодья на уровне 1970-го или 1931 года. На наших картах, с которыми теперь могут ознакомиться читатели ZN.UA, видно, что половодье уровня 1931 года затопит часть Оболони, Русановку, Осокорки, Позняки; под угрозой и элитные дома Кончи-Заспы. Однако есть способы предотвратить это, в частности, поставить ряд дамб, которые остановят воду, по крайней мере, в случаях умеренно высокого половодья.

Сейчас утверждается новый Генеральный план развития Киева до 2025 года, в котором, в частности, предусмотрено активное строительство на побережье Днепра. Однако эти здания могут быть затоплены во время высокого половодья. Нужно учитывать, как меняется город и как меняется климат… В последнее время нам удалось установить контакт со структурами, ответственными за Генплан, и там заинтересовались нашими расчетами…

Еще одна столичная проблема - подтопление во время проливных дождей. Например, возле станции метро «Левобережная» под мостом целое море разливается. А еще есть река Лыбидь… В Генплане нужно предусмотреть улучшение дренажной системы столицы. Наши расчеты могут в этом помочь.

Возвращаясь к Днепру, воды, формирующие весеннее половодье, собираются не в Киевском водохранилище, а выше - на территории России и Беларуси. Поэтому, чтобы спрогнозировать, каким будет половодье в апреле - начале мая, и спланировать, как наиболее эффективно использовать водохранилища Днепровского каскада в летний период, нужно иметь данные из соседних стран. А сейчас обмен ими не так прост, как во времена Советского Союза. Здесь могут пригодиться американские технологии. Они, в частности, дают возможность зафиксировать со спутника уровень снега на российских и белорусских полях и на основе этого составить прогноз.

«Эффект бабочки» разрушает долгосрочные прогнозы

- Ряд ученых утверждают, что влияние антропогенных факторов на изменения климата преувеличивается (с целью политических манипуляций) или, по крайней мере, менее значительно, нежели влияние природных (в частности, космических и геофизических) факторов. Например, существуют предположения, что современное потепление является следствием выхода из «малого ледникового периода» XIV-XIX веков. Говорят, раньше на Земле случались и более засушливые периоды, однако конец света из-за этого не наступил… Кроме того, высказываются мнения, что сокращение площадей лесов и связанное с этим нарушение баланса влаги и тепла скорее служит причиной необратимых изменений климата, чем выбросы в атмосферу парниковых газов…

Е.Стахив. - Аналогичные дискуссии ведутся в научной среде Америки. И в некоторой степени они обоснованы. Если рассмотреть изменения климата за последние 5 тыс. лет, увидим периоды большой засухи, которые могли длиться веками и кардинально меняли способ жизни людей. Северная Сахара (где сейчас Ливия, Тунис, Марокко) во времена Древнего Египта буяла зеленью, по ней привольно разгуливали слоны… Иранские и тюркские кочевники не зря шли из Азии в украинские степи - вследствие засух их скоту не хватало пастбищ… Проблема в том, что сейчас довольно сложно четко определить, в какой степени нынешнее потепление обусловлено человеческой деятельностью, а в какой - природными факторами. Нужно иметь данные как минимум за 50 лет и соответствующую математическую модель, которая показала бы, каким был бы климат, если бы парниковые газы не выбрасывались в атмосферу. Такие модели разрабатываются, но они пока в большей степени теоретические.

В целом глобально теплеет. Температура всюду повысилась на один градус. Тает лед в Гренландии, уровень моря повышается несколько быстрее. По нашим прогнозам, через сто лет море поднимется на 30-40 см (на 3-4 мм в год). Больше сказать сложно. Например, наше исследование относительно Больших озер. Были разработаны 23 глобальных модели, и их показатели существенно различаются. А идеальной модели пока нет.

- Но «конца света», ожидаемого некоторыми в декабре в связи с окончанием календаря майя…

- Не будет. По крайней мере мы, ученые, не поддерживаем таких прогнозов. Нет признаков какой-либо глобальной катастрофы.

- А как насчет долгосрочных прогнозов в принципе? Скажем, один из украинских специалистов, ответственных за прогнозирование погоды, предсказывал, что следующая зима будет очень холодной, затяжной, а следующее лето - еще более жарким. Это подтверждается вашими данными?

- Наше министерство делает такие же прогнозы для Америки. Однако, хотя мы и располагаем эффективными моделями, лучшими спутниками, - хорошо, если долгосрочные прогнозы исполняются раз в три года.

Довольно точными являются краткосрочные прогнозы - на несколько дней. Однако в долгосрочном измерении имеющиеся модели не могут учесть все детали. Например, сейчас мы находимся в доме. Его обвевает ветер. Возникает крошечный вихрь. Модель его не заметит и не учтет. Для прогноза на три-пять дней это не имеет значения. Но в долгосрочной перспективе такие мелкие стохастические возмущения объединяются и нарушают все прогнозы. Эдакий «эффект бабочки», как в известном рассказе Брэдбери «И грянул гром». Поэтому гарантировать точность прогнозов на полгода или на год я бы не решился.

фото Андрея Товстыженко