Использование индикаторов для объяснения изменения климата политикам и населению

Несмотря на большую сложность процесса изменения климата, ученые должны взять на себя задачу доведения информации о результатах своих исследований до политиков и широких слоев населения. Они должны делать это в достаточно простой форме, так, чтобы это было понятно неспециалистам, но не настолько простой, чтобы эта форма искажала научные данные.¹²Научные данные о климате часто сообщаются в хорошо подготовленных технических отчетах, однако их также можно доходчиво объяснить с помощью графических средств, анимации, устных выступлений, убедительного  изложения фактов, надежных средств обмена сообщениями, а также популярных книг и фильмов.

Перспективным подходом к доведению информации о реальности изменения климата является разработка индикаторов в виде количественных показателей и параметров масштаба, позволяющих следить за состоянием или уровнем какого-либо аспекта климата. Одним из широко используемых в науке о климате индикаторов является изменение глобальной средней температуры нижней атмосферы. Этот индикатор также является одним из целевых показателей, указанных в Парижском соглашении по изменению климата 2015 г., цель которого состоит в том, чтобы в этом столетии глобальная температура превысила доиндустриальный уровень значительно менее чем на 2 °С, и, чтобы в последующем предпринять усилия по еще большему ограничению ее роста — до 1,5 °С.

Индикаторы имеют ряд преимуществ. Они выражены в количественной форме, являются объективными, основанными на данных, предоставленных практически всеми странами, и показывают изменения с течением времени. Именно поэтому в Повестке дня на период до 2030 г., принятой ООН в 2015 г., предусмотрено использование индикаторов для отслеживания прогресса в достижении различных Целей в области устойчивого развития (ЦУР), включая ЦУР 13 по борьбе с изменением климата и его последствиями.

Стороны Рамочной конвенции ООН об изменении климата (РКИК ООН) также, вероятно, будут использовать индикаторы в «глобальном подведении итогов осуществления», предусмотренном каждые пять лет для оценки прогресса, достигнутого в рамках Парижского соглашения. Помимо отражения прогресса в области смягчения последствий, индикаторы могут оценивать изменения в воздействии изменения климата, на которые должны быть ориентированы мероприятия по адаптации. Продолжающиеся переговоры о том, как структурировать этот процесс и какую информацию включать в подведение итогов осуществления, должны завершиться до первого подведения итогов, которое пройдет в 2023 году.

В течение последнего года ВМО совместно с партнерскими организациями, включая организации, участвующие в Глобальной системе наблюдения за климатом (ГСНК) и Всемирной программе исследования климата (ВПИК), приступила к подготовке окончательного списка «ключевых» индикаторов, позволяющих отследить изменения в системе физического климата. Индикаторы, обсуждаемые в этой статье, ориентированы на мониторинг таких изменений. Также потребуются дополнительные индикаторы для отслеживания климатических рисков и воздействий, чтобы направлять мероприятия по адаптации к изменению климата; это должно стать основным направлением деятельности в будущем. ВМО и впредь будет всецело поддерживать эту работу.

Идеальный окончательный список

Большое количество существующих индикаторов, созданных учеными-климатологами (многие из которых основываются на 55 важнейших климатических переменных ГСНК), применимо для многих конкретных научно-технических целей и пользователей. Для их подготовки часто используются разные источники и исходные условия, которые, однако, не всегда можно сравнить. К тому же многие из них достаточно сложны. Поэтому не все из них одинаково подходят для того, чтобы помочь неспециалистам понять, как изменяется климат. Сложная задача состоит в том, чтобы определить группу ключевых индикаторов, которые наиболее полно отражают важные характеристики изменения климата и которые могут понять люди, не занимающиеся наукой.

Для четкого и точного отражения глобального изменения климата количество индикаторов может быть около пяти и, естественно, меньше десяти. Этот список ключевых индикаторов мог бы быть полезен для ООН, Парижского соглашения и национальных политиков, а также для широких слоев населения. Идеальный список должен давать общее представление об изменении климата, не слишком упрощая или усложняя его характеристики.

Эта статья опирается на дискуссии, продолжающиеся в рамках сообщества ВМО, и не дает каких-либо окончательных заключений. Поскольку многие учреждения сообщества вовлечены в подготовку индикаторов, необходимо, чтобы любой предложенный набор индикаторов в конечном итоге появился в рецензируемой научной статье, в число соавторов которой входят представители ключевых сторонников ВМО.

Необходимые составляющие ключевого индикатора

ВМО и ее партнеры основное внимание уделяют индикаторам физического климата с охватом энергетического, водного и углеродного циклов, для которых у них имеются полномочия и экспертные знания. Безусловно, крайне важными также являются социально-экономические индикаторы, показывающие, как климат влияет на такие отрасли, как здравоохранение и сельское хозяйство. Разработка этих индикаторов является одной из основных проблем из-за многообразия климатических воздействий и недостатка данных о воздействии климата на подверженные этому воздействию секторы, собираемых из авторитетных источников. Эта проблема более эффективно решается другими организациями и экспертными сообществами. ВМО признает необходимость получения максимально широкой картины изменения климата, и поэтому сотрудничает с этими организациями, чтобы предоставлять метеорологическую, гидрологическую и климатическую информацию, необходимую для их работы.

Большинство людей знает, что температура, или точнее, глобальная средняя температура атмосферы непосредственно над поверхностью Земли, повышается, но этого недостаточно, чтобы служить индикатором изменения климата. Люди обращают основное внимание на приземную атмосферу, поскольку именно здесь мы живем, и ее температура, которая надежным образом измеряется в течение более чем 150 лет, формирует нашу повседневную жизнь. Однако более 90 % избыточного тепла, поглощаемого выбросами парниковых газов от деятельности человека, накапливается в океане, при этом значительно меньшее количество поглощается атмосферой, криосферой и сушей. Следовательно, температура атмосферы не дает полной картины климата Земли и полного масштаба изменения климата и в худшем случае может способствовать появлению ложного чувства безопасности.

Существует пять критериев для индикаторов из итогового списка, а именно:

• Соответствие: каждый ключевой индикатор должен быть четким и понятным индикатором глобального изменения климата и удовлетворять широким потребностям разных пользователей. Некоторые из этих глобальных индикаторов могут также быть полезны на национальном и региональном уровнях.
• Репрезентативность: в совокупности индикаторы должны давать репрезентативную картину изменений в системе Земля, связанных с изменением климата.
• Согласованность: каждый индикатор должен рассчитываться с использованием согласованного на международном уровне (и опубликованного) метода, а также доступных и достоверных данных.
• Своевременность: каждый индикатор должен рассчитываться регулярно, по крайней мере ежегодно, с небольшим интервалом между концом расчетного периода и опубликованием данных.
• Адекватность данных: имеющиеся данные, необходимые для индикатора, должны быть достаточно обоснованными, надежными и достоверными.

Основная проблема при подготовке набора ключевых индикаторов, которые являются взаимодополняющими и согласующимися друг с другом и которые формируют по-настоящему согласованный набор, сводится к необходимости гармонизировать базовые периоды и исходные условия. Парижское соглашение использует доиндустриальный период в качестве базового для глобальной температуры, и это на самом деле обеспечивает эффективный количественный показатель современного воздействия человека на климатическую систему. В настоящее время ученые используют несколько разных определений понятия «доиндустриальный период». Несколько периодов были предложены относительно наблюдений температуры, такие как 1720—1800 гг. (когда индустриализация действительно началась) и 1850—1900 гг. или 1880—1910 гг. (на основе наличия данных измерительных приборов). Имеющиеся данные показывают, что все эти периоды дают результаты, отличающиеся друг от друга в пределах 0,1 °С.

В случае с парниковыми газами, по которым керны льда дают надежные данные задолго до начала периода применения приборов, 1750 год часто используется в качестве окончания доиндустриальной эпохи. Что касается других индикаторов, таких как осадки, данные доиндустриального периода отсутствуют. Только использование базового периода, который основывается на данных после 1980 г., позволило бы должным образом работать с массивами данных, полученных на основе спутниковых данных и данных реанализа.  

Более пристальный взгляд на шесть кандидатов

С учетом вышеназванных критериев и ограничений можно быстро определить, что некоторые индикаторы довольно легко поддерживать надежными измерениями и не слишком трудно передавать. Хорошим примером служит температура. Другие индикаторы значительно сложнее. Даже, казалось бы, нечто такое значимое для климата, как осадки, нелегко свести к одному глобальному индикатору. 

1. Глобальная среднегодовая приземная температура

Как отмечено выше, Парижское соглашение больше всего известно тем, что в нем подчеркивается необходимость обеспечить, чтобы глобальная температура превысила доиндустриальный уровень значительно менее чем на 2 °С. До сих пор существует необходимость дать более четкое определение доиндустриального периода.

Из трех зафиксированных приборами показаний глобальной температуры, относящихся к тому времени, показания, зарегистрированные Центром имени Хэдли Метеорологического бюро Соединенного Королевства, относятся к 1850 году. Показания, зарегистрированные Национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) и Национальным управлением по исследованию океанов и атмосферы (НУОА) в Соединенных Штатах Америки относятся примерно к 1880 г. Японское метеорологическое агентство располагает массивом данных о глобальной температуре начиная с 1891 г. Европейский центр среднесрочных прогнозов погоды (ЕЦСПП)/Программа Коперникус проводит реанализы этих массивов данных. Китайское метеорологическое управление поддерживает глобальный массив данных о температуре суши и со временем, вероятно, предоставит глобальный массив данных по температуре суши и моря. Данные измерений до середины XIX века основаны на косвенных данных, таких как данные годичных колец деревьев и кернов льда. По этой причине практическим исходным периодом, основанным на показаниях приборов, мог бы стать 30-летний период 1880—1910 годов.

Глобальная приземная температура является относительно легким для понимания индикатором, однако она отражает лишь часть увеличения энергии в глобальной системе. Тем не менее, поскольку приземная температура является крайне важным целевым показателем для Парижского соглашения, представляется необходимым включить его в набор ключевых индикаторов климата. Его следует также дополнить индикаторами температуры для регионального и национального уровней.

Ученые признают, что более эффективным показателем для оценки увеличения энергии системы Земля может быть, например, энергетический баланс в верхнем слое атмосферы. Однако, помня о том, что понимание индикаторов не должно вызывать затруднений у политиков и широких слоев населения, важно также признать, что пояснить этот индикатор для многих людей, не занимающихся наукой, будет более сложно. 

2. Содержание тепла в океане

Значительно больше 90 % дополнительной энергии, обусловленной антропогенным изменением климата, накапливается в океанах. Оставшаяся часть способствует нагреванию суши и таянию льда, и лишь 1—2 % нагревают атмосферу. Таким образом, увеличение тепла в океане является эффективным индикатором нагревания системы Земля в целом.

Глобальные измерения с помощью международной сети буев Арго позволяют восстановить временные ряды данных о содержании тепла в верхних 2000 метрах океана с 1970 г. по настоящее время. Восстановленная продукция с данными о содержании тепла в океане с координатной привязкой имеется в Организации по научным и промышленным исследованиям для стран Содружества, НУОА и других организациях. Необходимо изучить возможность выражения этих данных в виде средней температуры.

Содержание тепла лишь до глубины 700 м могло бы быть дополнительным индикатором, поскольку это позволило бы получить более длинный временной ряд. 

3. Концентрации двуокиси углерода в атмосфере 

Выбросы парниковых газов повышают концентрации, тогда как поглотители снижают концентрации, удаляя газы из атмосферы и накапливая их в океане, биосфере и геосфере. Для лучшего понимания изменения концентраций, а также источников и поглотителей ВМО сотрудничает с партнерами, чтобы исследовать возможности приборов мониторинга атмосферы измерять концентрации и оценивать локальные поглотители и источники СО₂ с помощью Интегрированной глобальной информационной системы по парниковым газам (ИГИСПГ).

4. Глобальный средний уровень моря

Как описано выше, океан играет жизненно важную роль в формировании нашего климата, накапливая огромное количество тепла и перемещая его по всему земному шару. То, как изменение климата влияет на океан, также имеет большое значение для человечества. Воздействия климата включают в себя нагревание и закисление вод, что влияет на популяцию рыб и другие показатели биоразнообразия, а также повышение уровня моря, имеющее последствия для прибрежных городов и сообществ.

Повышение уровня моря постоянно оценивается КСИРО, научно-исследовательской группой по контролю за уровнем моря Колорадского университета и другими организациями. Проведение ежегодных анализов уровня моря может занимать несколько месяцев, прежде чем будут обнародованы их результаты. Благодаря усовершенствованным спутниковым наблюдениям и океанским ныряющим буям Арго ученые могут оценивать различные источники — таяние льда, тепловое расширение вод океана и изменения запасов воды на суше, вносящие свой вклад в глобальные изменения уровня моря. Совсем недавно спутники также начали измерять изменения массы воды в океанах, обеспечивая независимую проверку измерений изменений этих вкладов. Однако эти оценки стали доступными лишь в последние годы и в некоторых случаях со значительным запаздыванием по времени. Более того, поскольку изменения уровня моря неоднородны в разных местах земного шара, глобальную информацию об уровне моря необходимо дополнять результатами региональных анализов там, где это актуально. 

5. Изменение протяженности или массы криосферы

К криосфере Земли относятся твердые осадки, снежный покров, морской лед, лед озер и рек, ледники, ледяные шапки, ледяные щиты, вечная мерзлота и сезонномерзлый грунт. Криосфера обеспечивает некоторые из наиболее полезных индикаторов изменения климата, оставаясь одной из самых не изученных областей системы Земля. Наиболее оперативно получаемые данные и результаты анализов криосферы включают данные о протяженности морского льда в Арктике и Антарктике (эти данные пополняются ежедневно и ежемесячно Национальным центром данных по снегу и льду, расположенным в США), данные о снежном покрове Северного полушария (лаборатория по исследованию снега Ратгерского университета) и результаты анализа горных ледников (Всемирная служба мониторинга ледников, расположенная в Швейцарии). Результаты измерений снежного покрова в Южном полушарии не такие надежные. Результаты анализов изменений ледникового покрова Гренландии предоставляются Датским метеорологическим институтом, однако ряд наблюдений непродолжительный.

Выбрать один индикатор для криосферы, возможно, не удастся. Данные по льду Арктики и Антарктики должны передаваться как отдельные данные, т. к. лед в Арктике и Антарктике ведет себя совершенно по-разному. На суше поведение криосферы включает в себя комплексные взаимодействия в региональном и локальном масштабах. Это затрудняет разработку индикаторов, отображающих глобальные воздействия климата на криосферу согласованным образом.

На данный момент наиболее оптимальным подходом может служить принятие трехкомпонентного индикатора криосферы, отражающего протяженность арктического морского льда, протяженность антарктического морского льда и снежный покров Северного полушария. Анализы этих разнообразных аспектов криосферы помогут обратить внимание политиков на наиболее чувствительные части криосферы. Понадобятся простые и понятные индикаторы, а также научные объяснения в тех случаях, когда научные знания все еще не достаточно обоснованы.

6. Глобальные осадки

Глобальный центр климатологии осадков (ГЦКО) ВМО, работающий на базе Метеорологической службы Германии (МСГ), обеспечивает наиболее полные данные. ГЦКО использует данные, собираемые с помощью систем и каналов ВМО. В настоящее время результаты анализов осадков предоставляются ежемесячно после того, как они прошли контроль качества. Информация о географическом распределении экстремальных значений осадков в сезонном, годовом и многолетнем временных масштабах может дать правильное представление об изменениях в режимах и характере (твердые, жидкие) глобальных осадков, изменениях в географическом распределении, трендах в отношении засух и интенсивных ливней и влиянии других меняющихся характеристик климатической системы, таких как муссоны, явление Эль-Ниньо/Южное колебание, диполи и т. д. Эту информацию можно использовать для обоснования решений по адаптации.

Однако в качестве единственного индикатора аномалия глобальных осадков не сможет стать эффективным индикатором климата. Перспективные оценки климата предполагают интенсификацию глобального гидрологического цикла, однако на локальном уровне велики неопределенности и изменчивость. Поэтому предоставление четкого сигнала маловероятно. Более эффективный подход может состоять в том, чтобы индикаторы основывались на анализе глобального распределения осадков, который охватывает годовую, многолетнюю и долгосрочную изменчивость.

Разработка индикаторов для экстремальных явлений

Изменение частоты и/или интенсивности экстремальных метеорологических и климатических явлений в результате изменения и изменчивости климата является одним из наиболее важных последствий изменения климата. Межправительственная группа экспертов по изменению климата (МГЭИК) в своем Пятом оценочном докладе выделяет восемь ключевых рисков для благосостояния человека, которые потребуют принятия адаптационных мер. Большинство этих рисков вызвано экстремальными явлениями, включая штормовой нагон, прибрежные и внутриматериковые наводнения, экстремальную жару, засуху, паводки и изменчивость осадков и экстремальные осадки. Как отмечено ниже, это также отражено в предполагаемых определяемых на национальном уровне вкладах (ПОНУВ), предоставляемых Сторонами для РКИК ООН, в которых в качестве основных причин для беспокойства определены наводнения, подъем уровня моря и засуха или опустынивание.

Поскольку то, что воспринимается как экстремальное явление, в разных местах расценивается по-разному, индикаторы могли бы основываться на частоте отклонений от обычного диапазона характеристик, например на количестве превышений конкретного процентиля в конкретном месте.

Предложены последовательные и значимые индикаторы для экстремальных осадков, засух, волн тепла и других опасных явлений, которые могли бы отразить влияние изменения климата на экстремальные явления в глобальном масштабе. В качестве индикатора обсуждалась частота тропических циклонов. Однако Региональные специализированные метеорологические центры ВМО (РСМЦ) имеют разные способы классификации этих циклонов в зависимости от их интенсивности. Кроме того, имеются противоречия в охвате исторических временных рядов, поэтому часто затруднительно получить пригодную информацию, которую можно связать с историческим или географическим контекстом. Национальный центр информации об окружающей среде (НЦИОС)/НУОА предоставляет глобальный индекс накопленной энергии циклона (НЭЦ) в качестве индикатора циклонической активности. Он будет исследован в контексте Заявления ВМО о состоянии глобального климата в 2017 г. и в случае успеха, будет рассматриваться в качестве глобального индикатора для тропических циклонов. Однако на этой стадии не ясно, как этот индикатор можно связать с изменением климата.

В 2015 г. Всемирный метеорологический конгресс постановил «стандартизировать метеорологическую, гидрологическую, климатическую, космическую метеорологическую и другую связанную с опасными явлениями и рисками окружающей среды информацию и разработать идентификаторы для каталогизации метеорологических, гидрологических и климатических экстремальных явлений». Это решение будет способствовать все более стандартизированному сбору данных о гидрометеорологических явлениях, являющихся основной причиной потерь и ущерба, который осуществляется национальными правительствами.

Последующие шаги

Из этого краткого обзора становится очевидно, что несколько индексов — глобальной температуры, концентраций СО₂, потепления океана, протяженности полярного морского льда и повышения уровня моря — представляются надежным и несомненным выбором при подготовке набора ключевых научных индикаторов климата. Что касается других индикаторов, то здесь труднее выявить индексы, удовлетворяющие вышеприведенным критериям, и одновременно остающиеся понятными и простыми для передачи политикам и широким слоям населения.

В будущем важно разрабатывать дополнительные индикаторы в поддержку глобальных действий, связанных с изменением климата. Ключевыми инструментами, позволяющими осуществлять такие действия в рамках Парижского соглашения РКИК ООН, являются определяемые на национальном уровне вклады (ОНУВ) Сторон, которые будут дополнять и уточнять существующие ПОНУВ. Важно, чтобы для этих действий на национальном уровне была полезна научная информация об изменчивости климата, его трендах и экстремальных значениях. По состоянию на октябрь 2017 г. представлено 162 ПОНУВ, охватывающих 190 Сторон, что составляет 96 % Сторон Конвенции. Из них 137 Сторон также включили компонент адаптации, где Стороны сообщали о факторах их уязвимости.

Что касается опасных климатических явлений, основными источниками, вызывающими озабоченность и отмеченными большинством Сторон, являются наводнение, повышение уровня моря и засуха или опустынивание. Поскольку уровень моря является одним из индикаторов, для решения связанных с этим вопросом подчеркивается потребность в индикаторах экстремальных осадков, которые обсуждались в предыдущем разделе.

Приоритетные области и отрасли, указанные в компоненте адаптации ПОНУВ, включают водные ресурсы, сельское хозяйство, здравоохранение, экосистемы, инфраструктуру, лесное хозяйство, энергетику, снижение риска бедствий, продовольственную безопасность, защиту прибрежных районов и рыболовство. К ним относятся все приоритетные области Глобальной рамочной основы для климатического обслуживания (ГРОКО). Таким образом, необходимы также дополнительные индикаторы, которые позволят оценить влияние изменения климата на эти отрасли.

В среднесрочной перспективе ВМО может предоставлять информацию по большинству индикаторов, рассмотренных в этой статье, в виде публикаций, таких как Заявление о состоянии глобального климата и Бюллетень по парниковым газам. Однако эти ежегодные публикации будут приведены в соответствие с оценочными докладами МГЭИК для того, чтобы ежегодные отчеты ВМО и более полные, но реже выпускаемые доклады МГЭИК не противоречили друг другу.

Кроме того, потребуется дальнейшая работа по совершенствованию вышеописанных индикаторов. Можно было бы добиться консенсуса посредством опубликования научной статьи, подготовленной заинтересованными авторами, многие из которых участвуют в деятельности технических комиссий ВМО и рабочих групп ГСА, ГСНК, ВПИК и МГЭИК.

В заключение отметим, что сообщество ВМО должно продолжать активно сотрудничать с организациями, которые могут предоставить индикаторы основных воздействий климата, в том числе по линии ГСНК и ГРОКО.

За вклад в подготовку статьи выражаем благодарность следующим сотрудникам из Секретариата ВМО: Максу Дилли, Омару Баддору и Амиру    Делью, а также Кэролин Рихтер из ГСНК.