Идущие в мире быстрые изменения климата ставят абсолютно новые проблемы перед мировой экономикой и экономиками отдельных стран. Среди экономических секторов сельское хозяйство может подвергнуться наиболее существенным изменениям [3, 9]. Тем самым могут трансформироваться условия и объемы производства продовольствия – основы существования и развития человечества.
При рассмотрении влияния изменения климата на сельское хозяйство России можно рассмотреть, по крайней мере три сценария:
1. Изменение климата скажется позитивно.
2. Изменение климата приведет к негативным последствиям.
3. Климат в ближайшем будущем останется стабильным, и влияние климатического фактора будет соответствовать последним десятилетиям.
Критическим порогом считается глобальное потепление на 2,5 °С – ниже этого порога изменения объемов сельскохозяйственного производства могут быть незначительными, выше – возможно существенное сокращение объемов.
В России сельское хозяйство в значительной степени зависит от климатических условий и их колебаний. В основных районах производства зерна на протяжении 20 века возросла засушливость климата. Чаще всего сильные засухи наблюдались в Нижнем Поволжье и на юге Урала. Последние 10–15 лет оказались самыми теплыми и влажными в России за минувшее столетие. Особенно заметно возросла повторяемость летних засух на европейской территории страны в последнее десятилетие прошлого века. Погодные условия были засушливыми в 1996, 1998, 1999 гг. и в некоторой степени в 2002 г. Заметно изменились зимние условия. На европейской части уменьшение высоты снежного покрова было связано с повышением температуры воздуха зимой, уменьшением зимних осадков и частыми оттепелями.
Прогнозировать качественные последствия для России в результате глобального изменения климата очень сложно в силу неопределенности многих природных изменений. В частности, в этой области необходимо совершенствовать аппарат моделирования и прогнозирования [2, 7, 8]. Сейчас при разработке сценариев воздействия изменения климата на сельское хозяйство в мире и России широко используются модели глобальной циркуляции атмосферы и их модификации: GFDL R30 (Geophysical Fluid Dynamics Laboratory, USA) и CCC T32 (Climate Centre, Canada).
В экономике России сельскохозяйственное производство в наибольшей степени зависит от возможных изменений климата. По оценкам специалистов воздействие на сельское хозяйство таких изменений будет неоднозначным, позитивные последствия могут сочетаться с негативными. Во многих климатических сценариях и прогнозах подчеркивается, что трансформация климатических условий будет связана с переменой частоты неблагоприятных для сельского хозяйства явлений. Опасным может стать рост вероятности низких урожаев в результате увеличения частоты и повторяемости засух и повышения засушливости на территориях ряда регионов.
Связанное с изменением климата потепление в России может проявиться значительнее, чем, например, в тропиках. Существенно повысится температура в регионах с неразвитым сельским хозяйством: к середине 21 века ожидается ее повышение на 3–4 °С в Западной Сибири, на 2–3 °С – на севере европейской территории страны, в Якутии и на всем арктическом побережье.
Наивысших приростов урожайности следует ожидать в северных и центральных регионах. В наиболее неблагоприятных условиях с вероятным снижением урожайности зерновых окажутся Северо-Кавказский, Западно-Сибирские и Восточно-Сибирские регионы (табл. 1).
Таблица 1
Реакция урожайности сельскохозяйственных культур на возможные изменения климата и рост содержания СО2 в атмосфере (в % от современного уровня урожайности)
|
Регион |
Кормовые культуры |
Зерновые культуры |
||||
|
Срок реализации сценария (годы) сценария (годы)Срок С |
||||||
|
30–40 лет |
60–70 лет |
90–100 лет |
30–40 лет |
60–70 лет |
90–100 лет |
|
|
Северный |
22 |
32 |
31 |
26 |
24 |
13 |
|
Северо-Западный |
21 |
24 |
30 |
22 |
12 |
22 |
|
Калининградский |
22 |
22 |
20 |
34 |
25 |
29 |
|
Центральный |
19 |
24 |
17 |
27 |
25 |
13 |
|
Волго-Вятский |
21 |
30 |
19 |
20 |
26 |
11 |
|
ЦЧО |
20 |
24 |
7 |
15 |
15 |
–7 |
|
Поволжье, Сев. |
24 |
30 |
8 |
16 |
19 |
–10 |
|
Поволжье, Юг |
5 |
14 |
1 |
7 |
30 |
20 |
|
Северо-Кавказский |
2 |
3 |
–7 |
–6 |
–7 |
–13 |
|
Уральский |
14 |
28 |
17 |
11 |
16 |
–7 |
|
Западно-Сибирский |
6 |
19 |
1 |
–7 |
–1 |
–23 |
|
Восточно-Сибирский |
0 |
0 |
–4 |
–12 |
–18 |
–24 |
|
Дальневосточный |
6 |
13 |
7 |
10 |
12 |
5 |
|
Россия |
13 |
21 |
11 |
11 |
14 |
–1 |
Источник: Национальный доклад по проблемам изменения климата. М.: Минэкономразвития России, 2002, С. 11.
Вместе с тем во многих прогнозах выделяются и негативные последствия глобальных изменений для сельского хозяйства. Отмечается значительное изменение погодных условий для сельскохозяйственного производства в традиционных аграрных районах, что будет связано не только с тем, что климат будет более теплым, но он станет и более сухим. Смещение природно-климатических поясов на север может повлечь за собой негативные процессы. Площадь подверженной засухе степной и лесостепной зоны, где сейчас сосредоточено основное сельскохозяйственное производство, возрастет в 1,8 раза. И эта зона распространится к северу. Особенно далеко к северу продвинутся степи Сибири. На юге России начнется аридизация, сухие степи Поволжья и Северного Кавказа могут превратиться в пустыни. Все это отрицательно скажется на традиционных аграрных регионах.
Из последних климатических прогнозов следует отметить исследование специалистов из МГУ, Центра проблем экологии и продуктивности лесов РАН и Университета города Касселя (Германия). Был сделан прогноз погоды для России на 2020-е и 2070-е гг. Кроме того, исследователи попытались представить, как ожидаемые изменения климата повлияют на производство сельскохозяйственной продукции. Для России в ближайшие десятилетия сценарии дают сходные оценки изменения климата: повышение среднегодовых температур на 1,8–2,8 градуса. К 2070-м гг. средняя температура вырастет уже на 4–6 градусов, в основном за счет потепления на севере, в южных областях России лето станет жарче всего на 1 градус. Северные зимы станут более влажными, а на юг придет засуха. Согласно некоторым расчетам, предстоящие засухи в основных сельскохозяйственных районах (особенно в Ставропольском и Краснодарском краях) вызовут падение сельскохозяйственного производства, причем наиболее существенные изменения приходятся на ближайшие два-три десятилетия, как на естественное, так и искусственное плодородие:
– нарастание экологических проблем;
– негативные социальные процессы на селе;
– появление новых видов болезней и вредителей сельскохозяйственных растений;
– неразвитость сферы инфраструктуры и переработки;
– возможное уменьшение конкурентоспособности сельского хозяйства в результате вступления России в ВТО.
В статье рассматривается один из возможных подходов к решению задачи [1, 4, 5, 6].
В рамках рассматриваемой задачи оценки влияния глобальных изменений климата на региональном уровне выполнен анализ рядов наблюдений за метеофакторами для условий КБР.
На территории КБР систематические наблюдения ведутся только на двух метеостанциях: м/с Нальчик, м/с Прохладный.
Период наблюдений: с 1944 г. по 2004 г. по 5 характеристикам. Это такие характеристики, как осадки, температура, влажность, дефицит влажности воздуха и максимальная скорость ветра. При этом территория Кабардино-Балкарской Республики была поделена на две зоны:
1. Предгорная зона (г. Нальчик, Чегемский, Баксанский, Урванский, Лескенский, Черекский и Зольский административные районы), которая представлена м/с Нальчик.
2. Равнинная зона (Прохладненский, Майский и Терский административный районы), тяготеющая к м/с Прохладный.
Оптимальный вариант площадей орошения для каждой из зон получен на основе решения соответствующей оптимизационной задачи.
По каждой из этих двух метеостанций ведутся систематические наблюдения начиная с 1944 г. При анализе метеофакторов по каждой из метеостанций, вся исходная информация была разбита в декадном разрезе (10–11 дней).
Анализировались метеофакторы:
1. Cумма осадков – x.
2. Средняя температура воздуха – y.
3. Максимальная скорость ветра – z.
4. Влажность воздуха – u.
5. Дефицит влажности воздуха – v.
В рамках установления связи между изучаемыми метеофакторами получены оценки тесноты связи между ними. Также построены регрессионные уравнения, связывающие метеофакторы при наличии связи между ними (табл. 2, 3).
Таблица 2
Числовые характеристики метеофакторов по м/с Нальчик и Прохладная
|
м/с Нальчик |
|||||
|
Числовые характеристики |
Метеопараметры |
||||
|
х |
у |
z |
u |
v |
|
|
Математическое ожидание |
9,777 |
4,284 |
77,562 |
16,980 |
9,800 |
|
Дисперсия |
88,436 |
13,144 |
100,766 |
–694,102 |
21,923 |
|
м/с Прохладный |
|||||
|
Математическое ожидание |
10,137 |
4,806 |
77,973 |
121,849 |
10,377 |
|
Дисперсия |
98,814 |
19,048 |
112,633 |
–603,744 |
20,499 |
Таблица 3
Теснота связи между метеопараметрами
|
м/с Нальчик |
|||||
|
Метеопараметры |
|||||
|
х |
у |
z |
u |
v |
|
|
х |
0,775 |
–0,578 |
0,288 |
0,172 |
|
|
у |
–0,819 |
0,151 |
0,206 |
||
|
z |
–0,029 |
–0,268 |
|||
|
u |
0,181 |
||||
|
м/с Прохладный |
|||||
|
х |
0,888 |
–0,751 |
0,260 |
0,227 |
|
|
у |
–0,875 |
0,110 |
0,214 |
||
|
z |
–0,042 |
–0,291 |
|||
|
u |
0,147 |
||||
Для каждой метеостанции в результате статистического анализа информации были построены многомерные регрессионные зависимости, связывающие температуру воздуха с другими метеофакторами. Они имеют вид:
м/с Прохладный
t – температура, x1 – скорость ветра, x2 – осадки, x3 – относительная влажность, x4 – дефицит влажности;
по среднегодовым показателям
t(x1, x2, x3, x4) = 0,00252 + 0,05863•x1 + 0,14118•x2 + 0,04068•x3 + 0,94602•x4;
по сезонам:
зима
t(x1, x2, x3, x4) = 0,02361 + 0,10214•x1 + 0,02048•x2 – 0,06299•x3 + 3,23649•x4;
весна
t(x1, x2, x3, x4) = 0,0015 – 0,09527•x1 + 0,11852•x2 + 0,04599•x3 + 1,31785•x4;
лето
t(x1, x2, x3, x4) = 0,0018 – 0,00034•x1 + 0,00838•x2 + 0,18877•x3 + 0,8834•x4;
осень
t(x1, x2, x3, x4) = 0,00851 + 0,09208•x1 – 0,01476•x2 + 0,08569•x3 + 0,79516•x4.
Рис. 1. Ирригационная водопотребность, млн куб. м
Рис. 2. Оросительная норма для озимой пшеницы по годам, куб. м, м/с Нальчик
Аналогичные результаты получены и для метеостанции Нальчик.
На рис. 1 отображена суммарная водопотребность в целом для всей территории республики по годам, млн м куб.
Суммарная ирригационная водопотребность складывается из сумм оросительных норм для каждой сельскохозяйственной культуры с учетом занимаемых ими площадей. Результаты расчетов по оросительным нормам озимой пшеницы приводятся на рис. 2.