Якутские ученые создали и теоретически обосновали индекс устойчивости арктических зимних дорог. Используя данные многолетних наблюдений, методы статистики и математического моделирования климата, исследователи выявили наиболее уязвимые зимники, которым больше всего угрожают тренды потепления. Статья об этом опубликована в журнале Climate Services.
Средняя плотность населения в Республике Саха (Якутия) — один человек на три квадратных километра. Конечно, в каких-то районах она выше, в каких-то — ниже, однако связать всю эту огромную территорию транспортными нитями в любом случае достаточно проблематично. Да, есть большие и малые реки, авиация, федеральные трассы, железные дороги — однако имеются и поселения (в основном там живут коренные малочисленные народы Севера), куда наиболее оперативно и удобно можно добраться только по зимнику.
Что такое зимник примерно понятно уже по названию — это дорога, которая функционирует только в соответствующее время года. Она может проходить по замерзшим рекам, по тундре или тайге, за ней специально ухаживают. Каждый год такие транспортные артерии создают заново: у них есть дата открытия, затем постепенно, с наступлением более устойчивых морозов, увеличивается грузоподъемность машин, способных там проехать, а весной это всё постепенно закрывается. Конечно, зимники, как и прочие трассы, обслуживают: чистят, укатывают и трамбуют снег.
«Для Центральной Якутии они не очень важны, особенно сейчас: в наличии всесезонные федеральные дороги плюс малая авиация, — объясняет ведущий научный сотрудник Института мерзлотоведения им. П. И. Мельникова СО РАН (Якутск), заведующий лабораторией по изучению климата и экосистем северных регионов Северо-Восточного федерального университета им. М. К. Аммосова кандидат географических наук Никита Иванович Тананаев. — Однако в южной и северной частях региона есть люди, у которых от зимников зависит весь годовой цикл. Речь идет об образе жизни коренных малочисленных народов Севера и о том, как потепление климата может на это повлиять. Поэтому мы решили ответить на вопрос: насколько скажется потепление климата на и без того не очень благополучных в плане расположения и доступности территориях?»
Главное, что нужно для ответа на этот вопрос, — обоснованный прогноз: какой будет температура воздуха через 30, 50, 100 лет. Ему и посвящена значительная часть работы якутских исследователей. «На первый взгляд — несложно, — говорит Никита Тананаев. — Можно просто взять какую-либо климатическую модель и посчитать, тем более что таких моделей много — около пятидесяти, — и все они современны и хороши. Однако сколько из них способны адекватно описать климат Якутии? Ведь есть те, которые, например, в силу математической структуры прилично воспроизводят тропический климат и очень плохо — остальные. Тем более что наш регион достаточно специфичен: и высотные пояса, и климатические зоны перемешаны, и какие-то модели обязательно будут ошибаться. Поэтому для начала нужно было выбрать самые лучшие для нас, и это заняло довольно много времени».
Ожидание и реальность
Люди могут с легкостью дискриминировать себе подобных по сотне различных признаков, однако дискриминировать математические модели — задача непростая. Для этого пришлось начать с соотнесения данных фактических наблюдений, которые дает метеослужба, и данных климатических моделей. «Соотносятся они плохо, — подчеркивает Никита Тананаев. — Потому что метеостанции находятся в конкретных точках, а нам нужны площадные, то есть по всей территории».
«Мы взяли точечные данные — это всё же объективная реальность — и сделали статистический анализ: может быть, никакого потепления вообще нет? Ан нет, оказалось, что климат поменялся, и по самым репрезентативным метеостанциям мы с цифрами в руках это доказали. Для срединной части Якутии начиная с середины 1980-х тенденция к потеплению очень заметна. В Арктической Якутии это началось с небольшим опозданием, но к началу — середине 2000-х этот тренд статистически устанавливается и там», — рассказывает Никита Тананаев.
Для того чтобы с относительной точностью пересчитать данные метеостанций на большие территории, исследователи использовали метод реанализа — математической модели, которая позволяет это сделать. «Мы сравнили отдельные цифры с метеостанций и разные модели реанализа, нашли одну, которая с некоторой дельтой, но хороша, и стали использовать для получения базовых сведений о температуре воздуха — самых точных, что у нас есть — за стандартные климатические периоды в тридцать лет», — комментирует Никита Тананаев.
Однако всё равно к этим данным напрямую климатический прогноз, который дают модели, не приставишь: у реанализа и предсказания климата разные физические принципы построения и разные точки отсчета. «Поэтому мы еще усложнили дело. Смотрите: у нас есть информация реанализа, и ее мы считаем правдой. Затем мы строим климатическую модель за тот же исторический период, чтобы она, насколько это возможно, совпадала с данными реанализа. Дальше мы берем историческую температуру, которую показывают нам климатические модели, и прогнозную, на будущее, которую дают нам те же модели. Считаем между ними разницу и прикладываем ее к реально наблюденным данным по результатам реанализа. Таким образом, получается довольно точный логический вывод», — объясняет ученый.
Попутно исследователи дискриминировали модели, считая коэффициент пространственной корреляции между изменением температуры за 30 лет в реанализе и изменением температуры за 30 лет в модели. «Интересно и методически правильно было как раз посмотреть не то, как хорошо модели воспроизводят поля температур, а как отражают изменения, — подчеркивает Никита Тананаев. — Таким образом, из 50 моделей у нас осталось 5, которые по коэффициенту пространственной корреляции были самые лучшие. Этот коэффициент мы использовали как численный вес: модель, дающая максимальный КПК, имеет и самый большой вес».
Зимник, идущий вдоль Лены. Республика Саха (Якутия)
Индекс устойчивости зимников
Дальше дело было за малым: посчитать четыре климатических сценария и посмотреть, как будет меняться температура во всей Якутии в целом и конкретно в тех районах, где живут коренные малочисленный народы Севера, и одновременно — куда в холодное время года есть доступ только по зимникам. «Наши коллеги, соавторы статьи, как раз занимались обоснованием социально-экономической части работы, и таких территорий было выделено шесть», — отмечает Никита Тананаев.
Нужно было найти какой-то количественный показатель, который отражает состояние зимника на нынешний момент, на близкое будущее — до 2050-го и на далекое — до 2100 года. «Мы решили принять балльную оценку устойчивости или уязвимости этих дорог в зависимости от того, как распределяется температура зимой, весной и осенью, — говорит исследователь. — Итогом стал индекс устойчивости арктических зимних дорог. В этой статье он впервые предложен и теоретически обоснован, имеет весовые коэффициенты. Баллы назначаются для сезонов и в зависимости от того, какая температура, насколько она увеличится в будущем и какой станет. Мы проанализировали таким образом зимники в шести выбранных районах, но этот метод в принципе можно распространить куда угодно».
В целом не так важно, насколько температура воздуха изменится зимой — у якутских зим достаточен запас холода, чтобы потепление даже на десять градусов не сыграло никакой роли. Для снега и, как следствие, зимника совершенно неважно находиться в твердом состоянии при минус сорока пяти или при минус тридцати. Поэтому наибольшее внимание ученые обратили на переходные периоды: осенний и весенний, именно в это время рост температур может иметь решающее значение.
«Когда мы делали анализ изменения климата по метеостанциям, то смотрели его в разбивке по месяцам, и там хорошо видно: осенью, по крайней мере за последние 60 лет, температура если и меняется, то не сильно. То есть осенний период по продолжительности сравнительно устойчивый. Конечно, сентябрь или октябрь могут быть теплее, но 15 октября всегда выпадает снег, и начиная со второй декады октября ничего не меняется: как было в ноябре среднее минус двадцать, так и остается, — объясняет Никита Тананаев. — К тому же зимники всё равно устанавливаются не в октябре и не в ноябре, а в лучшем случае в декабре или вообще только в январе. Поэтому если вдруг на пару градусов потеплеет осенью, то, возможно, всё сдвинется на несколько дней. Да, это важно — поэтому при распределении весовых единиц осень оказалась на втором месте по значимости влияния. Однако самый большой вес — у весеннего периода, потому что даже за последние тридцать лет мы видим хорошо заметный тренд к потеплению именно в марте и апреле».
Сами посудите: летом есть навигация или авиация, так или иначе можно проехать и по суше. К тому же осенью у людей имеются запасы, а в ноябре идет забой скота. Даже если зимник откроется на пару недель позже, то жители этих отдаленных мест в любом случае продержатся. К весне всё заканчивается — и подвоз продуктов и других ресурсов становится неизмеримо актуальнее. Получается, что чем раньше начинает теплеть, тем раньше закрывается зимник, — и тем дольше люди сидят, отрезанные от всего остального мира (не будем забывать и о таких вещах, как половодье и ледоход). «Поэтому бескормица может продолжаться намного дольше, чем осенью, — говорит ученый. — И, исходя из этого, коэффициенты сезонов мы приняли такие: 0,3 (осень), 0,1 (зима), 0,6 (весна)».
Переправа через уже закрывшийся зимник. Игарка, Красноярский край
Варианты будущего
Посчитав индексы для выбранных шести зимников в шести районах, ученые выяснили: на данный момент несмотря на тренды к потеплению ситуация достаточно стабильная, и нынешний климат позволяет дорогам быть довольно устойчивыми.
Хорошие новости оказались у исследователей и для тех, кто живет на более далеком севере: там настолько холодно, что сезонным трассам ничего не угрожает ни в одном из сценариев, несмотря на колебания самого индекса. «А вот для поселков, которые являются местами компактного проживания коренных малочисленных народов Севера, в Южной Якутии — в Олекминском, Алданском, Усть-Майском районах, прямо полосой, — известия неутешительные, — отмечает Никита Тананаев. — К 2100 году гарантированно, независимо от сценария, их зимники будут уязвимы. Есть несколько поселений, где и в 2050-м всё сложится неблагополучно, — и мы уже находимся на траектории к ухудшению. Так что пора что-то предпринимать».
Ученый акцентирует: зная архитектуру индекса, где вшита раскладка по месяцам, специалисты отчетливо видят — это как раз то потепление, которое будет наблюдаться весной. Можно подумать: ну и пусть, раньше растает, раньше высохнет, и раньше пройдет ледоход. «Вовсе необязательно! — восклицает Никита Тананаев. — Такой зависимости нет! К тому же есть зимники, часть которых проходит по льду Лены, а часть — по тундре. Предположим, что со второго фрагмента пути снег сошел раньше, земля просохла, но лед на реке как раз становится нестабилен, и как результат — проезд всё равно невозможен».
«Для зимника даже -5 — нормальная температура. Если говорить о таком, который пролегает по льду, то тем более. Снег — хороший теплоизолятор, и лед под ним еще не начинает таять. Ненормально, когда среднемесячная температура попадает в диапазон от 0 до -2. Для зимников, которые не идут по рекам, это будет уже принципиально: днем будет плюс, ночью минус, снег начнет раскисать, и дорога станет непроезжей», — поясняет Никита Тананаев
Среди всех поселений нашлось одно в Олекминском районе, которое и сейчас не очень доступно, и в будущем ему придется хуже всех — это село Тяня, где живут эвенки. Зимник, ведущий туда, хорошо известен как продолжение региональной автодороги «Умнас» Якутск — Олекминск, так как по нему ездят на Ленские столбы: он идет вдоль Лены, где-то по бровке, где-то по льду, потом доходит до Олекминска. Далее дорога идет по автозимнику местного значения до Тяни, стоящей на берегу одного из притоков Олекмы. «Раньше последняя машина перед долгим перерывом приходила всегда в конце марта или к началу апреля, — рассказывает Никита Тананаев. — Теперь всё чаще и чаще случаются годы, когда к 8 марта машина проехать не может: маленькие ручьи уже раскисли, для большегрузов-тридцатитонников путь непроезжий. Поэтому местным предпринимателям приходится завозить товары на небольших микроавтобусах несколько раз в месяц, чтобы поддерживать ассортимент товаров первой необходимости. Период недоступности удлиняется».
Есть и еще один момент: часть зимней активности вокруг этих поселений связана не с только зимниками, но и с тем, что это время активных действий — кочевые родовые общины перегоняют оленьи стада, местное население ездит на снегоходах, охотится и так далее. Соответственно, если увеличивается теплое весеннее время с пограничными температурами около ноля, то появляется наст. Перемещаться по территории, трансформированной таким образом, и на снегоходах, и на оленях достаточно непросто. К тому же оленям сложно раскапывать копытами снег и добывать ягель под настом. Еще наст позволяет волкам быстро перемещаться на большие расстояния, убегая от охотников, а увеличение численности этих хищников приводит к сокращению поголовья оленей. «Получается, что традиционное природопользование и местные коммуникации тоже будут страдать», — резюмирует Никита Тананаев.
Можно ли что-то сделать?
Есть ли что-то, чем можно заменить зимники? К сожалению, увы, пока нет. «Они очень разные: есть те, что идут по Лене, другим рекам и их притокам, и те, что проложены по тундре или тайге. Поэтому универсального решения по замене быть не может», — констатирует исследователь. Однако, по мнению ученых, которое они излагают в статье, на участках, привязанных к таким городам, как Якутск, Олекминск, Ленск, автотранспорт способны сменить суда на воздушной подушке. «Они, несмотря на все их минусы, теоретически более стабильно способны поддерживать сообщение, — отмечает Никита Тананаев. — Возможно, пришла пора об этом конкретно думать».
Есть и другой вариант: можно проанализировать, от недостатка чего люди страдают в первую очередь, и перестроить логистические цепочки для своевременной доставки самого необходимого. Не везти часть важных грузов, например в Тяню из Якутска, потому что ожидание, когда дорога станет проезжей на всех участках, слишком дорого обходится отрезанным от Большой земли людям, а по аналогии с арктическими улусами создать торгово-логистический центр в Олекминске и держать там запасы социально значимых продуктов и товаров первой необходимости, доставляя всё это уже из него в удаленные поселения. Это на сколько-то сократит период недоступности, причем речь идет не только о продуктах, но и о медикаментах, топливе, строительных материалах.
«Несмотря на эти адаптационные варианты, разумных альтернатив зимникам пока нет, — уверен Никита Тананаев. — Но здесь в принципе речь не о том, как сделать всё идеально, а о том, как дать возможность людям жить в лучших условиях».
Исследование выполнено по грантам РНФ №21-17-00250 и РНФ 22-27-00344.
Екатерина Пустолякова
Фото предоставлены исследователем
