SUITABILITY OF COASTAL SOCIO-ECOLOGICAL SYSTEMS IN A CHANGING CLIMATE

Research article
DOI:
https://doi.org/10.60797/IRJ.2024.144.150
Issue: № 6 (144), 2024
Suggested:
23.04.2024
Accepted:
05.06.2024
Published:
17.06.2024
127
6
XML
PDF

Abstract

The aim of the study is to evaluate the suitability of coastal socio-ecological systems for anthropogenic use in a changing climate. The research method was the principles of development and implementation of a set of measures for adaptation to a changing climate in coastal areas. The work formulates the concept of suitability, which can allow a comprehensive assessment of climate risk in relation to coastal socio-ecological systems. One result is that the implementation of climate risk factors can be predicted more accurately for coastal socio-ecological systems than in a global-scale assessment based on temperature rise. The analysis of coastal socio-ecological systems allows for a more detailed prediction of the realization of climate risk factors, taking into account the use of the concept of suitability. This concept can be used as an additional tool to analyse and assess the irreversibility of changes in coastal socio-ecological systems, physical and socio-ecological features of territories and cascading effects, including on a local scale.

1. Введение

Одним из факторов климатического риска является подтопление прибрежных территорий вследствие изменения уровня мирового океана. Исторически, развитие человеческой цивилизации было приурочено к водным объектам, как источникам питьевой воды, продовольствия и возможности транспорта. В этой связи представляется актуальным рассмотрение прибрежных территорий, подверженных той или иной степени урбанизации, как объекта исследования испытывающего воздействие факторов климатического риска в условиях меняющегося климата.

Прибрежные социально-экологические системы (ПСС), также известные как «низковысотные прибрежные зоны»

– это системы гидрологически связанные с морем на высотах ниже 10 м над уровнем моря. ПСС включают в себя разнообразные типы систем, от небольших островов до крупных городов и агломераций, распределенных по всему миру. Данные системы зачастую имеют транспортную инфраструктуру. Поэтому они подвергаются широкому спектру климатических и социально-экологических рисков и, следовательно, требуют разработки мер адаптации к условиям меняющегося климата. На ПСС проживает около 11% мирового населения, при плотности и темпах роста превышающих среднемировой уровень. Факторами климатических рисков, влияющими на ПСС являются эрозия береговой линии, изменение уровня грунтовых вод, засоление почвы, гидрологические и морские гидрологические опасные явления, в том числе повышение уровня моря (в среднем +0,84 м к 2100 году и 10-20 мм/год при сценарии RCP8.5
), включая увеличение повторяемости экстремальных наводнений. Вместе с тем, в настоящее время, большинство ПСС имеют относительно низкий уровень реализации мер по адаптации
,
.

Протяженность морских границ России превышает 46 тыс. км, на морской шельф приходится свыше 4 млн км², а размеры исключительной экономической зоны составляют около 8,5 млн км². Непосредственный выход к морю имеют 23 региона и 166 муниципальных районов и городских округов. На долю приморских муниципальных образований приходится 22,4% территории и 16 875 тыс. жителей (11,5% всего демографического состава страны). В 80 приморских городах (13 из них являются столицами субъектов Федерации) проживает 13,3 млн человек

.

Целью статьи является оценка пригодности прибрежных социально-экологических систем для антропогенного использования в условиях меняющегося климата.

2. Методы и принципы исследования

Методы разработки и реализации комплекса мер по адаптации к меняющемуся климату в прибрежных районах опирается на следующие принципы:

1. Климатические риски необходимо рассматривать во всей их полноте, включая их физические, экологические и социальные последствия, а также взаимодействие данных компонентов. Системный подход к анализу факторов климатического риска позволит выявить каскадные последствия климатических рисков, в том числе для объектов инфраструктуры.

2. Оценка климатических рисков требует рассмотрения множества типов климатических опасностей, а также их взаимодействия. В ПСС климатические факторы риска включают постепенные, растянутые по времени изменения (повышение уровня моря, потепление океана, таяние вечной мерзлоты и пр.) а также внезапные, быстро развивающиеся экстремальные явления (штормы, волны тепла, пожары, наводнения, засухи и пр.), в сочетании с местными неклиматическими факторами антропогенного риска.

3. Необходимо опираться на данные о тех опасных природных процессах, реализация которых имела место быть на территории данной ПСС. Так как оценка апостериорной вероятности реализации анализируемого фактора климатического риска является более точной, если она проведена с учетом априорной вероятности анализируемого события.

4. ПСС характеризуются долгосрочными климатическими рисками. Так, повышение уровня моря к 2300 году ожидается в диапазоне от 0,3-3,1 до 1,7-6,8 м в соответствии с RCP2.6 и RCP8.5 соответственно

.

Вышеперечисленные принципы могут быть учтены для адаптации населенных пунктов и объектов инфраструктуры посредством введения понятия «пригодности». В контексте адаптации к изменениям климата пригодность можно определить, как способность территории поддерживать устойчивое функционирование объектов техносферы в условиях меняющегося климата. Понятие пригодности может быть расширено с учетом возможности конкретной местности способствовать экономическому развитию, обеспечению средств к существованию и поддержанию здоровья и благополучия человека, как для настоящего, так и для будущих поколений.

Пригодность ПСС обуславливается внешними и внутренними факторами. К внешним относятся: факторы меняющегося климата, такие как изменение частоты опасных природных процессов; медленные изменения в атмосфере; медленные изменения в гидросфере и глобальные факторы, такие как включенность в мировую экономику; доступность энергетических и людских ресурсов. К внутренним факторам относятся: наличие населенных пунктов, развитость инфраструктуры; обеспеченность питьевой водой и продуктами питания; площадь и особенности территории; национальные особенности; социальные особенности; экономика и виды хозяйственной деятельности; местная экологическая, экономическая, социальная повестка.

Таким образом, пригодность опирается на гео-био-физические условия, а также на материальные (технологические, финансовые, институциональные) и нематериальные ресурсы жителей (культурная идентичность, привязанность к месту), с учетом ресурсов для адаптации, и приемлемости выбранной стратегии адаптации. При этом, пригодность ПСС не следует рассматривать изолировано от особенностей и процессов вне ПСС, включая потоки ресурсов и информации.

Исследования

показывает, что на атолловых островах ПСС, которую не затрагивают реализующиеся опасные природные процессы, закладывает основу для создания поселений и развития инфраструктуры. При этом превышение пороговых значений факторов климатического риска имеет решающее значение для определения последствий опасных природных процессов по всей системе обитаемости атоллов.

3. Основные результаты

Подход, основанный на использовании понятия пригодности, может позволить всесторонне оценить климатический риск ПСС. Одним из последствий является то, что реализацию факторов климатического риска можно спрогнозировать точнее для ПСС, чем при оценке в глобальном масштабе, основанном на оценке увеличения температуры. Например, прогнозируется, что от 90 (к 2050 г.) до 380 (к 2100 г.) млн людей будут ежегодного подвергаться воздействию наводнений при реализации сценариев высокого уровня потепления по сравнению с настоящим временем (до 250 млн человек

). Однако вероятно, что последствия изменения условий жизни в ПСС, связанные с ростом повторяемости наводнений, штормовых нагонов и таяния вечной мерзлоты приведут к непригодности некоторых ПСС для жизни задолго до того, как глобальное повышение уровня моря вызовет затопление с необратимыми последствиями
.

Таким образом, необходимым является определение того, как и когда угрозы по отношению к пригодности ПСС превращаются в потерю пригодности и, следовательно, реализуются климатические риски для ПСС.

Оценка пригодности проведена для двух видов ПСС: арктических и урбанизированных прибрежных территорий. Эти виды выбраны для иллюстрации ПСС с различной плотностью населения и развитостью инфраструктуры. Цель состоит в том, чтобы показать применимость подхода оценки пригодности ПСС для определения степени опасности климатических рисков вместо оценки условий риска в конкретном случае с учетом сценариев потепления, воздействия меняющегося климата, а также уязвимости и мер по адаптации.

Арктические побережья

Особенность арктического побережья в контексте пригодности заключается в значимости защищенности территории от опасностей связанных с меняющимся климатом и гидросферой. Реализация данных опасностей может вызвать каскадный эффект в отношении мест проживания людей и объектов инфраструктуры, а также экономической и традиционной деятельности местных народов.

К климатическим факторам, которые влияют на пригодность арктических ПСС, относятся таяние вечной мерзлоты и таяние континентальных ледников. Таяние вечной мерзлоты угрожает прибрежным поселениям и инфраструктуре, поскольку возможно изменение береговой линии и повреждение критически важной инфраструктуры. Прогноз изменения климата в соответствии с RCP8.5 показывает, что к 2050 году затраты на ремонт, восстановление или замену инфраструктуры арктической зоны могут увеличиться на 28%

. По оценкам Межправительственной группы экспертов по изменению климата таяние вечной мерзлоты в Арктике повлияет на значительную часть инфраструктуры (почти 70% по RCP4.5), и к 2050 году затронет миллионы людей
. Таяние вечной мерзлоты представляется необратимой тенденцией, однако критический порог для реализации данного фактора климатического риска остается недостаточно изученным. Достижение данного критического порога зависит от местных условий, таких как плотность населения, развитость инфраструктуры, скорости таяния вечной мерзлоты, а также видов традиционной деятельности местных народов и наличия объектов, имеющих культурную и историческую ценность.

Таяние континентальных ледников, связанное с потеплением, может вызывать более высокие риски временного и постоянного подтопления территории, что может усугубиться повышением уровня моря и таянием вечной мерзлоты, а также береговой эрозией.

Следует отметить, что таяние континентальных ледников и таяние морского льда может создать новые возможности для судоходства, однако данные преимущества могут быть нивелированы снижением возможности использования зимников и воздействием на инфраструктуру деградировавшей вечной мерзлоты

.

Определение пригодности зависит также от потенциала адаптации к меняющемуся климату, например посредством инвестиций в охрану прибрежных зон и переселения населения. Однако данные меры адаптации должны соотноситься с традиционными методами использования ресурсов, которые лежат в основе идентичности, культуры, хозяйственных практик и мировоззрения народов арктической зоны.

Урбанизированные прибрежные территории

Большая часть (63%) мирового городского населения проживает в прибрежных районах

, и эти урбанизированные прибрежные территории вносят значительный вклад в национальную экономику и служат центрами глобальной торговли и транспорта. По прогнозам к 2050 году 800 миллионов человек, будут жить в более чем 570 прибрежных городах, подверженных воздействию повышения уровня моря на 0,5 м
. Прибрежные города испытают влияние повышения уровня моря из-за размыва грунта и береговой эрозии, наряду с повышением уровня моря и повышением вероятности штормов. Ожидается, что в ближайшем будущем риск наводнений в городах на прибрежных территориях увеличится в результате продолжающейся прибрежной урбанизации
и связанным с ней увеличением экономической деятельности
.

Наводнения в прибрежных городах влияют на уровень пригодности ПСС, в частности населенных пунктов и инфраструктуры, а также на возникновение каскадных эффектов оказывающих негативное воздействие на экономическую деятельность. Кроме того, потенциально возможна потеря транспортной инфраструктуры из-за более частых и более разрушительных опасных природных явлений и, в более широком смысле, потеря местных агломеративных экономик урбанизированной территории, которые характерны для городов с высокой плотностью населения. Макроэкономические потери обуславливаются возможными наводнениями, уничтожающими основные средства производства, такие как здания, сооружения, оборудование, а также сокращением предложения рабочей силы. Каскадные эффекты могут быть связаны с потерей пригодной для экономической деятельности территории и нарушениях в снабжении питьевой водой в районах затопленных соленой морской водой, что влияет на городское водоснабжение, особенно в условиях отсутствия развитой системы опреснения воды.

При этом связь с компонентом пригодности, обеспечивающим снабжение продовольствием, вероятно, будет слабее, чем на арктическом побережье, вследствие наличия развитой системы снабжения городского населения внешними источниками продовольствия.

Меры адаптации по отношению к наводнениям известны и широко применяются, они заключаются в создании и модернизации гидротехнических сооружений берегоукрепления.

В настоящее время численность населения, пострадавшего в результате наводнений, повторяемостью раз в 100 лет в ПСС, составляет 30–61 млн человек. Принимая во внимание будущие изменения численности населения и уровня моря, прогнозируется увеличение числа пострадавших от наводнений до 63–88 млн к 2050 г. и 57–212 млн к 2100 г.

. Однако при реализации мер адаптации, связанных с созданием и развитием прибрежных гидротехнических сооружений в соответствии с прогнозом изменения уровня моря, риски для населения, территории, инфраструктуры снижаются до 15–30 млн к 2050 г. и до 11–85 млн к 2100 г.
.

Отток населения с урбанизированных прибрежных территорий может стать результатом каскадного изменения климатических рисков и, как следствие, сокращения возможностей и видов экономической деятельности. Показатели миграции снижаются по мере развития прибрежных гидротехнических сооружений. В соответствии с прогнозом численность населения, пострадавшего в результате наводнений в Европе к 2100 году составит 0,5–6,9 млн человек, но при принятии дополнительных мер защиты численность составит 0,7–1,3 млн человек

.

Анализ мер адаптации, реализованных в густонаселенных прибрежных районах, показал, что они заключаются в строительстве защитных дамб с использованием насосов для откачивания воды, с постепенным наращиванием высоты дамбы, а также мелиорацией земель. Однако планирование и реализация мер адаптации основывающихся на некорректных прогнозах или создание прибрежных гидротехнических сооружений, не отвечающих требованиях устойчивости по отношению к факторам климатического риска, может привести к катастрофическому затоплению урбанизированной прибрежной территории, с последующей потерей пригодности данной ПСС.

4. Обсуждение

Проведенный анализ прибрежных социально-экологических систем позволяет детализировать прогноз реализации факторов климатического риска с учетом использования понятия пригодность. Данное понятие может быть использовано как дополнительный инструмент для анализа и оценки необратимости изменений в ПСС, физических и социально-экологических особенностей территорий и каскадных эффектов, в том числе в локальном масштабе.

Концепция пригодности позволяет кроме гидрологических и экономических факторов оценить значимость территории для коренного населения территории, с учетом культурного и исторического наследия в региональном и местном масштабе.

Анализ арктического побережья и урбанизированных прибрежных территорий показывает, что выявление необратимых изменений, пороговых значений по отношению к пригодности ПСС, а также учет каскадных эффектов, влияющих на пригодность возможен. Разработка мер адаптации должна опираться на особенности ПСС и критерии наличия или потери пригодности.

Предложенная модель может оказаться полезной при оценке приемлемости климатических рисков для различных территорий, учете возможности реализации каскадных эффектов потери пригодности, и, следовательно, выявления наихудших сценариев для прибрежных районов. Также возможна оценка сокращения пространства пригодного для антропогенной деятельности по мере повышения уровня моря вследствие усиления изменения климата, и, как следствие, выявления приоритетных вариантов адаптации по мере достижения пороговых значений факторов климатических рисков.

5. Заключение

Предложен подход к разработке и реализации комплекса мер по адаптации к меняющемуся климату в прибрежных районах, основывающийся на следующих принципах: климатические риски необходимо рассматривать во всей их полноте, включая их физические, экологические и социальные последствия, а также взаимодействие данных компонентов; оценка климатических рисков требует рассмотрения множества типов климатических опасностей, а также их взаимодействия; необходимо опираться на данные о тех опасных природных процессах, реализация которых имела место быть на территории данной ПСС; ПСС характеризуются наличием долгосрочных климатических рисков.

Предложено понятие пригодности в контексте адаптации к изменениям климата, как способность территории поддерживать устойчивое функционирование объектов техносферы в условиях меняющегося климата. Понятие пригодности может быть расширено с учетом возможности конкретной местности способствовать экономическому развитию, обеспечению средств к существованию и поддержанию здоровья и благополучия человека, как для настоящего, так и для будущих поколений.

Таким образом, необходимым является определение того, как и когда угрозы по отношению к пригодности ПСС превращаются в потерю пригодности и, следовательно, реализуются климатические риски для ПСС. Оценка пригодности проведена для двух видов ПСС: арктических и урбанизированных прибрежных территорий. Эти виды выбраны для иллюстрации ПСС с различной плотностью населения и развитостью инфраструктуры.

Предложенная модель может оказаться полезной при оценке приемлемости климатических рисков для различных территорий, учете возможности реализации каскадных эффектов потери пригодности, и, следовательно, выявления наихудших сценариев для прибрежных районов.

Article metrics

Views:127
Downloads:6
Views
Total:
Views:127