Им сверху видно все

В конце прошлого года Петербургский Нансен-центр стал лауреатом Декартовой премии – самой престижной европейской награды для международных научных консорциумов

В декабре 2005 года ученые международного Центра по окружающей среде и дистанционному зондированию имени Нансена удостоились престижной научной премии Рене Декарта. По своему авторитету эта европейская награда уступает разве что Нобелевской. В отличие от последней, Декартова премия выдается не отдельным ученым, а международным исследовательским коллективам.

Проект «Изменения климата и окружающей среды в Арктике» (Climate and Environmental Change in the Arctic, CECA) был разработан командой трех институтов – норвежского Центра по окружающей среде и дистанционному зондированию имени Нансена (координатором выступил профессор Ола Йоханнесен), германского Института Макса Планка по метеорологии (руководитель – Леннарт Бенгтсон) и Петербургского Нансен-центра (руководитель – Леонид Бобылев). Эта работа вошла в число пяти лауреатов конкурса, на который в прошлом году было подано 85 заявок от 76 команд со всего мира. Денежный фонд премии – 1 млн 150 тыс. евро – был поделен между пятью финалистами, получившими по 30 тыс. евро на команду, и пятью лауреатами (по 200 тыс. евро каждому). По правилам оргкомитета, премия имени Декарта выделяется на весь консорциум для проведения дальнейшего исследования. Норвежские и немецкие партнеры Петербургского Нансен-центра приняли решение перевести всю денежную премию на счет своих российских коллег. В течение следующих четырех лет работа над проектом будет продолжаться в Петербурге.

О деятельности и планах Петербургского Нансен-центра корреспонденту «Эксперта С-З» рассказал его директор Леонид Бобылев.

Арктика растает?

– На каких проблемах было сосредоточено исследование CECA?

– Сейчас много говорят о глобальном изменении климата, глобальном потеплении – есть ли оно, нет ли, чем вызвано? Для ответа на эти вопросы наш центр уже много лет исследует процессы, происходящие с морским арктическим льдом и Гренландским ледниковым щитом. При изучении морского льда мы в основном используем данные спутников с микроволновыми радиометрами на борту, которые запускаются с 1978 года. Эти приборы принимают собственное излучение Земли, в данном случае – льда. С помощью определенных формул, уравнений по характеристикам зафиксированного излучения можно определить, например, концентрацию открытой воды, однолетнего и многолетнего льда в минимальном окне разрешения – пикселе, который позволяет рассматривать данный радиометр. Такими пикселями – размером 20х20 км – мы покрываем всю Арктику, картируем ее изо дня в день, из года в год. В результате появляется возможность определить, как меняется ситуация в этом регионе в целом, какова динамика в отдельных областях, скажем в Карском море или море Лаптевых. Данные за 30 лет показывают, что общая площадь морского льда в Арктике медленно сокращается, приблизительно на 3% в десятилетие. Особо драматические изменения происходят с многолетним льдом, который переживает хотя бы одно летнее таяние. По разным оценкам, площадь его поверхности уменьшается на 6-8% за десятилетие. В прошлом сентябре, например, наблюдался минимум ледяного покрова в Арктике за многие годы наблюдений.

– Почему площадь морского льда сокращается?

– Все ученые признают, что, по крайней мере, в настоящее время климат теплеет, в среднем повышается температура воздуха. Однако за счет чего она повышается? Научный мир разбит на два лагеря. Многие считают, что это естественные вариации климата. Было потепление в 1940-х годах, в 1960-1970-х оно сменилось похолоданием, с 1980-х снова пошло потепление. Другая часть ученых утверждает, что на изменение климата большое влияние оказывает антропогенный фактор. Это влияние осуществляется за счет парниковых газов (двуокиси углерода, метана и др.). Их концентрация в атмосфере может быть невелика, но они очень серьезно влияют на энергетические процессы, создавая так называемый парниковый эффект. Проще говоря, эти газы создают подобие пленки в парнике, под которой происходит разогрев воздуха. Именно с этим фактором сторонники антропогенного воздействия и связывают потепление климата. Подобная точка зрения разделяется не всеми, но это серьезная позиция, которая, например, нашла отражение в Протоколе Киото.

Трудно сказать, какая из двух точек зрения ближе к истине. Мы не можем доказательно утверждать, что на нынешнее изменение климата влияют только естественные климатические колебания (роль которых в Арктике очень важна) или только антропогенный фактор. Скорее налицо смесь этих причин. Однако наши десятилетние исследования, за которые мы получили Декартову премию, показывают, что по крайней мере отчасти деятельность человека влияет на климатические процессы. Не принимая во внимание антропогенный фактор, нельзя полностью объяснить современное потепление.

Модели климата, которые учитывают антропогенный фактор, показывают, что нынешний тренд станет развиваться в том же направлении и к концу столетия лед в Арктике летом будет таять полностью. Северный Ледовитый океан, по сути, превратится в обычное море наподобие Белого или Балтийского. Это приведет к изменениям в хозяйственной деятельности – начнется свободное судоходство по Северному морскому пути, станет более комфортной разработка нефти и газа на шельфе. Что касается ожидаемых климатических пертурбаций, вместе с увеличением стока сибирских рек и таянием Гренландского ледникового щита произойдут распреснение морской воды, нарушение так называемой термохолинной циркуляции, последствия которых трудно предсказать.

– Тогда что произойдет, если растают ледники Гренландии?

– Ученые задаются этим вопросом очень давно. Не секрет, что огромная масса льда на территории Гренландии – это уникальные запасы пресной воды. Разные оценки показывают, что при таянии ледников Гренландии уровень мирового океана может увеличиться на семь метров. Это значит, что низменные ландшафты вроде Голландии или Ленинградской области окажутся под водой. Проблема таяния льдов Гренландии очень серьезная и многоплановая, мы занимаемся ею лишь отчасти – изучаем, как со временем меняется высота Гренландского ледникового щита. Это исследование наш центр ведет уже 14 лет, начиная с 1992 года, когда появились так называемые радиоальтиметры – приборы на западноевропейских спутниках, которые позволяют с высокой точностью – до сантиметра – измерять расстояние до поверхности Земли.

«В России сейчас дефицит научных кадров. Если мне потребуется два-три классных молодых специалиста, в Санкт-Петербурге я их просто не найду»

До сих пор превалировала точка зрения, что Гренландский ледниковый щит в прибрежной зоне тает, в то время как высота щита во внутренних районах остается постоянной, то есть в целом Гренландия якобы теряет массу. Однако наши исследования показали, что, несмотря на таяние в прибрежных районах, которое, кстати, увеличивается из года в год, во внутренних районах с 1992 года до настоящего момента уровень ледника, как ни странно, рос со средней скоростью 5 см в год. Таким образом, мы обнаружили, что масса ледника, наоборот, увеличивается за счет осадков, что косвенно подтверждает состояние глобального потепления. Есть интересное американское исследование, показывающее, что если температура воздуха увеличится на три градуса, то Гренландский ледниковый щит будет таять необратимо. То есть к концу этого столетия может начаться очень серьезное таяние, а через тысячу лет щит растает полностью. В этом случае в океан поступит большое количество пресной воды, что может привести к нарушению Гольфстрима, который регулирует погоду в Великобритании, Скандинавии и на севере Европы. В результате изменится и весь климат в регионе.

Спутниковая поддержка – бизнесу

– Занимаетесь ли вы прикладными проектами?

– Начиная с 1995 года мы проводили большое исследование «Наблюдение за льдом» (Icewatch). Это первое соглашение между российским и европейским космическими агентствами в области наблюдений из космоса. Мы изучали возможность использования спутниковых радиолокаторов с синтезированной апертурой для проводки судов во льдах по Северному морскому пути. Техника сегодня развивается стремительно, появляются все новые и более совершенные датчики на спутниках. Обычный локатор дает разрешение на поверхности в 1,5 км, локатор с синтезированной апертурой – до 30-100 м. Сейчас разрабатываются приборы, которые могут с высоты 600 км различать цели размером до нескольких метров. Огромное преимущество локатора с синтезированной апертурой состоит в том, что его работа не зависит ни от облачности, ни от времени суток. Оптический сенсор не видит под облаками, не видит в темное время суток. В Арктике же полгода стоит полярная ночь, а в остальное время она на 70% закрыта облаками. С помощью снимков с этого радара можно делать классификацию льда на пути следования каравана (где лед более тяжелый, где легкий), что позволит капитану ледокола выбирать оптимальный курс во льдах. Это приведет к уменьшению времени проводки каравана, экономии энергии топлива, а значит, и удешевлению рейса.

Другое прикладное направление, которым мы занимаемся, – мониторинг айсбергов. Свои услуги мы предлагаем газонефтяным компаниям, работающим в Арктике. К сожалению, российские фирмы пока не откликнулись на наше предложение, а вот с рядом зарубежных компаний переговоры уже идут. Прежде всего их беспокоят три аспекта – транспортировка нефти и газа во льдах (поддержка навигации), нефтяное загрязнение вокруг морских платформ, а также опасность, которую представляют для этих платформ айсберги. Одно дело – транспортировать обычные грузы, другое – перевозить нефть. Если разломится танкер и нефть выльется в море, это может нанести сильный удар по чувствительной экосистеме Арктики. У нас есть группа, которая сейчас энергично занимается разработкой методов мониторинга нефтяного загрязнения в районе присутствия льда. Вместе с Институтом Арктики и Антарктики наш центр изучает возможности использования локаторов с синтезированной апертурой для мониторинга айсбергов. Наша задача – вовремя определить, откуда айсберг откололся, оценить его параметры, а потом, используя специальные модели, рассчитать его траекторию. Если айсберг будет угрожать какой-то платформе, придется принимать срочные меры. Например, Институт Арктики и Антарктики уже проводил такой эксперимент – оттаскивал айсберг судами. Ледяную глыбу обвязывали специальными канатами и отводили в сторону. Достаточно изменить траекторию на один-два градуса, и айсберг уже пройдет мимо.

Дорога открыта

– Как некоммерческий научный фонд где вы находите средства на исследовательскую деятельность?

– Мы – проектноориентированный центр, должны зарабатывать деньги, развивая прикладные проекты и участвуя в научных конкурсах. Например, у Европейского Союза есть так называемые «рамочные» научные программы. Каждые пять лет специальная комиссия оговаривает основные направления исследований, но не детализирует их. В этих конкурсах мы принимаем активное участие. Работаем мы и в нескольких небольших российских программах. Но здесь нельзя рассчитывать на необходимые нам суммы.

– Большинство спутников, с данными которых вы работаете, принадлежат европейским или североамериканским агентствам. Как вы строите сотрудничество с ними?

– Конечно, политика космических агентств разная. Например, спутники с микроволновыми радиометрами в основном принадлежат США, но их данные открыты, платить за них не надо и мы получаем информацию в полном объеме. Локаторы с синтезированной апертурой имеются у Канады (Radarsat) и ЕС (Envisat). Первый – коммерческий спутник, один его снимок стоит 3-4 тыс. долларов. Спутник Европейского космического агентства предназначен для исследования окружающей среды. Его снимки тоже продаются, но в рамках проектов так называемой «первой категории» (для научных исследований) определенную квоту можно получить бесплатно. У нас установились очень хорошие отношения с Европейским космическим агентством, поэтому мы используем данные именно их спутника.

– Какие специалисты работают в вашем центре?

– Центр у нас небольшой, около 30 человек. Четыре группы занимаются изучением климата Арктики, водных экосистем, исследованием взаимодействия океана и атмосферы с помощью аппаратуры в радиодиапазоне, а также прикладными проектами. Костяк коллектива составляют специалисты с физико-математическим образованием. С 1994 года у нас действует программа поддержки аспирантов (Nansen Fellowship Program). В России сейчас дефицит научных кадров. Если мне потребуется два-три классных молодых специалиста, в Петербурге я их просто не найду. Поэтому 12 лет назад мы начали совместную программу с Санкт-Петербургским государственным университетом, Российским гидрометеорологическим институтом и Арктическим институтом: берем их аспирантов в нашу программу, предоставляем рабочие места, платим дополнительную стипендию, ищем для них гранты и международные стажировки.

– Как вы собираетесь распорядиться полученной премией?

– Решением наших партнеров из Бергенского Нансен-центра и Гамбургского Института Макса Планка по метеорологии денежный эквивалент премии – 200 тыс. евро – перечислен на счет нашего центра. Дальнейшее развитие проекта подразумевает скрупулезное ежедневное исследование динамики морского арктического льда и Гренландского ледяного щита. Мы намерены использовать премию также и для подготовки молодых кадров. Возьмем несколько хороших аспирантов с сильными научными руководителями и обеспечим их всем необходимым для работы.

В Западной Европе Декартова премия – это очень авторитетная награда, вполне сравнимая по значению с Нобелевской. Для ученых, которые ее получают, дорога в европейский научный мир открыта. Поэтому мы надеемся, что получение премии положительно скажется на дальнейших научных исследованиях нашего центра.

Санкт-Петербург