Valsts pētījumu programma

Klimata pārmaiņas un to ietekme

Latvijas Zinātņu akadēmijas sēde 2008.gada 28.novembrī

KLIMATA PĀRMAIŅAS UN ŪDEŅI M.Kļaviņš Pat ja globālā mērogā izdosies samazināt CO2 emisijas, būtiska globālā sasilšana turpināsies vismaz visu 21. gadsimtu: globālā vidējā gaisa temperatūra celsies 1.4 – 5.8°C robežās, bet Pasaules okeāna vidējais līmenis – 0.3 – 0.8 m robežās. Reģionālie klimata modeļi uzrāda, ka Baltijas reģionā klimata maiņas izpausmes būs jūtamākas, salīdzinot ar globāli vidējiem rādītājiem: gaisa temperatūra ziemā līdz 2100.g. pieaugs 4-8°C robežās, bet vasarā 2.5 – 5.0°C robežās. Paredzams, ka par 10 – 20% pieaugs nokrišņu daudzums. Ziemas kļūs īsākas un caurmērā siltākas. Saīsināsies ledstāves periods. Būtiski palielināsies vielu izskalošana no augsnes – virszemes ūdeņos nonāks vairāk neorganisko barības vielu. Paredzams, ka klimata maiņa būtiski ietekmēs Latvijas iekšējo ūdeņu ekosistēmas.

Vēl izteiktākas klimata maiņas izpausmes sagaidāmas Baltijas jūrā: Latvijas piekraste kļūs par neaizsalstošu zonu, palielinātais saldūdens ieplūdums izraisīs sāļuma pazemināšanos par 7 – 49%, tas, savukārt ietekmēs Baltijas jūrā dzīvojošo sugu izplatību, barības ķēdes un dzīves ciklus. Palielinātā barības vielu slodze pastiprinās eitrofikāciju. Klimata mainība mūsdienās ir uzskatāma par vienu no nozīmīgākajām vides aizsardzības problēmām ar lielu tautsaimniecisko nozīmību. Tajā pat laikā nepieciešams atzīmēt, ka globālās klimata mainības izpausmes lokāli un reģionāli var izpausties ne tikai kā klimata pasiltināšanās, bet var saistīties ar ekstremālo klimatisko parādību biežuma pieaugumu, jeb pat būt ar pretēju virzību globālo procesu tendencēm. Līdz ar to klimata mainības un tās rakstura izpēte uzskatāma par vienu no prioritāriem zinātnes uzdevumiem Latvijā. Klimata pārmaiņu izpētes rezultāti ir nozīmīgi ne tikai, lai izprastu globāli noritošos procesus, to lokālās izpausmes, bet arī, lai izstrādātu zinātniski pamatotas rīcības klimata mainības negatīvo seku samazināšanai – adaptācijai. Klimata mainības rakstura novērtējums Latvijā nozīmīgs vides politikas īstenošanai un rīcības plāna izstrādei klimata mainības ietekmju samazināšanai. No otras puses, situāciju Latvijā raksturo labas tradīcijas klimata izpētē un ilga meteoroloģisko novērojumu vēsture, kas padara Latvijā veiktos pētījumus nozīmīgus starptautiski.

KLIMATA PĀRMAIŅAS UN LAUKSAIMNIECĪBAS PERSPEKTĪVAS LATVIJĀ

V. Jansons

Veģetācijas perioda pagarināšanās, it sevišķi pavasarī, palielina kultūraugu bioloģisko ražību. Augu sekā var parādīties tādas kultūras, kā kukurūza graudu ražošanai u.c. dienvidu rajoniem raksturīgi kultūraugi.

Paredzams nokrišņu apjoma pieaugums, sevišķi Baltijas jūras baseina dienviddaļā. Latvijas teritorijā nokrišņu pieaugums varētu būt neliels, taču būtiski mainās nokrišņu sadalījums. Paredzamas siltākas un mitrākas ziemas un vasaras ar izteiktākiem sausuma periodiem. Upju noteces modelēšana (METQ modelis, Bērzes upe) parāda, ka siltās, ar atkušņiem bagātās ziemas izraisīs biežākus ziemas plūdus un samazinās pavasara palu maksimumus. Gada kopēja notece var nedaudz palielināties. Turpretī vasaras veģetācijas perioda caurplūdumi var samazināties, izraisot ūdens resursu deficītu. Ūdens kvalitātes modelēšana Bērzes upei (Fyris modelis, Zviedrija) parāda piesārņojuma pieaugumu ziemas mēnešos. Vasaras periodā paredzamais piesārņojuma pieaugums nenozīmīgs.

Klimata pārmaiņas paaugstina ekstremālo klimatisko parādību (plūdi, sausuma periodi) iestāšanās risku, kas var būtiski apdraudēt lauksaimniecisko ražošanu un lauksaimniecības izraisīto ūdeņu ekosistēmu difūzo piesārņojumu. Vasaras sausums samazina augu barības vielu izmantošanu, veidojot augsnē augstu to izskalošanās potenciālu. Pie nelabvēlīgas klimatisko apstākļu kombinācijas, piemēram, pēc sausās vasaras 2006/2007. gada siltā, pārmitrā ziemā tika novērota ļoti augsta slāpekļa savienojumu izskalošanās. Agrovides pasākumu izpilde jau tuvākajā laikā kļūs par jaunās ES lauksaimniecības atbalsta maksājumu politikas sastāvdaļu.

Kopumā var uzskatīt, ka Latvijas lauksaimniecība varētu iegūt vairāk no klimata mainības, nekā zaudēt no tās izsauktajām negatīvajām ietekmēm. Taču nepieciešami savlaicīgi adaptācijas pasākumi negatīvo ietekmju samazināšanai un klimata maiņas priekšrocību izmantošanai. Par svarīgākajiem uzskatāmi augsnes mitruma režīma regulēšanas pasākumi: nosusināšanas sistēmu darbības uzlabošana siltās, ar atkušņiem bagātās ziemās un apūdeņošanas sistēmu izbūve sausuma seku novēršanai. Lai samazinātu ar klimatiskiem apstākļiem saistīto saimnieciski ekonomisko risku, jāattīsta daudznozaru saimniekošanas sistēma. Latvijā jāveicina jaunu kultūraugu un to hibrīdu aklimatizācija mainīgā klimata apstākļos. Lauksaimniecības izsauktā difūzā piesārņojuma un augsnes ūdens erozijas ierobežošanai jāievieš agrovides pasākumi (mākslīgas mitrzemes, buferjoslas gar ūdens avotiem). Vēlama publiski pieejamu meteoroloģisko un hidroloģisko datu bāzu izveidošana, lai sekmētu interesi par klimata mainības problēmu risināšanu augstskolās, izpildot mācību un zinātnisko darbu.

KLIMATA PĀRMAIŅU IETEKME UZ BALTIJAS JŪRAS EKOSISTĒMU

Juris Aigars, Anda Ikauniece

Globālā klimata maiņa nosaka vairākas Baltijas jūrā notiekošas izmaiņas, kuras ir gan līdzīgas, gan atšķirīgas no tām, kas no-vērojamas saldūdeņos. Līdzīgi kā saldūdeņos, gaisa temperatūras pieaugums nosaka īsāku ledstāves periodu un mazāku ar ledu pārklātā ūdens baseina izmēru. Tas savukārt atsaucas uz pogaino roņu populāciju, jo to mazuļu izdzīvošana ir tiešā veidā atkarīga no ledus klātbūtnes ziemas sezonā. Tai pašā laikā ūdens temperatūras pieaugums, atšķirībā no saldūdens ekosistēmām, var tikt novērots tikai atsevišķās lokālās vietā. Tomēr būtiskākās novērojamās izmaiņas ir saistītas ar izmaiņām ziemas vēju virzienos, kas nosaka to, ka Baltijas jūra saņem būtiski mazākas sālsūdens ieplūdes no Ziemeļjūras. Tā rezultātā Baltijas jūrā ir novērojams gan kopējais sāļuma samazinājums, gan būtiski pastiprināta Baltijas jūras dziļo baseinu piegrunts ūdens masu stagnācija. Sāļuma samazināšanās rezultātā sugas, kuru sāļuma tolerances slieksnis ir pārsniegts, pamet izdzīvošanai nepiemērotos baseinus. Savukārt piegrunts ūdeņu stagnācijas rezultātā veidojas plaši piegrunts ūdens rajoni, kuros nav skābekļa, bet ir novērojams sērūdeņradis, kas padara šos rajonus nepiemērotus dzīvošanai.

Arī Rīgas līcī ir novērojams sāļuma samazinājums, pēdējo trīsdesmit gadu laikā samazinoties sāļumam vidēji par vienu promili. Bez tam, neskatoties uz to ka Rīgas līča ūdens tiek regulāri samaisīts visā ūdens staba dziļumā, veidojas skābekļa deficīta apstākļi Rīgas līča centrālajā daļā, ko nosaka sezonālā termālā stratifikācija. Pieaugot gaisa temperatūrai, ir sagaidāms, ka Rīgas līcī vasaras sezonā novērojamā vertikālā termālā stratifikācija būs izteiktāka un ilglaicīgāka, kas noteiks izteiktu skābekļa deficītu, skābekļa koncentrācija mazāka par 4 mg/l, Rīgas līča centrālās daļas piegrunts ūdeņos. Tas savukārt noteiks izmaiņas grunts – ūdens robežslāņa bioģeoķīmiskajos procesos. Pie-mēram, skābekļa deficīta apstākļos nitrāti pārstāj izdalīties no grunts vai tiek uzņemti gruntī. Savukārt fosfāti un amonijs sāk izdalīties intensīvāk. Ņemot vērā Rīgas līča relatīvi nelielo dziļumu, šīs izmaiņas var būtiski ietekmēt fotiskajā slānī notiekošos bioloģiskos procesus. Līdz ar to viens no KALMES uzdevumiem ir kvantificēt notiekošās un potenciālās klimata maiņas noteiktās izmaiņas grunts – ūdens robežslānī, kā arī definēt kritiskos vides apstākļus, pie kuriem šīs izmaiņas sākas. Darbs pie šiem jautājumiem tiks turpināts 2009.gadā, bet jau iegūtie pirmie rezultāti norāda, ka nitrātu akumulācija gruntīs sākas pie skābekļa koncentrācijas 4 mg/l un tai vēl vairāk samazinoties var sasniegt 1 līdz 1.2 milimoliem uz kvadrātmetru dienā.

Modelējot jūras ekosistēmas potenciālās izmaiņas pie vairākiem klimata scenārijiem, tika konstatēts, ka ne slodžu palielināšana, ne samazināšana, kā arī temperatūras pieaugums neietekmē slāpekļa un fosfora koncentrāciju izmaiņu tendences. Tai pašā laikā slodžu palielināšana vai samazināšana būtiski ietekmē slāpekļa koncentrācijas. Bez tam modelēšanas rezultāti parāda fosfora būtisko lomu Rīgas līča ekoloģiskās kvalitātes sasniegšanā, jo, ja netiks veikti papildus pasākumi fosfora slodžu samazināšanai, tad Rīgas līča fitoplanktona attīstību limitēs slāpeklis, kas savukārt radīs labvēlīgus apstākļus biežākai un in-tensīvākai zilaļģu ziedēšanai.

2009.gadā plānots modelēšanā iesaistīt arī līdz šim veikto eksperimentu rezultātus ar Rīgas līča mikroskopisko aļģu – fitoplanktona cenozēm. Noskaidrots, ka visās gada sezonās, ūdens temperatūrai paaugstinoties par +2 un +4°C un barības vielu koncentrācijām esot dabiskā līmenī, palielinās fitoplanktona biomasa un mainās sugu struktūra, samazinoties sugu daudzveidībai. Ziemas sezonas cenozē samazinājās arktisko sugu un pieauga mēreno ūdeņu sugu īpatsvars, vasaras cenozē izteikti dominēja viena grupa – zilaļģes. Īslaicīgo eksperimentu rezultātu ekstrapolēšana garākam laika posmam Rīgas līča ekosistēmas pārmaiņu prognozei būs nākošais uzdevums.

Savukārt Baltijas jūras atklātajā daļā, kas pēc ģeomorfoloģiskajiem rādītājiem būtiski atšķiras no Rīgas līča, temperatūras paaugstināšanās ūdens slāņa cenozēs varētu izraisīt īslaicīgu biomasas pieaugumu uz procesu paātrinājuma rēķina pavasarī, taču vienlaikus arī paātrinātu termālās stratifikācijas iestāšanās laiku. Tādējādi fitoplanktonam pieejamo barības vielu daudzums samazinātos, attiecīgi arī fitoplanktona produkcija būtu mazāka un pārsvarā būtu sugas ar heterotrofo barošanās veidu. Fitoplanktona struktūras izmaiņas varētu nelabvēlīgi ietekmēt mikroskopisko vēžveidīgo - zooplanktona barošanās apstākļus, kura tālāka intensīva attīstība, par spīti paaugstinātajai temperatūrai, varētu būt traucēta. Zooplanktona apjoms savukārt ietekmē zivju mazuļu barošanos un attīstību.

Baltijas jūras bentiskajās cenozēs Ziemeļjūras ūdens ieplūžu un skābekļa koncentrācijas samazināšanās pēdējos 30 gados izraisījusi sugu struktūras maiņu – ilgstoši dzīvojošus, pie substrāta piestiprinājušos dzīvniekus nomainījuši mobili organismi, kuri ātri reaģē uz vides izmaiņām. Ja vides tendences saglabājas – un temperatūras paaugstināšanās kopā ar termālo stratifikāciju to ietekmi vēl pastiprina, tad tiek ietekmēta ekosistēmas pašattīrīšanās spēja, jo nemobilie organismi ir galvenie ūdens attīrītāji no tajā esošajām organisko vielu daļiņām.

KALMEs ietvaros veiktie zivju daudzuma prognožu rezultāti norāda, ka paaugstinoties vidējai ūdens temperatūrai maijā, Rīgas līča reņģes krājumi un nozvejas palielināsies, un šis pieaugums ir atkarīgs no tā, par cik palielināsies ūdens temperatūra. Tomēr jāņem vērā, ka prognožu īstenošanās atkarīga no nosacījuma, ka ūdens temperatūras palielināšanās neizraisīs būtiskas reņģes barības bāzes – zooplanktona un starpsugu attiecību izmaiņas.

Tādējādi klimata pārmaiņu ietekmes prognozēšanā ir jāņem vērā pēc iespējas vairāk vides procesu un ekosistēmas bioloģisko komponenšu mijiedarbības, kas arī paredzēts KALMEs uzdevumos 2009.gadā.

KLIMATA MAIŅAS IETEKME UZ IEKŠĒJO ŪDEŅU BIOLOĢISKAJIEM PROCESIEM

Gunta Spriņģe

Iekšējie virszemes saldūdeņi ir ārkārtīgi ierobežots dabas resurss – upes veido 0.007%, ezeri -0.0002% no Zemes ūdens krājumiem, bez tam tā izmantošanu apdraud ūdens un tā dzīvo resursu pārtēriņa radīta krīze, piesārņojums un vides degradācija. Globālās sasilšanas rezultātā mainoties klimatam, notiek būtiskas izmaiņas iekšzemes ūdeņos. Klimata maiņas ietekmē iekšējos ūdeņos notiek fizikālās izmaiņas (ūdens temperatūras pieaugums, ledstāves ilguma samazināšanās, ūdens masu stratifikācijas stabilitātes pieaugums dziļūdens ezeros, ūdens caurplūduma izmaiņas u.c.) un ķīmiskās izmaiņas (samazināts skābekļa daudzums, barības vielu palielināšanās, ūdens krāsainības pieaugums u.c.), kā rezultātā tiek ietekmēta ūdeņos dzīvojošo organismu kopienu struktūra un funkcionēšana. Strukturālās izmaiņas izpaužas kā izmaiņas aļģu, augstāko ūdensaugu, zooplanktona un zivju sugu sastāvā un to attiecību proporcijā. Tipisks piemērs ir potenciāli toksisko zilaļģu pieaugums kopējajā aļģu masā, ko izraisa ūdens temperatūras palielināšanās, garāka veģetācijas sezona, vairāk barības vielu un mazāk zooplanktona organismu, kuri pārtiek no aļģēm. Interesanti, ka zilaļģu procentuālā daudzuma pieaugums kopējā fitoplanktona biomasā Salacā laika periodā no 1982.g. līdz 2008.g. novērots tikai upes straujajā posmā – lejtecē. Cits piemērs - pastiprinātas vēja darbības rezultātā novērota jūrai un Lielupes grīvai raksturīgā zaļaļģu sugas masveidīga savairošanās lejpus Bauskas. Nepalielinoties biogēno elementu slodzei, bet pagarinoties veģetācijas periodam, palielinās Salacas aizaugšana.

Savukārt funkcionālās izmaiņas saldūdeņos izpaužas kā zemāka produkcijas/respirācijas attiecība, izmaiņas barības ķēdēs, izmaiņas fizioloģiskajos procesos u.c. KALMEs pētījumi liecina, ka būtiskas izmaiņas novērojamas lašveidīgo zivju mazuļu (smoltu) migrācijā – parādās tendence, ka aizvien biežāk uz jūru migrē viengadīgi lašu mazuļi (iepriekš – divgadīgie), agrāk novērojams migrācijas maksimums un migrācija beidzas aptuveni nedēļu agrāk nekā pirms 20 gadiem.

Mainoties klimatam, pasaulē, Eiropā un arī Latvijā konstatētas sugu izplatības ģeogrāfiskās izmaiņas, kuru pamattendece ir sugu izplatības areāla maiņa no dienvidiem uz ziemeļiem un no zemienēm uz augstienēm. Piemēram, Latvijā ir izteikta siltummīlošo zivju sugu (spidiļķis, zandarts, sudrabkarūsa u.c.) izplatība un aukstummīlošo sugu (ezera salaka, repsis u.c.) samazināšanās. Pētījumi Eiropā liecina, ka klimata pārmaiņu rezultātā gandrīz pilnībā var izzust siltumjutīgo sugu dzīvotnes. Konstatēta arī līdz šim nebijušas jaunas sugas ienākšana no dienvidiem: 2008. g. Latvijā pirmo reizi konstatēts zeltainais akmeņgrauzis Sabanejewia aurata.

Paaugstinoties temperatūrai, samazinoties ziemas hipoksijai un palielinoties vides sāļumam, paredzama invazīvo sugu filtru efektivitātes samazināšanās un šo sugu masveidīga izplatība.

Klimata maiņas ekoloģiskās sekas pasaulē var izraisīt būtiskas sociāli- ekonomiskas izmaiņas. Piemēram, Tanganjikas ezerā, kurā atrodas 18% pasaules saldūdeņu krājumi, gaisa temeperatūras palielināšanās tikai par 0.6°C līdz ar vēja ātruma samazināšanos samazina ūdens sajaukšanos un barības vielu pārnesi no dziļākajiem slāņiem uz augšu. Tā rezultātā notiek aļģu produkcijas samazināšanās par 20%, bet zivju produkcija samazinās par 30%, kas var izraisīt ekstrēmi asas sekas visā šajā reģionā, kur jau tā nepietiek barības un ir civilie konflikti.

KLIMATA PĀRMAIŅU IESPĒJAMĀS IETEKMES UZ BALTIJAS JŪRAS KRASTA PROCESIEM

G.Eberhards

Ģeoloģiskie procesi un jo īpaši krasta erozija mūsdienu Latvijas piekrastē ir ne vien zinātnieku un nozares speciālistu darbalauks, bet piesaista arī plašsaziņas līdzekļu, dažāda līmeņa valsts un pašvaldību amatpersonu un plašākas publikas uzmanību. Līdzīgi kā daudzviet pasaulē, Latvijas krasta zonā dažu pēdējo gadu desmitu laikā ir vērojamas būtiskas izmaiņas – krasta erozija ir pastiprinājusies, pieaugusi tās izplatība. Galvenie šādu izmaiņu iemesli ir divi: biežākas un spēcīgākas vētras, kā arī antropogēno faktoru izraisītais arvien pieaugošais sanešu deficīts. Valsts pētījumu programmas izpildes trešajā etapā tika izstrādātas jūras krasta erozijas (noskalošanas) prognozes turpmākajiem 15 un 50 gadiem valstī kopumā un katrai piekrastes pašvaldības teritorijai, aprēķinātas iespējamās noskalojamās platības, sastādītas digitālās kartes. Prognozes izstrādātas balstoties uz nosacījumu, ja prognozētajā laika posmā netiks izbūvēti nepieciešamie krasta nostiprinājumi pret noskalošanu vētrās un turpināsies ostu darbības nodrošināšanai no kuģu ceļu kanāliem un ostu akvatorijas izsmelto smilšaino grunšu pārvietošana uz tāljūras deponēšanas vietām, radot arvien pieaugošu sanešu deficītu jūras seklūdens joslā, kas sekmēs krasta erozijas tālāku pastiprināšanos.

Izstrādāta Latvijas lokālajiem apstākļiem pielāgota indikatoru metodika jūras krasta erozijas un plūdu riska pakāpes novērtēšanai un veikta krasta joslas rajonēšana pēc riska pakāpes. Sastādīta karte.

Sagatavots un izdots karšu atlants “Baltijas jūras Latvijas krasta procesi” latviešu un angļu valodās ar 25 kartēm, kas raksturo Latvijas jūras krasta izmaiņas, mūsdienu apstākļus, pēdējo gadu spēcīgāko vētru izraisīto krasta eroziju uc.

Pabeigta atklātās Baltijas jūras krasta joslas apsekošana un esošo krasta nostiprinājumu apsekošana un kartēšana, nostiprinājumu veida identifikācija un stāvokļa novērtēšana. Noskaidrots krasta nostiprinājumu aptuvens ierīkošanas laiks, tehniskais stāvoklis un efektivitāte pēdējo gadu spēcīgāko vētru apstākļos.

Atskaites periodā publicētie un publikācijai iesniegtie darbi par VPP tematiku:

• G. Eberhards, J. Lapinskis, 2008. Baltijas jūras Latvijas krasta procesi. Karšu atlants. LU Apgāds, 64 lpp.

• G. Eberhards, I. Purgalis, 2008. Pieaugošo Latvijas jūras krasta eroziju sekmējošie faktori. Klimata mainība un ūdeņi. LU 66. zinātniskās konference. Rakstu krājums. LU Apgāds, 40-48. lpp.

• G. Eberhards, J. Lapinskis, B. Saltupe, I. Purgalis, 2008. Rīgas līča krasta erozijas risks vētru laikā. Klimata mainība un ūdeņi. LU 66. zinātniskā konference. Rakstu krājums. LU Apgāds, 38-39. lpp.

• G. Eberhards, 2008. Kurzemes jūras krasta izmaiņas 20. gadsimtā un prognozes. Konference “Sārnates akmens laikmeta vēstures liecības”. Rīga.

• J. Lapinskis, G. Eberhards, 2008. Jūras krasta erozija Latvijā: problēmas un cēloņsakarības. Pētījums “Eiropas Savienības piekrastes zonu ilgtspējīga attīstība: Baltijas jūras reģiona dimensija“. Rakstu krājums par Latvijas piekrastes ilgtspējīgu attīstību. 13. lpp. (iesniegts publicēšanai)

• G. Eberhards, I. Grīne, J. Lapinskis, I. Purgalis, B. Saltupe, Torklere, 2008. Changes in Latvia’s Baltic seacoast during the 20th century and development tendencies at the beginning of the 21^st century, 22. Vilnius (iesniegts publicēšanai)