Національна академія аграрних наук України Науково-методичний і координаційний центр з наукових проблем
розвитку АПК України
UA EN

В умовах сучасних змін клімату рівень зволоження на території України є головним чинником, який обмежує продуктивність рослинництва та потенціал землеробства

Аналітичні матеріали, наукові прогнози та пропозиції НААН

щодо переліку заходів, реалізація яких сприятиме забезпеченню

водної та продовольчої безпеки України в умовах змін клімату

 

ВПЛИВ ЗМІН КЛІМАТУ НА УМОВИ ВОЛОГОЗАБЕЗПЕЧЕННЯ : ТЕРИТОРІЯ КРАЇНИ З НЕДОСТАТНІМ РІВНЕМ ЗВОЛОЖЕННЯ ЗБІЛЬШИТЬСЯ ДО 56%

 

Глобальні зміни клімату, які  по різному проявляються в різних регіонах земної кулі, все відчутніше впливають на стан навколишнього середовища та соціально-економічний розвиток регіонів  і перетворюються на одну з ключових світових проблем економіки і політики.

Дані українського Гідрометцентру свідчать, що за останні тридцять років середньорічна температура повітря в цілому по Україні підвищилась на 1,2оС і швидкість її підвищення є значно вищою порівняно з глобальними та європейськими масштабами. Натомість кількість опадів, як в цілому по Україні, так і в окремих її регіонах залишається практично незмінною.

В Інституті водних проблем і меліорації (ІВПіМ) Національної академії аграрних наук України (НААН) оцінку впливу змін клімату на умови вологозабезпечення території України виконано за величиною кліматичного водного балансу (КВБ), який характеризує різницю між величиною опадів та потенційним сумарним випаровуванням. В середньому за 1991-2019 рр. позитивний водний баланс відмічається лише в деяких західних регіонах, тоді як на півночі країни його дефіцит становить 77-80 мм, в центрі – 159-222 мм, а на півдні – понад 460 мм.

За результатами зонування території України за рівнем природного вологозабезпечення виділено шість основних типових зон: надмірно вологу – займає 4,5% території; вологу (30,0%); недостатньо вологу (16,0%); посушливу (20,0%); суху (22,0%); дуже суху (7,5%).

У період з 1991 по 2015 рр., порівняно з 1961–1990 рр., території із значним дефіцитом природного вологозабезпечення (суха і дуже суха зони) збільшились на 7% і охоплюють в цілому понад 29,5% площ України або 11,6 млн га (37%) орних земель країни. Територія країни з надмірним та достатнім атмосферним зволоженням, навпаки зменшилась на 10% і займає лише 22,5%, у тому числі  7,6 млн га ріллі.

Детальніше з висновками науковців, ілюстративним матеріалом можете ознайомитися за посиланням.

1.png

Внаслідок змін клімату в Україні відбувається вкрай негативний за наслідками процес погіршення умов природного вологозабезпечення, в результаті якого у зоні Полісся зникли території надлишкового зволоження, а на півдні розпочався процес опустелювання земель.

Оцінку впливу змін клімату на умови вологозабезпечення території України на середньострокову (2050 р.) та довгострокову (2100 р.) перспективу виконано з використанням даних прогнозу змін клімату за сценарієм АІВ, що виконаний Українським гідрометеокліматичним інститутом.

За умови реалізації даного прогнозного сценарію, навіть за зростання кількості опадів загалом по країні на 8%, кліматичний водний баланс території України до 2050 року може знизитись на 45-115 мм, а його дефіцит в зоні Степу становитиме 560 мм і більше. З урахуванням цього, територія країни з недостатнім рівнем зволоження збільшиться до 56% і лише 28% території будуть відповідати вологим і надмірно вологим умовам.

В довгостроковій перспективі (до кінця 2100 р.), кліматичний водний баланс території знизиться ще на 100-140 мм на заході та півночі країни, на 180-190 мм – в центральних і східних регіонах і на 265 мм на півдні. Внаслідок цього дефіцит вологозабезпечення на півдні може перевищити 700 мм, а в центральних і східних областях – 400-470 мм, що відповідатиме сучасним умовам зволоження крайніх південних регіонів, тобто аридній зоні. При цьому частка території країни з недостатнім рівнем зволоження може досягти 71% проти 50% в 1991-2015 рр., а з достатнім зволоженням зменшиться більше ніж у два рази (34% в сучасний період).

  Отже, на середньострокову та довгострокову перспективи існує висока імовірність збільшення площ ріллі з недостатнім рівнем зволоження до 20,6 млн.га (67%) і 24,9 млн.га (80%) відповідно з одночасним зменшенням площ орних земель з достатнім зволоженням до 5,5 – 1,8 млн.га.

Окрім погіршення умов природного вологозабезпечення ґрунтів, що негативно впливає на умови ведення сільськогосподарського виробництва, кліматичні зміни супроводжуються зменшенням поверхневого стоку та інфільтраційного живлення ґрунтових і підземних вод.

За результатами досліджень ІВПіМ, підвищення середньомісячної температури на 1оС підвищує потенційне сумарне випаровування на 9%. Сьогодні потенційне сумарне випаровування перевищує те, яке було три десятиліття тому, на 40 — 45 куб. км на рік. Внаслідок цього, незважаючи на зменшення водоспоживання — з 31 куб. км в 1991 році до 9 куб. км у 2019 р., загальний обсяг води, що нині вилучається з території України, на 20-25 км3 більше порівняно з 1990 роком.

Якщо кліматичні зміни будуть відбуватись за уже згадуваним сценарієм, то обсяги додаткового відбору (вилучення) води з території України через зростання сумарного випаровування будуть постійно збільшуватись і їх величина у 2050 році порівняно з 1990 р. зросте на 80 км3, а у 2100 – майже на 150 км3. Таке зменшення обсягів водонадходження спричинить подальше зневоднення території України і відповідно зменшення доступних до використання запасів повеневих та підземних вод.

 

Вплив змін клімату на стан забезпечення водними ресурсами: водні ресурси степової зони можуть знизитись на 40-50%, а на решті території на 24-40%  

 

Україна має один із найнижчих серед європейських країн показників забезпеченості власними водними ресурсами — лише одна тисяча кубометрів місцевого стоку на одного жителя, тоді як, наприклад, у Канаді цей показник становить 94,3 тис. куб. м, Росії — 31,0 тис. куб. м, США — 7,4 тис. куб. м, Німеччині — 1,9 тис. куб. м.

Забезпеченість місцевими водними ресурсами по окремих областях країни відрізняється майже в 60 разів: від 0,14 км3/рік у Херсонській області до 7,92 км3/рік – у Закарпатській.

           

Доступні для використання запаси поверхневих вод дуже нерівномірно розподілені по території країни.

Для поліпшення водозабезпечення вододефіцитних регіонів в Україні створено понад 1160 водосховищ загальним об’ємом близько 55 км3. Значною є також мережа магістральних каналів (понад 1,0 тис. км) і водоводів (понад 2,0 тис. км). Це дає змогу перерозподіляти по території відповідно 3 і 12 км3 води щорічно.

Зарегулювання основних водотоків України дало можливість перерозподілити стік, та забезпечити потреби водоспоживачів і водокористувачів, але перетворило річки на істотно змінені водні об’єкти з поганим екологічним станом та низьким потенціалом самоочищення. В умовах змін клімату ця здатність до самоочищення буде і надалі погіршуватись, насамперед через зменшення обсягів річкового стоку.

Як свідчать  наявні дані спостережень, зміни клімату уже зумовили значне зменшення водності річок.

Так, середньорічна витрата Дніпра у створі Київської ГЕС у 2019 р. становила лише 654 м3/с при середньому багаторічному значенні протягом 1966–2018 рр. 1050 м3/с. Така витрата становить лише 62% від норми і водночас відповідає водності 95 % забезпеченості або навіть більше (рис. 8).

Більш маловодним за період спостережень на Київській ГЕС був лише 2015 р., коли витрата води становила лише 485 м3/с. Того року стік становив лише 46% від норми і забезпеченістю близько 98 %. Загалом останні роки (починаючи з 2014 р.) на Дніпрі за стоком виявилися значно меншими за норму (рис. 7).

Судячи з усього, дуже маловодним виявиться і поточний 2020 р. Для такого припущення є всі підстави. Найтепліша зима з плюсовими температурами зумовила те, що вперше за всю історію спостережень на річках України фактично не було весняного водопілля. За відсутності снігу не відбулося поповнення підземних вод – їх рівень на кінець квітня 2020 р. виявився таким самим, як восени 2019 р. Нині на річках України спостерігаються рівні і витрати води, характерні для липня–вересня, тобто наймаловодніших місяців року.\

Про приклади зменшення стоку вод читайте за посиланням.

2.png

Враховуючи поточні гідрометеорологічні умови, можна дійти висновку, що поточний 2020 р буде дуже маловодним для усіх річок України. Вже в даний час на річках України спостерігаються рівні і витрати води, характерні для липня–вересня, тобто наймаловодніших місяців року.

Дослідженнями ІВПіМ вже зафіксовано зменшення стоку малих і середніх річок: на півночі — на 10 — 20%, а на півдні — від 20 до 50%. У 2019 році скид води через греблю Каховської ГЕС із Каховського водосховища у нижню течію Дніпра був на 11 км3 менший, ніж у середні багаторічні періоди.

Згідно прогнозу Одеського державного екологічного університету, щодо стану водних ресурсів України на основі моделі «клімат-стік» на період 2030-2040 рр., водні ресурси степової зони можуть знизитись на 40-50%, а на решті території на 24-40%

Зміни клімату негативно впливають не тільки на стан поверхневих водних ресурсів, але й на підземні води. Насамперед, це зумовлено зменшенням, а в багатьох випадках і припиненням інфільтраційного живлення внаслідок прогресуючого зростання сумарного випаровування. Прояви цього негативного впливу уже фіксуються практично в усіх регіонах України.

Так, зафіксоване в останні  6-8 років помітне зниження рівнів ґрунтових вод, що проявилось, зокрема в 2015 р., у пересиханні шахтних колодязів у багатьох населених пунктах зони Полісся, істотному переосушенні меліорованих земель,особливо торфовищ, може розглядатись як індикатор негативного впливу змін клімату на обсяг ресурсів ґрунтових вод.

Зменшення інфільтраційного живлення зумовило і надалі буде призводити до зниження запасів  міжпластових вод та до зменшення їхніх ресурсів, а також спричиняти обміління та пересихання багатьох невеликих річок та зневоднення грунтів.

Ілюстрацією та підтвердженням негативного впливу змін клімату одночасно на стан підземних, ґрунтових та поверхневих вод є водно-екологічна ситуація, що сформувалась в районі Шацького поозер’я у 2019 році, основним проявом якої стало істотне обміління Шацьких озер і насамперед озера Світязь.

Як засвідчили виконані ІВПіМ дослідження, саме внаслідок змін клімату відбулось зменшення інфільтраційного живлення напірного водоносного горизонту в крейдяних відкладах і, як наслідок, зниження напорів цього водоносного горизонту, який є гідравлічно зв’язаний з озерами та ґрунтовими водами і є значимим (до 50%) джерелом їх живлення. Саме зміни клімату, а точніше зростання температури повітря спричинили значне (до 15% порівняно з періодом 1961-1990 рр.) збільшення випаровування з водного дзеркала озер і рівня ґрунтових вод і через наявність гідравлічного зв’язку додаткові витрати напірних вод на покриття витрат води на сумарне випаровування з водної поверхні озер і з рівня ґрунтових вод і прискорило швидкість та збільшило амплітуду зниження напорів крейдяного водоносного горизонту і, відповідно, рівнів  води в озерах  і рівнів ґрунтових вод.

З огляду на вищевикладене, на основі наявних даних та наукових досліджень, можна стверджувати, що за умови збереження змін клімату буде відбуватися подальше зменшення придатних до використання ресурсів поверхневих і підземних вод. Одним із шляхів вирішення проблеми покращення водозабезпеченості регіонів України в цих умовах є відновлення водорегулюючої ролі Полісся та залучення водних ресурсів Дунаю. При цьому залучення до використання вод річки Дунай покращить водно-екологічну ситуацію у південному регіоні України, зокрема в Одеській і Миколаївській областях, та дасть змогу забезпечити прогнозовану додаткову потребу води для зрошення та с/г водопостачання у обсязі від 1,5- до 10 куб.км.

Розв'язання  проблеми потребує також переходу на інтегроване управління водними ресурсами за басейновим принципом, створення відповідної організаційної структури за європейською моделлю та кращими світовими практиками, що у свою чергу повинно сприяти забезпеченню водної безпеки держави, як обов'язкової передумови її сталого розвитку, шляхом вироблення правових, інституційних, економічних механізмів для:

– запобігання погіршенню якості поверхневих, підземних вод та морських вод та досягнення їх «доброго» стану;

– зупинення деградації водних екосистем та їх відновлення;

– усунення проблеми недостатнього водозабезпечення населення якісною водою у необхідній кількості, особливо у періоди маловоддя.

Таким чином, в Україні назріла необхідність реформування управління водними ресурсами з метою досягнення «доброго» стану вод шляхом створення нормативно-правових, інституційних та фінансово-економічних засад впровадження інтегрованого управління водними ресурсами за басейновим принципом, рівноправного залучення всіх заінтересованих сторін до процесу управління, ефективному та виправданому застосуванні принципів «забруднювач платить» та «користувач платить».

Фактично мова має йти про формування нової водної політики. Її основи пропонується зафіксувати у «Водній стратегії України на період до 2050 року». Розроблення цього документа має розпочатись негайно, а введення її в дію має здійснити Верховна Рада, надавши статус закону.

 

Вплив змін клімату на сільськогосподарське виробництво: валове виробництво зерна

може зменшитись на 20-25%

 

Аграрний сектор важлива галузь економіки України. Україна повністю забезпечує свою продовольчу безпеку, є найбільшим виробником та експортером соняшникової олії, третім світовим експортером кукурудзи, четвертим – ячменю, шостим – соєвих бобів, сьомим – курятини.

За оцінками ФАО Україна має можливості для значного (до 3-х і більше разів) нарощування обсягів виробництва та експорту сільськогосподарської продукції за умови кращого використання наявного агроресурсного потенціалу. Недостатній рівень його використання обмежується цілим рядом факторів, головним із яких є дефіцит природного вологозабезпечення на більш ніж 2\3 території України.

         Внаслідок інтенсивного потепління останніх десятиліть значно змінились структура сільськогосподарського виробництва, площі посівів польових культур і рівень їх врожайності, особливо територіально. Якщо, загальна площа зернових і зернобобових культур в середньому за останні п’ять років (порівняно з 1990 р.) майже не змінилась, то суттєво змінилася частка їх виробництва по природно-кліматичних зонах. Зона Степу, де зосереджено 46% посівів зернових, в даний час забезпечує лише 35% загального виробництва зерна, тоді як в 1990 р. – 45% (рис. 10-11).

Середня врожайність зернових в цій зоні за останні п’ять років, незважаючи на її зростання на 21% в загальнодержавному масштабі, знизилась від 35,8 ц/га в 1990 р. до 32,2 ц/га в 2013-2017 рр. На Поліссі і в Лісостепу, навпаки, відмічено зростання врожайності з 30-37 ц/га до 48-53 ц/га. Завдяки цьому в цих зонах виробляється 65% зерна, хоча частка посівів даної групи культур тут становить лише 53%.

Подібна ситуація відмічається і відносно регіональних змін обсягів виробництва більшості основних польових культур, особливо більш вимогливих до тепла. Так, частка площ зернової кукурудзи в Степу зменшилась з 46 до 28%, соняшника – з 79 до 66%, а сої – з 60 до 17%. При цьому площі соняшника і кукурудзи загалом по Україні порівняно з 1990 р. зросли в 4-5 рази, а сої – в 20 разів, із них 42-83% розміщені в Лісостепу та на Поліссі. Внаслідок цього, в даний час в цих зонах виробляється основна частка раніше традиційних для Степу культур: 83% сої, 81% кукурудзи і 43% соняшнику.

Окрім суттєвого територіального перерозподілу структури посівів сільськогосподарських культур в сучасний період, відмічається значна строкатість динаміки і темпів зростання їх продуктивності. Наприклад, середня врожайність зернових і зернобобових культур в Лісостепу і на Поліссі порівняно з 1990 р. зросла на 46-61%, а в Степу знизилась на 10%. Аналогічна динаміка спостерігається і відносно зміни рівня продуктивності решти основних зернових культур, за винятком кукурудзи на зерно, врожайність якої підвищилась у всіх зонах, проте в Лісостепу і на Поліссі на 71-82%, а в Степу – лише на 9%.

Отже, загальне по Україні зростання врожайності зернових і зернобобових культур у сучасний період відбулось лише за рахунок Лісостепу і особливо Полісся, тобто за рахунок більш вологозабезпечених регіонів.

         Попередні розрахунки та експертні оцінки свідчать, що за умови збереження сучасних темпів збільшення дефіциту природного вологозабезпечення орних земель країни, до 2050 року в південних регіонах близько 3 млн. га ріллі (близько 40% дуже сухої зони) будуть непридатні для товарного аграрного виробництва рослинницької продукції. Внаслідок цього та з урахуванням тенденції зневоднення центральних і північних регіонів країни, валове виробництво зерна (за сучасного ресурсного забезпечення агротехнологій) може зменшитись на 20-25% або 14-18 млн. тон.

         Отже, в умовах сучасних змін клімату умови зволоження на території України є головним лімітуючим чинником, що обмежує не лише рівень продуктивності рослинництва, а і використання природного та антропогенного потенціалу землеробства.

         Для запобігання та пом’якшення негативних проявів змін клімату на аграрне виробництво, одним із основних заходів є відновлення та розширення площ зрошення та дренажу, що передбачено Стратегією зрошення та дренажу в Україні на період до 2030 року (схвалено розпорядженням Кабінету Міністрів України від 14.08.2019 р. №688-р). Реалізація даної стратегії, навпаки, забезпечить додаткове виробництво:

зернових культур ≈  8 млн.тон/рік; технічних культур ≈ 3,5 млн. тон/рік

плодоовочевих культур ≈ 11,0 млн.тон/рік.

         Виконання «Стратегії…» стримується неприйняттям, всупереч розпорядженню КМ України, Плану заходів з її реалізації. Проект такого плану заходів Національною академією аграрних наук України розроблений і ще у 2019 році направлений у відповідні ЦОВ для подання на розгляд КМ України.

         Пропозиції НААН щодо переліку заходів, реалізація яких сприятиме забезпеченню водної та продовольчої безпеки України в умовах змін клімату, дивіться за посиланням.