Три масштаба времени в Арктике

Российская Арктика сегодня — не территория героического освоения и не зона экологической катастрофы. Здесь накладываются три масштаба времени: климат меняется быстро, технологии и экономика — медленно, а человеческая жизнь — между ускорением изменчивости климата и инерцией системы.

Выйти из полноэкранного режима

Развернуть на весь экран

Человек в Арктике сегодня — уязвимое звено, он проигрывает и изменяющимся климатическим, природным условиям и наступающей индустриализации. Разрешить этот парадокс — главная междисциплинарная задача. Об этом — беседа с участием Алексея Голубева, доктора физико-математических наук, заведующего Лабораторией анализа корпоративных данных Института Искусственного Интеллекта МФТИ, Ольги Золиной, доктора физико-математических наук, ведущего научного сотрудника Института океанологии им. П. П. Ширшова РАН, заведующей лабораторией динамики климата МФТИ, Андрея Осипцова, доктора физико-математических наук, профессора, руководителя лаборатории моделирования многофазных систем Сколковского института науки, с Еленой Пенской, доктором филологических наук, ординарным профессором НИУ ВШЭ, руководителем научной группы Центра междисциплинарных исследований МФТИ.

На чем стоим

Елена Пенская: Начнем с самого простого и самого важного: с земли под ногами. Вечная мерзлота перестала быть вечной. Что происходит?

Ольга Золина: Быстрое потепление Арктики, обусловленное арктическим усилением, характеризуется повышением температуры примерно вдвое, а по некоторым оценкам, в четыре раза превышающим глобальные показатели. Это связано с беспрецедентным сокращением площади морского льда — более чем на 30% за последние четыре десятилетия. Сокращение ледового покрова усиливает потоки тепла и водяного пара с поверхности океана, что приводит к резким изменениям гидрологического цикла и циркуляции атмосферы.

Для человека это означает, что многолетнемерзлые породы, которые обеспечивали надежность инфраструктуры, деградируют. Согласно прогнозам, возможно полное исчезновение морского льда в летний сезон для отдельных лет уже к середине XXI века. Изменения носят не плавный, а скачкообразный характер.

Андрей Осипцов: Конкретные данные: в Норильске на особом контроле администрации находится около 30% многоквартирных жилых домов — из-за деформаций и разрушений вследствие таяния грунта. Это вопрос о том, где люди будут жить через пять лет.

Современные технологии гибридного моделирования позволяют оценить риск таяния мерзлоты на годы вперед, используя термомеханические модели и методы искусственного интеллекта с учетом ансамбля глобальных климатических прогнозов. Подобные модели уже используются в пилотном режиме крупнейшим госбанком и ресурсодобывающими компаниями для оценки риска потери устойчивости фундаментов объектов критической инфраструктуры.

Есть еще один риск, о котором говорят меньше. При таянии мерзлоты выделяется метан — он в 30 раз опаснее CO2 с точки зрения усиления парникового эффекта. Это «метановая бомба»: система с положительной обратной связью. Чем теплее, тем больше метана; чем больше метана, тем теплее. Помимо метана выделяется радон — радиоактивный канцерогенный газ без цвета и запаха. На радон приходится более половины общей дозы облучения человека. Увеличение глубины сезонно-талого слоя приводит к росту эмиссии радона. Классический путь миграции радона: лишайник — северный олень — человек.

Алексей Голубев: Главный факт остается: грунт перестал быть надежным основанием для человеческого присутствия. Когда мы говорим о грунте, домах, трубах — мы имеем дело со сложной системой, где отклик на возмущение может оказаться непропорционален самому возмущению. Мы привыкли, что вечная мерзлота — это константа. Она была постоянной на протяжении жизни нескольких поколений. А теперь перестала быть постоянной. Дело не только в потеплении, но и в росте дисперсии — межгодовой изменчивости. Решения, работавшие двадцать лет назад, перестают быть надежными.

Люди и недра

Елена Пенская: Переходим к экономике. Природные ресурсы — главная причина присутствия России в Арктике. Как климат влияет на добычу и на людей?

Ольга Золина: В Арктической зоне РФ добывается 80% газа и около двух третей всей нефти. Непредсказуемость погоды — ледяные дожди, резкие перепады температур, штормы — делает логистику все более рискованной. Аварии на трубопроводах, связанные с подвижками грунта, случаются чаще.

Андрей Осипцов: Работа на месторождениях организована вахтовым методом. Условия исторически складывались как полевые: бытовки, вагончики, минимум комфорта. Но новые поколения работников не готовы жить «взаймы», как во времена первых пятилеток. Они хотят жить здесь и сейчас — в условиях, сопоставимых с мегаполисом.

Появляются многофункциональные вахтовые комплексы — например, на месторождении им. Жагрина. Площадь 12,5 тыс. кв. м, целый микрогород. Индивидуальные модули с «умным домом», климат-контролем и биодинамическим освещением, которое имитирует естественный световой цикл, помогая организму адаптироваться к северным условиям. Это ответ на запрос: не предложишь человеку качество жизни — не поедет на Север.

Магистральный технологический тренд — безлюдный промысел. Роботизация, цифровые двойники с ИИ-оркестрацией, интернет вещей, распределенные сенсоры, беспилотники, роботизированные буровые установки, подводные роботизированные комплексы для работы на шельфе. В ведущих экономиках число роботов на 10 тыс. занятых в индустрии — сотни: больше тысячи в Южной Корее, 800 в Сингапуре, около 400 в Японии и Германии, 300 в США. В России — 40. Правительство ставит цель к 2030 году достичь 145, и Арктика — приоритетная область для внедрения роботов в добывающей промышленности и в обороне.

Алексей Голубев: Там, где человеку работать опасно, его должен заменить робот. А там, где человек остается,— вахтовые городки нового поколения.

Андрей Осипцов: Но есть и обратная сторона. Рост частоты и тяжести последствий экстремальных климатических явлений означает, что старая модель управления рисками должна быть скорректирована. Инвестиционный горизонт сжимается. Страховка дорожает. Ранее риск климатических катастроф принимался в системе риск-менеджмента без управления в силу малой частоты явлений (стрессовые потери, вероятность в хвосте распределения). С нарастанием частоты событий климатический риск на наших глазах переходит из хвоста в середину распределения вероятностей и становится управляемым риском.

Коренные народы

Елена Пенская: Третий сюжет — самый болезненный. Коренные народы, чья культура создана для Арктики. Что с ними происходит?

Андрей Осипцов: Когда мы говорим о городах, о людях, о традиционном укладе — мы имеем дело со сложной системой, где множество факторов связано нелинейно.

Для крупного промышленного города мы располагаем длинными временными рядами: численность, рождаемость, миграция, зарплаты, объемы производства и потребления. Для арктического поселка с традиционной экономикой ситуация иная. Экономика плохо поддается стоимостной оценке: стадо оленей, охотничьи угодья, рыболовные тони — это не только и не столько источник дохода, сколько носитель локальной традиционной культуры, знаний, навыков, отношений между людьми. А такие понятия с трудом можно оцифровать.

И тем не менее задача поставлена. Климатические изменения — не только глобальное потепление, но и рост межгодовой изменчивости. Опыт поколений, накопленный за столетия алгоритм оптимального поведения в стационарной среде, теряет предсказательную силу, потому что сама среда перестала быть стабильной.

Ледяной дождь в Сеяхинской тундре, когда олени не находят ягеля из-за корки льда,— это событие из хвоста распределения. В прежнем климате оно имело пренебрежимо малую вероятность. Теперь становится наблюдаемым. И таких примеров будет все больше.

Что делать? Нужны длинные, систематические, качественные измерения — без данных всякая модель лишь упражнение для ума, нужны методы, способные работать с малыми и разнородными выборками,— искусственный интеллект здесь мог бы найти практическое приложение. Городские факторы — транспортная связность, медицина, школа — для Севера должны быть переформулированы заново. И главное: у этой задачи есть носитель и бенефициар — один и тот же человек. Житель Севера, оленевод, рыбак, школьный учитель в поселке на берегу реки.

Алексей Голубев: Ненцы, чукчи, эвенки и другие северные народы жили здесь тысячи лет. Их адаптация оттачивалась веками. Сейчас она ломается за одно-два поколения. Олени не находят привычных пастбищ. Рыба уходит из-за загрязнения воды и потепления. Поселки — в зоне береговой эрозии. Это не «изменение образа жизни» — это угроза физическому выживанию. Традиционная северная культура — решение оптимизационной задачи, найденное поколениями и проверенное критерием выживания. Но оно оптимально относительно той среды, в которой складывалось. Когда среда меняется — по двум осям, климатической и хозяйственной, вразнобой,— прежнее решение становится проигрышным. Парадокс: человек, чья культура создана для Арктики, сегодня проигрывает и климату, и промышленности.

Елена Пенская: И последнее — государство. Геополитики говорят о «присутствии России в Арктике». Что это значит для человека на земле?

Алексей Голубев: Потенциал арктических территорий раскрывается через рекреационную повестку. Нетронутые земли, редкие животные, уникальные ландшафты — это привлекает людей. Но раскрытию этого потенциала мешают низкая связность территории, регуляторика и ценовые факторы.

По количеству аэропортов Россия отстает почти на два порядка от США и на порядок от Бразилии. Есть федеральный проект «Развитие аэродромов», но темпы его реализации явно недостаточны для кратного увеличения числа аэродромов в Арктике. Практически отсутствуют легкие самолеты и вертолеты — те проекты, которые реализуются в РФ, идут с большим отставанием от графика. Большая часть арктических территорий имеет регуляторные ограничения по посещению. Все это приводит к тому, что для любителей нетронутых территорий легче и дешевле добраться до Ушуаи в Аргентине или до Перта в Австралии, чем до многих природных объектов российской Арктики.

Технологические решения, в которые необходимо инвестировать для повышения качества жизни в Арктике,— высокоэффективная термоизоляция линейных объектов, активные системы термостабилизации мерзлых грунтов на основе холодильных машин с CO2, мобильные модульные жилища.

Андрей Осипцов: Россия последовательно отстаивает амбиции на присутствие в Арктике — от 500-летия идеи поморов о торговом пути до доказательств континентальной природы арктического шельфа. Причин две: энергоресурсы и военная угроза. Два года назад США опубликовали арктическую стратегию, где прямо указали на Россию как на угрозу. В ответ Президент РФ В.В. Путин заявил о планах по увеличению количества военнослужащих в Арктике: усиление Мурманской авиабазы, патрулирование стратегическими бомбардировщиками Ту-160. В 2025 году спущен на воду атомный подводный крейсер «Пермь» — первый штатный носитель гиперзвуковых ракет «Циркон». В то же время глава МИД РФ подчеркивает, что ни один вопрос по Арктике не требует военного решения.

Анонсирована программа «На Севере — жить!»: арктическая ипотека под 2%, реновация 16 агломераций в 9 регионах. Впервые за 30 лет прекратился отток населения — миграционный прирост 24 тыс. человек.

Но демография: суммарный коэффициент рождаемости в России ниже 1,4 при необходимых для воспроизводства 2,1. Это ставит под вопрос поддержание уровня населения Арктики. У нас принято измерять успех валовыми показателями — количеством жителей, моногородов. Но стоит перенести акцент на качество. Население может сокращаться, но с развитием технологий люди могут жить лучше, дольше и эффективнее работать.

Елена Пенская: Так что в итоге — бизнес или государство?

Алексей Голубев: Что может сделать бизнес — построить вахтовый микрогород. Что должно сделать государство — обеспечить связность и предсказуемость. Без второго первое теряет смысл. И здесь мы возвращаемся к тому, с чего начинали. Мы говорили о грунте, который больше не держит. Об экономике, где старые модели рушатся. О культуре, которая проигрывает новой реальности. О государстве, чьи регуляторные и алгоритмы, и финансовые стимулы не успевают за скоростью природных изменений. И во всех этих сюжетах одна и та же математическая суть: нестационарная среда, где прошлый опыт перестает быть руководством к действию.

Математика — наука бескорыстная и объективная, и в этом ее сила. Она не обещает спасения, не заменяет политической воли, хозяйственного решения или человеческого сострадания. Но она дает возможность отделить существенное от случайного, увидеть структуру там, где невооруженный взгляд различает лишь хаос событий. Если мы сумеем приложить этот инструмент к Арктике, северные поселки получат не утешение, а ясное понимание того, что с ними происходит, и обоснованную надежду на будущее. Устойчивым российское присутствие в Арктике будет только тогда, когда человеку, который здесь живет, будет хорошо. Не героически — а по-человечески хорошо.