Глобальное потепление

Глобальное потепление — это трендовое повышение средней температуры на Земле за последние 100 лет. Оно вычисляется по данным метеостанций всего мира, в Европе такие станции существуют около 150 лет. Но в целом по всему миру у нас есть данные за последние 100 лет, и этот расчет показывает, что температура повышается, и повышается трендово, то есть это значимый тренд, а не просто колебания вокруг некоторого многолетнего среднего значения температуры.

В то же время следует отметить, что эта температура не растет плавно, а растет так называемыми «ступеньками» и иногда выходит на «плато». Скажем, в последние 30 лет наблюдался очень заметный рост температуры, особенно сильный подъем происходил в 90-е годы, а с 2000 года этот процесс замедлился. Подобное бывало и раньше, то есть можно сказать, что температура растет «ступеньками».

В конечном итоге с 1905 года температура выросла на 0,86 градуса, что является существенным изменением.

Причины глобального потепления

На сегодняшний день в мире доминирует теория о том, что основной причиной глобального потепления являются выбросы парниковых газов. В этом отношении в научном сообществе наблюдается небывалый консенсус: 97% публикаций по теме изменения климата поддерживали теорию о том, что глобальное потепление связано с выбросами парниковых газов, в первую очередь CO2, промышленностью. В принципе выброс CO2 небольшой по сравнению с выбросами от естественных источников. Так как суша и океан являются поставщиками углекислого газа, но при этом они же его поглощают: в океане это делает планктон, а на суше — растения. Если суммировать эти потоки, то потоки парниковых газов при сжигании топлива очень небольшие по сравнению с естественными потоками, они составляют примерно 4–5% от природных потоков.

Поэтому загадкой является следующий вопрос: почему эти 4–5% «лишнего» CO2 не могут быть поглощены растительностью или океаном? Причем в экспериментальных условиях наблюдается эффект фертилизации из-за повышенного содержания углекислого газа: если накрыть растение колпаком и начать закачивать туда CO2, то растение начнет расти быстрее. Также проводился эксперимент и на поле пшеницы: на часть поля подавался CO2 из специального шланга, и в этом месте пшеница росла быстрее. Но в естественных условиях такого эффекта фертилизации не наблюдается, вместо этого идет накопление антропогенного CO2 в атмосфере, который почему-то не поглощается растительностью.

Самым простым доказательством того, что в атмосфере скапливается именно газ от промышленных выбросов, является следующее: если посмотреть, в каком полушарии происходит накопление CO2, то сразу становится понятно, что оно происходит в Северном полушарии, гораздо более индустриально развитом. От всех антропогенных выбросов парниковых газов 35% навсегда остается в атмосфере — это и есть та прибавка CO2, которая вызывает дополнительный парниковый эффект.

В то же время нельзя сказать, что парниковый эффект происходит исключительно «по вине» CO2: существует целый ряд других парниковых газов, самым распространенным из которых является водяной пар. Разогрев Земли за счет парникового эффекта оценивается в 33 градуса. Если бы парникового эффекта не существовало, то мы бы имели такой же температурный баланс, как на Луне, то есть средняя температура была бы −18 градусов, а сейчас +15, и эта разница составляет 33 градуса. Из этих 33 градусов 30 градусов мы можем отнести на счет водяного пара и только 3 градуса на счет всех остальных парниковых газов, среди которых есть и искусственные вещества, такие, например, как фторхлоруглероды, которые содержатся в холодильных установках. Почему же больше всего говорят о CO2? Дело в том, что CO2 — это газ, который непосредственно связан с антропогенной деятельностью. Помимо него существует, например, метан, актуальный для нашей страны, — в зоне вечной мерзлоты может появиться большое количество метана, который также может внести весомый вклад в глобальное потепление. Но в настоящее время именно CO2 находится в фокусе внимания ученых.

Опасность глобального потепления

В первую очередь нужно рассчитать, на сколько в конечном итоге разогреется Земля. При этом надо понимать, что все мы приспособлены к уже существующим климатическим условиям. Конечно, из года в год они варьируются, но в целом очень многое завязано именно на существующую систему атмосферной циркуляции. В качестве примера: для нашей страны характерна большая сезонность — зимой накапливается снег, за ним следует весеннее половодье, а затем наступает лето. Но в последние годы мы наблюдаем тенденцию того, что снежный покров не накапливается, потому что слишком часто зимой наступает оттепель, и нет пика половодья. Но при этом все наши водохранилища приспособлены под те условия, которые существовали ранее, то есть весной в них поступает недостаточно воды, и уже второй год подряд в бассейне Волги было недостаточно воды. Но к этим вещам можно приспособиться.

С другой стороны, существуют расчеты, что проблема может быть гораздо серьезнее, потому что мы живем в определенной системе циркуляции воздуха — для наших широт это, например, западный перенос с Атлантики, а кроме того, существует сибирский антициклон. Но если разогрев Земли продолжится, то может измениться и сама система циркуляции воздуха, и какие-то признаки этого уже заметны. В Европе зимы уже становятся непредсказуемыми: вдруг начинает валить снег несколько дней подряд, и аэропорты просто не справляются со снегопадами. В первую очередь это связано с ослаблением западного переноса. При этом стоит учесть множество других факторов, например таяние льдов в Арктике — они становятся однолетними, а не многолетними, в результате создается полюс тепла, потому что вода теплее льда, и такие вещи моментально сказываются на циркуляции воздуха — происходит быстрая смена погоды. И такая перестройка системы может быть очень опасной и потребует перестройки всей промышленности и не только. В любом случае нас будут ожидать большие вызовы.

Методы борьбы с глобальным потеплением

Предлагаются два основных метода борьбы с глобальным потеплением: радикальное сокращение выбросов в атмосферу и геоинженерные методы. На сегодняшний день совершенно непонятно, что более реально сделать: сократить выбросы или ускорить развитие биоинженерных методов, хотя на данный момент нет ни одного удачного метода их применения. При этом путь радикального сокращения выбросов уже доказал свою нереалистичность.

Подписанный в 1997 году Киотский протокол строился на различных сценариях. Но на данный момент мы уже перевыполнили самый пессимистичный из предложенных сценариев. В первую очередь это связано с ускоренным развитием стран третьего мира и прежде всего Китая. Если в 1990-е годы экономическое развитие КНР шло в русле сценария Киотского протокола, то в 2000-е годы темпы экономического развития Китая резко возросли. Китаю понадобились дополнительные энергетические ресурсы, которые они смогли найти только в собственном угле. А уголь — самый крупный поставщик CO2 на единицу продукции, поэтому мы и не смогли удержаться в рамках заданных сценариев. Сейчас, когда Киотский протокол потерпел фиаско, мы оказались в растерянности: оказалось, что мы не можем договориться между собой. На данный момент вместо Киотского протокола существует только Копенгагенский аккорд, то есть добровольные обязательства стран по контролю за выбросами, но этот документ даже не принят на официальном уровне, и, даже если эти обязательства будут соблюдаться, это все равно кардинально не изменит ситуацию.

Второй путь — это биоинженерные методы. Одним из этих методов является закачка CO2 в шахты. Такие установки уже создаются, но пока ни одна из них не заработала. В 2009 году был проведен другой эксперимент — была предпринята попытка увеличить биопродуктивность океана, с тем чтобы фитопланктон вбирал в себя «лишний» углекислый газ из атмосферы. Был найден участок в океане со сниженной продуктивностью из-за дефицита растворенного железа, где и был проведен эксперимент. Однако он провалился: после того как было добавлено растворенное железо, началось бурное развитие фитопланктона; по расчетам ученых, планктон должен был уходить на дно, но этого не произошло, вместо этого он пошел по пищевым цепочкам, и эффект оказался нулевым. Существуют также и экзотические методы, например увеличение отражательных способностей стратосферы с помощью специальных аэрозолей.

Возможные сценарии развития глобального потепления

Расчеты повышения температуры ведутся до конца этого столетия. Ближайшее пороговое значение — это превышение 450 миллионных частиц CO2 в атмосфере. На данный момент концентрация CO2 — около 400 миллионных частиц (впервые эта цифра была зафиксирована в феврале 2015 года). При 450 миллионах мы будем иметь превышение порогового значения температуры в 2 градуса. Считается, что до этого момента мы живем в привычном мире, после чего начнется изменение системы циркуляции. Предполагается, что это произойдет в 2040 году, а к 2100 году может произойти превышение на 4 или 5 градусов, что фактически изменит всю климатическую систему Земли. В ледниковую эпоху средняя температура была +11 градусов, сегодня она +15, то есть разница всего 4 градуса. Значит, если мы «разогреемся» на 4 градуса, это может означать перестройку системы атмосферной циркуляции, изменение всей биосферы Земли, что, естественно, приведет к непредсказуемым политическим и экономическим изменениям по всему миру.