Ещё раз о глобальном потеплении

Эпоха технической цивилизации принесла человечеству не только космические корабли, интернет и сотовую связь. Она, цивилизация, как и всякое благо, имеет побочные эффекты, одним из которых является глобальное потепление. Что же это такое? Насколько опасны изменения климата? Виновато ли в этом человечество? Конечно, нет однозначных ответов на эти вопросы, и настоящая статья – лишь попытка еще раз взглянуть на эту проблему.

С чего все началось?

В 1990 году 49 ученых, Нобелевских лауреатов обратились к мировому сообществу с призывом ограничить выбросы в атмосферу парниковых газов, т.к. по их мнению, именно парниковые газы являлись причиной дополнительного нагрева земной поверхности. Проблема глобального потепления стала модной в научном сообществе и была доведена практически до каждого жителя планеты.

Стоит ли бояться глобального потепления, каковы его последствия?

Одно из самых страшных последствий глобального потепления, пугающее жителей Земли - затопление островных и некоторых прибрежных государств. На самом деле, многие исследования говорят о том, что для ощутимого подъема уровня океана необходимо, чтобы начала таять Антарктида и Гренландия. Если средняя температура в Антарктиде минус 25, даже повышение на 2-3 градуса ничего не даст в глобальном масштабе. Сейчас уровень мирового океана повышается за счет теплового расширения верхнего слоя воды. Это повышение оценивается в пределах метра. Опасно ли оно? Многие государства (Япония, Нидерланды) давно научились бороться с небольшим повышением уровня моря. Вероятно, они смогут защитить себя и в ближайшие несколько сотен лет.

Еще одна опасность,  связанная с глобальным потеплением – смещение границы вечной мерзлоты. Это особенно актуально для России, ведь 70% территории России – зона вечной мерзлоты. Таяние мерзлоты, торфяных болот приведет не только к разрушению городов, дорог, трубопроводов, построенных в зоне вечной мерзлоты, но и к высвобождению метана и органики, которые были скованны мерзлотой. В результате в атмосферу поступит огромное количество парниковых газов. По некоторым оценкам [1, 2, 3, 4, 6], их количество может в десятки раз превысить нынешние промышленные выбросы России, в таком случае, даже если мы остановим промышленность, не сможем выполнить условия Киотского протокола. Конечно, можно говорить и о положительных результатах таяния мерзлоты, например, снижение расходов энергии на отопление для некоторых территорий, расширение зоны земледелия, увеличение периода навигации на Северном морском пути.

В результате глобального потепления увеличится пожароопасность, вероятность опустынивания территорий, повторяемость наводнений, засух, тайфунов. Потепление может отразиться на биоразнообразии, может привести к исчезновению или вытеснению одних биологических видов другими.

Именно подобные аргументы заставляют государства и частные крупные компании вкладывать средства в борьбу с глобальным потеплением. Именно эти аргументы делают привлекательным для специалистов изучение климата.

В чем же причина глобального потепления?

За последние 100 лет отмечено увеличение среднеглобальной температуры Земли по разным оценкам на 0,4 – 0,8 градусов, и это факт бесспорный. Основная гипотеза увеличения температуры – рост концентрации так называемых малых газов в атмосфере, усиливающих парниковый эффект. Механизм парникового эффекта заключается в следующем. Часть атмосферных газов (парниковые газы) пропускают коротковолновую солнечную радиацию, подобно тому, как оконное стекло пропускает видимый солнечный свет. Дошедшая до Земли коротковолновая радиация поглощается земной поверхностью и нагревает ее. Земная поверхность тоже излучает, но, поскольку ее температура значительно меньше температуры Солнца, большая часть излучения Земли приходится на инфракрасный диапазон. Именно в этом диапазоне парниковые газы в силу своей физической природы поглощают радиацию, нагревая, таким образом, земную поверхность и атмосферу. Логично предположить, что увеличение количества парниковых газов увеличивает температуру. Парниковые газы могут иметь естественное и антропогенное происхождение. Основной антропогенный парниковый газ – диоксид углерода (СО₂). Около 80 % СО₂ образуется в результате сжигания ископаемого топлива, остальное приходится на вырубку лесов [5]. Второе место среди антропогенных газов занимает метан (СН₄). Он образуется на рисовых полях, попадает в атмосферу при утечке газов на трубопроводах. В настоящее время вклад СН₄ в рост температуры примерно в 4 раза меньше вклада СО₂ , но скорость его поступления в атмосферу значительно превышает скорость поступления СО₂. По некоторым оценкам, во второй половине XXI века роль метана в усилении парникового эффекта будет определяющей.

Насколько велика антропогенная составляющая в увеличении температуры?

Сейчас концентрация СО₂ в атмосфере превысила 350 ppm (ppm – число частиц на миллион), такой концентрации не было никогда за весь период существования человечества. Многие ученые считают, что именно это является причиной увеличения температуры и виноват в этом человек [1, 2, 3, 4, 6]. Именно по этой причине в 1997 году был подписан Киотский протокол, к которому присоединились 192 страны. Главная цель этого договора – снижение выбросов парниковых газов в атмосферу. Есть множество доказательств изменений климата [1, 2, 3, 4]. Каков же вклад парникового эффекта в эти изменения?

Основными парниковыми газами, в том числе и в Киотском протоколе, называют диоксид углероды, метан и озон (О₃), но ведь важнейшим парниковым газом является водяной пар (таблица 1), а его роль в системе солнечно-земных связей полностью не исследована [5].

                                                                                                                       Таблица 1 [6].

Основные парниковые газы в порядке их оцениваемого воздействия на тепловой баланс Земли

Из таблицы видно, что роль СО₂ в парниковом эффекте тоже достаточно велика, но ведь углекислый газ входит в состав атмосферы и океана независимо от человека, и какая часть СО₂ имеет антропогенной происхождение (по некоторым оценкам – 4 – 5%) – это вопрос, на который нет однозначного ответа.

            Между атмосферой и океаном происходит постоянный газообмен. Океан либо отдает СО₂ в атмосферу, либо поглощает его из атмосферы, это зависит от температуры. Чем выше температура, тем большее количество СО₂ поступает в атмосферу. Следовательно, нельзя однозначно утверждать, что рост концентрации СО₂ вызывает увеличение температуры. С такой же вероятностью можно предположить, что имеет место обратное влияние – увеличение температуры вызывает рост концентрации углекислого газа за счет интенсивного поступления СО₂ в атмосферу с поверхности океана.

            Сторонники климатического скептицизма (считающие изменения климата естественным процессом или отрицающие их) в качестве доказательства приводят еще одно обстоятельство, которое, по их мнению, не согласуется с гипотезой парникового эффекта: 1910 - 1930 гг – период роста температуры, 1940 – 1970 – период похолодания, и в тот и в другой период количество парниковых газов быстро увеличивалось.

            Итак, климат меняется, но считая главной причиной этих изменений усиление парникового эффекта нельзя забывать о том, что климат Земли не определяется одной атмосферой. Климат формируется в результате сложного взаимодействия океана, криосферы, атмосферы, литосферы и биоты, вероятно, и причины изменений климата стоит искать в этом взаимодействии.

            По разным оценкам в XXI веке ожидаемое повышение температуры – 1,5 – 5,0 градусов. Кстати, 25 лет назад к концу XX века предсказывали значительно большее потепление, чем оказалось. Возможно, прогнозы на XXI век тоже не оправдаются. Изучая загрязнение атмосферы, не стоит забывать о том, что оно (загрязнение) не только усиливает парниковый эффект, но и повышает уровень замутненности атмосферы, а это ведет к похолоданию. Неизвестно, какая из тенденций возьмет верх.

Проблемы изменения климата касаются всего человечества. Есть разные точки зрения на то, каковы причины этих изменений и насколько человек влияет на климат. В одном единодушны и сторонники теории парникового эффекта и климатические скептики – климат изменяется, следует продолжать исследовать климатическую систему, необходимо принимать меры по охране качества атмосферного воздуха.

Виноват ли человек в глобальном потеплении? Вероятно, не пришло еще время однозначного ответа на этот вопрос. Для решения проблемы соотношения естественных и антропогенных составляющих в изменении климата нужно решить целый ряд задач по изучению геофизических процессов на Земле и в системе Земля - Солнце - Космос.

            Литература

1. Глобальное изменение климата: Штефан Рамсторф, Ханс Йоахим Шельнхубер — Санкт-Петербург, ОГИ (Объединенное Гумани, 2009 г.- 272 с.
2. Глобальное потепление: Джесси Рассел — Москва, Книга по Требованию, 2012 г.- 62 с.
3. Глобальное потепление: М. С. Серов — Санкт-Петербург, Книжный Клуб Книговек, 2010 г.- 416 с.
4. Глобальные катастрофы и тренды. Следующие 50 лет: Вацлав Смил — Москва, АСТ-Пресс Книга, 2012 г.- 368 с.
5. Основы экологической геофизики: В.И. Трухин, К.В. Показаев, В.Е. Куницын, А.А. Шрейдер – Санкт-Петербург, Из-во Лань, 2004
6. Последнее предупреждение: Джеймс Паттерсон — Москва, Книжный клуб "Клуб семей, 2013 г.- 240 с.
7. Kiehl, J. T.; Kevin E. Trenberth (1997-02). «Earth\'s Annual Global Mean Energy Budget».Bulletin of the American Meteorological Society 78 (2): 197-208. DOI:1175/1520-0477(1997)0782.0.CO;2. ISSN 0003-0007.