Изменение климата: последние десятилетия

Если вы смотрите телевизор или «бродите» по Интернету, то вам будет часто встречаться выражение «изменение климата». Но понять суть проблемы нелегко, настолько противоположны взгляды и суждения. Потепление или похолодание? Из-за человека или естественных причин? Почему ученые постоянно спорят на этот счет?

Давайте сначала выделим пять базовых понятий в проблеме изменения климата.

1. Проблема кроется

в изменении химического состава атмосферы, а не в росте температуры

То, что мы видим на градуснике, это лишь «симптом болезни». Теплые дни, снег, выпадающий только в январе, наводнения и засухи бывали и при Пушкине, и даже когда викинги более 1000 лет назад открыли «зеленую землю» - Гренландию.

Но... никогда в истории человечества не было ни столь большой концентрации СО, в атмосфере, ни столь резкого ее роста, какое мы видим с 1980-х годов. Это доказано непосредственными измерениями состава пузырьков воздуха, вмерзших в лед в Антарктиде и сохранившихся в неприкосновенности с древних времен. Бурение до глубины, соответствующей временной отметке около 800 тыс. лет назад, позволяет проследить последовательность ледниковых периодов (они вызваны астрономическими причинами, и следующий ожидается через несколько десятков тысяч лет). По анализу изотопов ученые «восстановили» и температуру прошлого -действительно, временами на нашей планете было теплее, чем сейчас.

По записям температуры почти ничего нельзя сказать о нынешнем изменении климата - подобно тому, как, наблюдая у больного только кашель, нельзя сразу определить - это грипп, бронхит или туберкулез.

В 1930-е годы, во время экспедиции «Челюскина», в Арктике тоже было гораздо теплее, чем в XX веке в целом. Но роста концентрации СО2 в атмосфере не наблюдалось, а был равномерный прогрев всего атмосферного столба. Сейчас прогрев отмечается только в тропосфере (под «парником»), а выше, в стратосфере, идет охлаждение.

Поэтому все «бытовые» наблюдения, приметы и даже обработка рядов наблюдений за температурой за XX век не работают.

Атмосфера

Изменения потока

Изменения в атмосфере: состав, циркуляция

Изменения гидрологического цикла

Облака

Осадки Испарение

Извержения вулканов

Взаимодействие атмосфера -морской лед

Излучение Земли

Теплообмен

Взаимодействие атмосфера - биосфера

N2, О2, Аг, Н2О, СО2, СНи N2O, О3 и др. аэрозоли

Ветровое' напряжение

Морской лед

Биосфера

Поверхность Земли

Изменения на поверхности Земли: орография,

землепользование, растительность, экосистемы

Гидросфера:

реки и озера

Изменения в океане: циркуляция,

уровень моря, биосфера и химия

Взаимодействие

почва - биосфера

Взаимодействие

лед - океан

Взаимо

действие

атмосфе

ра - поверх

ность

Земли

Изменения криосферы: снег, мерзлая почва, морской

лед, ледниковые щиты, ледники

Гидросфера:

' г. т , Н

Рис. 1. Климатическая система, основные климатообразующие процессы и их взаимодействия

Источник: Оценочный доклад об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации.

Росгидромет, М., 2008, т. 1, с. 9. http://climate2008.igce.ru

Влияние хозяйственной деятельности

Ледниковый щит

Примерно с 1980-х годов заработал новый климатический фактор - резкий рост СОГ

Увы, концентрация СО2 в атмосфере, в том числе и в вашем регионе, неумолимо растет каждый год: и в холодный, и в теплый... Конечно, на нее накладываются сезонные изменения - леса и другие экосистемы растут и дышат. Концентрацию СО, легко измерить, и такие наблюдения ведутся примерно на 300 станциях по всему миру. В России детальные наблюдения ведутся на станции Териберка на Кольском полуострове. Но конкретное место в данном случае не важно: СО, хорошо перемешивается в атмосфере, и рост концентрации практически одинаков по всему миру. Глобальный рост концентрации СО, зависит не от наших выбросов, а от выбросов во всем мире.

Рис. 2.

Изменение концентрации СО2 в атмосфере Земли в последние 10 000 лет

Источник: Оценочный доклад об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации.

Росгидромет, М, 2008, т. I, с. 90. http://climate2008.igce.ru

400 п

Рис. 3.

Изменение концентрации СО2 на станции Териберка за последние 20 лет

Годы

Источник: Оценочный доклад об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации.

Росгидромет, М, 2008, т. 1, с. 91. http://climate2008.igce.ru

2. Человек усиливает парниковый эффект

Парниковый эффект - относительно простое и хорошо изученное физическое явление, детальное описание которого было дано еще в середине XIX века. Молекулы водяного пара, углекислого газа и метана поглощают длинноволновое излучение Земли и, в свою очередь, излучают во все стороны - так же, как это делает полиэтиленовая пленка над грядками. Без этого эффекта не было бы жизни на Земле, средняя температура была бы не +14, а-19°С.

Часть солнечной радиации отражается земной поверхностью и атмосферой

Часть инфракрасной радиации проходит через атмосферу, а часть ее поглощается и повторно излучается во всех направлениях молекулами парниковых газов. Результатом этого является

Парниковый эффект

Рис. 4. Парниковый эффект

Именно человек в основном за последние 40 лет повысил концентрацию СО, в атмосфере более чем на треть и стремительно наращивает свое влияние. Как ему это удается? Ведь биота дышит, потоки СО, между наземными экосистемами, атмосферой и океаном огромны - примерно в 30 раз больше, чем поток СО, от сжигания ископаемого топлива. Как же можно утверждать, что виноват человек? Увы, на это однозначно указывает анализ корреляции между антропогенными выбросами СО,, изменением соотношения изотопов углерода (С12 и С13) и ростом общего содержания СО, в атмосфере. Тот СО,, которым «прирастает» атмосфера, имеет изотопный состав, характерный для сжигания угля, нефти и газа.

Академик Михаил Будыко предсказывал антропогенное усиление парникового эффекта, и в 1980-е гг. даже докладывал об этом Политбюро ЦК КПСС. Но тогда это была скорее теория, чем практика.

Что первично, а что вторично -рост концентрации СО, или рост температуры? Действительно, более теплый климат может приводить к более активному росту биоты и большему поступлению СО, в атмосферу. Так уже было в прошлом. Но теперь последовательность действующих факторов иная: сначала меняется концентрация СО2, а за ней следует повышение температуры (см. стр. 11).

Кроме этого человек, ответственен и за рост концентрации в атмосфере других парниковых газов: метана, N,O. Есть и другие воздействия человека на климат, например, выбросы твердых частиц и аэрозолей в атмосферу изменяют альбедо облачного покрова, но наиболее значимый эффект - рост концентрации СО,.

Куда девается СО,? Примерно 55% СО, просто накапливается в атмосфере, а около 30% поглощается океаном и в конечном счете в виде известняка (карбоната кальция, СаСО,), - раковин морских животных и их обломков осаждается на дне. Остальное поглощается наземными экосистемами.

Раковины различных фораминифер

Рис. 5. Раковины различных фораминифер

Источник: Догель В.А. Зоология беспозвоночных. M.: Высшая школа; издание 7-е, перераб. и дон., 1981.

Сможет ли океан и дальше поглощать СО2 в той же пропорции в будущем и «превращать» углерод, накопленный в угле, нефти и газе в осадочные породы на океанском дне? Ответ не очевиден: процесс поглощения СО, сложен и нелинеен, кислотностьокеанаужесместиласьв сторону увеличения, и дальнейшую реакцию фитопланктона - основы жизни в океане - предсказать пока невозможно. Ученые говорят одно: в самом ближайшем будущем резкие изменения маловероятны, и, значит, если человечество сможет обуздать рост выбросов парниковых газов в атмосферу в ближайшие десятилетия, то риск катастрофических явлений будет минимален.

Атмосфера = 760 Рост содержания в атмосфере = 3,3 ± 0,2

Выбросы от сжигания ископаемого топлива и производства цемента = 6,3 ± 0,6

Углерод ископаемого топлива и минерального сырья

Сток рек = 0,8

Нетто-поглощения наземными экосистемами

? 0,7 ±0,1

Глобальная первичная продукция экосистем, дыхание, пожары 60 ?

Нетто-поглощения

  • ? океаном = 3,3 ± 0,2
  • 60,7

Газообмен океан - атмосфера 90

Растительность = 500 Почва и отмершая биомасса = 2000 2500

Океан = 39 000

Осаждения = 0,2

92,3

Глобальный баланс углерода в среднем за 10 лет - с 1980 по 1998 год, запасы в млрд т С, потоки - в млрд т С / год

Рис. 6. Глобальный баланс углерода в среднем за 10 лет - с 1980 по 1998 год, запасы в млрд т С, потоки - в млрд т С / год

По данным: Land Use, Land-Use Change and Forestry, IPCC, 2000 - Robert T. Watson, Ian R. Noble, Bert Bolin, N. H. Ravindranath, David J. Verardo and David J. Dokken (Eds.), Cambridge University Press, UK. pp 375.

http://www.ipcc.ch/ipccreports/sres/land_use/index.php?idp= 19

Итак, каждый год человек усиливает парниковый эффект - все больше энергии остается «под пленкой». Ученые говорят о росте глобальной температуры приземного слоя воздуха: с доиндустриальной эпохи, когда человек начал сжигать каменный уголь, накопилось уже 0,8°С. Средняя температура на планете в наши дни уже не 13,7°С, как в середине XIX века, а 14,5°С. При этом почти весь рост приходится на последние 30^40 лет.

Почему же тогда в вашем регионе не теплеет каждый год? Во-первых, энергия - это не только температура воздуха, но и океанские течения, и температура воды, и кинетическая энергия воздушных масс. Во-вторых, речь идет о всей планете, поэтому наиболее четкие тенденции видны на большой территории.

Аномалии среднегодовой (январь - декабрь) температуры приземного воздуха (°C), осредненные по территории РФ, 1936-2009 гг

Рис. 7. Аномалии среднегодовой (январь - декабрь) температуры приземного воздуха (°C), осредненные по территории РФ, 1936-2009 гг.

Аномалии рассчитаны как отклонения от среднего за 1961-1990 гг. Сглаженная кривая получена 11-летним скользящим осреднением. Линейный тренд проведен по данным за 1976-2009 гг.

Источник: Доклад об особенностях климата на территории Российской Федерации за 2009 год.

Росгидромет, М., 2010. www.rnctcorf.ru

Например, для России в целом медленное, но неуклонное потепление - общая тенденция, проявляющаяся на всей территории страны гораздо заметнее, чем в отдельном регионе. Как правило, если где-то холоднее нормы (тенденция не проявляется), как зимой 2009-2010 гг. на большей части России, то где-то еще более «жарко» и тенденция потепления особенно сильно выражена. Зимой 2010 г. был побит рекорд февральской «жары» на полюсе холода в Оймяконе: было всего -15°С, а на Олимпиаде в канадском Ванкувере не хватало ни снега, ни холода. Подобные «качели» стали уже привычными. Росгидромет в «Докладе об особенностях климата на территории российской Федерации за 2009 год» подчеркивает, что холодная зима 2010 года не указывает на смену тенденции.

© Михаил Черкасов / NVIF России

3. Важно понимать, о каком временном промежутке мы говорим

В ближайшие десятилетия антропогенное усиление парникового эффекта будет гораздо сильнее воздействовать на климат Земли, чем все естественные факторы вместе взятые. Ученые пришли к однозначному выводу, что в масштабе десятков лет человек, увы, сильнее природы: сейчас изменение климата зависит от нас.

В масштабе одного года многое зависит от извержений вулканов (впрочем, только таких, когда в верхние слои атмосферы попадает много пепла, экранирующего солнечное излучение). Поэтому утверждение «человек бессилен перед извержениями вулканов» верно, но только во время извержения. После извержений рост глобальной температуры тормозится на 1-3 года, но потом аэрозольные частицы оседают, и все идет по-прежнему. Этот эффект хорошо воспроизводится на моделях динамики климата Земли, но ведь никто не может за много лет ни прогнозировать сильные извержения, ни вызывать их по желанию.

Если взять больший масштаб -сотни, тысячи или десятки тысяч лет, - то главную роль будут играть астрономические причины и изменение солнечной активности. Наши далекие потомки смогут забыть про странный «пик» на кривых концентрации СО, в атмосфере и графиках температуры, если только этот взлет не приведет к необратимым потерям в экосистемах.

Часто встречается утверждение: «Климат становится не теплее, а холоднее: мы идем к ледниковому периоду». Это верно в масштабе десятков тысяч лет: мы действительно идем к новому ледниковому периоду. Но для нас с вами в ближайшие десятилетия это не играет никакой роли.

Российскими учеными была проведена количественная оценка вклада человека в текущее изменение климата. В 2009 году учеными, представляющими институты Росгидромета и Российской академии наук, был подготовлен «Оценочный доклад об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации». Так, в этом докладе говорится: «крайне маловероятно (<5%), что изменения климата, наблюдавшиеся за последние 50 лет, происходили без внешнего воздействия; с высокой степенью вероятности (> 90%) можно утверждать, что наблюдаемое увеличение концентраций антропогенных парниковых газов обусловливает большую часть глобального потепления, начиная с середины XX века».

Ученые не говорят о 100%-ном влиянии, но разве 90% недостаточно для того, чтобы осознать серьезность проблемы и начать предпринимать меры? «Меры против чего?» - спросите вы. Конечно, не против средних температур и незначительного глобального потепления, это лишь косвенный индикатор процесса изменения климата.

4. Проблема не в средних температурах, а в опасных гидрометеорологических явлениях

Основным вредом и основной угрозой для природы и человека стало не потепление (оно незначительно), а изменение, точнее разбалансировка, климата. Климатическая система - это сложный «организм», имеющий собственные законы и внутренние колебательные процессы: циклоны и антициклоны, засухи и наводнения, муссоны и сезоны дождей и т.д. Если систему «подтолкнуть» (закачать больше энергии), она сдвинется немного (это небольшое глобальное потепление), но колебаться начнет гораздо сильнее. Это мы и наблюдаем: погода стала более неустойчивой. То есть корректно говорить не о потеплении (как глобальной краткосрочной тенденции) или похолодании (как тенденции будущих тысячелетий).

Росгидромет давно фиксирует рост опасных гидрометеорологических явлений: к ним относятся штормовые ветра, сильные дожди, снегопады, аномальная жара, аномальный холод и т. п. За последние 15 лет их число увеличилось вдвое: примерно с 150-200 до 300 400 явлений в год на территории России в целом.

Рост числа опасных гидрометеорологических явлений (синие столбики) и число явлений, которые не были предусмотрены в прогнозах (желтые столбики)

Рис. 8. Рост числа опасных гидрометеорологических явлений (синие столбики) и число явлений, которые не были предусмотрены в прогнозах (желтые столбики)

Источник: Доклад об особенностях климата на территории Российской Федерации за 2009 год. Росгидромет, М., 2010. www.meteorf.ni

Но здесь между ростом средних температур и ростом опасных явлений проходит «рубеж» точных научных знаний. Научный консенсус охватывает только рост средних по планете температур. Пока точно не известно, как пересчитать рост средней температуры в рост числа и силы стихийных бедствий, то есть в собственно ущерб. Для некоторых эффектов, например для роста уровня Мирового океана, такие расчеты есть. Где-то ученые уже прослеживают полуколичественные причинно-следственные связи. Есть оценки для мира в целом, для ряда регионов, но детальных и доказанных цифр в большинстве случаев пока нет.

Нерешенных вопросов и разногласий в климатической науке много, но они не касаются причин нынешнего изменения климата: это уже проблемы следующего уровня детализации. Уровень «человек или нет» пройден, и найден однозначный ответ - человек.

5. Опасно не нынешнее, еще относительно слабое, изменение климата, а то, которое будет через 20-50 лет

Число опасных гидрологических явлений за последние 15 лет уже выросло в России в 2 раза, а по прогнозу Росгидромета за 10-15 лет вырастет еще вдвое! Лавинообразное нарастание «необычной» погоды, штормовых ветров, сильных осадков, наводнений и засух, а также понимание причин и неизбежности ущерба - именно это и тревожит экологов.

Природа ко многому может приспособиться, но нужно время, процессы должны быть не очень быстрыми, иначе потерь не избежать. Плавность означает, что человечество должно замедлить рост выбросов парниковых газов, а потом постепенно их снижать. Ученые уже дали ответ об относительно безопасном уровне выбросов и необходимых действиях: к середине XXI века глобальные выбросы парниковых газов надо снизить в 2 раза от уровня 1990 года.

Подводя итог, можно сказать, что наших знаний уже достаточно, чтобы более активно предпринимать превентивные меры, совпадающие с приоритетами национального развития. Но недостаточно знаний для того, чтобы снижение выбросов стало приоритетом перед целями социально-экономического развития.

Конечно, правительства стараются руководствоваться принципом предосторожности: нужно действовать так, чтобы даже в худшем случае, т. е. при наиболее сильных изменениях климата, не понести большого ущерба. Это значит, что надо готовиться и к дорогостоящим мерам адаптации, и к возможным принудительным и жестким мерам по снижению выбросов, если мировое сообщество поймет, что иначе будет еще хуже - грозят катастрофические потери. Но, как показала прошедшая в декабре 2009 года конференция ООН по климату в Копенгагене, этот принцип хорошо понимают министры экологии и чрезвычайных ситуаций, но не всегда понимают министры финансов и экономики.

СПОРЯТ УЧЕНЫЕ

Перед конференцией в Копенгагене во второй половине 2009 г. на телевидении и в прессе мы видели беспрецедентную атаку на климатическую науку. Все разногласия между учеными тщательно подбирались и были «случайно» опубликованы.

Если о ракетной технике или нейрохирургии никто не решается судить самостоятельно (всем понятно, что это сложно, для профессионалов), то о погоде берется судить каждый, не осознавая, сколь сложен и специфичен вопрос.

В 2008 г. были опрошены ученые в области естественных наук, в основном из США и Канады, при этом степень кандидата или доктора наук (PhD) имели 90% респондентов. Им задали два вопроса: 1) считаете ли вы, что идет глобальное потепление?; 2) считаете ли вы, что деятельность человека - значительный фактор в росте температуры? «Да» ответили 90% и 82% на первый и второй вопросы, соответственно. Но... выяснилась принципиально важная деталь: доля ученых сильно зависит от области естественных наук и от того, печатается ли сейчас данный ученый в научной прессе, то есть работает ли активно или уже отошел от дел и живет прошлыми заслугами.

Заметим, что на второй вопрос утвердительно ответили лишь 47% геологов. А вот среди климатологов и в целом всех активно работающих ученых положительно ответили 88-90% респондентов. Среди профессионалов в области изменений климата, регулярно публикующихся в научной печати, на второй вопрос ответ «да» дали 97,4%. Примечательно, что согласно данным опроса жителей США, проведенного Институтом Гэллапа в марте 2009 г., только 58% согласились с главной ролью человека в происходящих изменениях климата. Более того, перед копенгагенской конференцией лоббисты «грязного» бизнеса разместили в СМИ множество мифов, дискредитирующих климатическую науку. Эту «информацию» ученые проигнорировали, однако на обычных людей она оказала свое воздействие.

Профессиональное сообщество не расколото, но оно оперирует строгими терминами вероятности, что малоинтересно СМИ, где популярностью пользуются либо «страшилки», либо «сенсационное» отрицание влияния человека. Ученые предпочитают игнорировать газетные «утки» и нелепые утверждения, например, что потепление - искусственный эффект, вызванный расположением метеостанций в городах («островах тепла») или уменьшением их числа в северных широтах. Очевидно, что все подобные «эффекты» учтены при анализе данных и имеют хождение только в среде несведущих журналистов и откровенных лоббистов «грязного» бизнеса, препятствующих ускоренному внедрению новых технологий.

Часть II

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >