2 Проблема антропогенного изменения климата

2.5. Проблема антропогенного изменения климатаВсей полноты научного обоснования, почему настолько чаще и сильнее стали аномальные явления (наводнения, засухи, резкие периоды жары и т. п.), еще нет и в ближайшие годы не будет, но уже зафиксировано серьезное вмешательство че­ловека в природу. Главное — три из четырех ступеней научных знаний уже обоснованы: • присутствует вызванное человеком изменение концентрации углекислого газа в ат­мосфере, • присутствует парниковый эффект как физическое явление и его антропогенное уси­ление, • присутствует повышение средней температуры и его могут объяснить математичес­кие модели. С помощью моделей удается детально описывать процессы циркуляции ат­мосферы и океана, включая и парниковый эффект. В последние 25 лет такие мо­дели активно развивались, и сейчас в этой области удалось достичь большого прогресса. Также кардинально изменилась компьютерная техника. В результа­те модели «умеют» воспроизводить динамику атмосферы и океана, образование и таяние снежного покрова и морских льдов. Таким образом, можно смоделиро­вать средний климат или набор его наиболее вероятных состояний на тот или иной год при определенных входных параметрах. В число входных параметров включена и концентрация в атмосфере ПГ, и весь ряд естественных факторов, в частности, вулканическая деятельность. Такие модели позволяют «расщепить» естественные и антропогенные факторы. Расчеты показали, что в целом именно антропогенные факторы вносят главный вклад в изменение климата, начиная примерно с 1960 г. Если взять только естественные причины, то с 70-х гг. XX в. модельные кривые кардинально отличаются от данных наблюдений. «Существует новое и убедительное свидетельство того, что основная часть име­ющего место потепления за последние 50 лет обусловлена деятельностью челове­ка». Глобальные климатические модели указывают на то, что увеличение концентрации СО2 через несколько десятилетий приведет к повышению температуры поверхности Земли на 1,5—4,5 °С. Повышение концентрации других ПГ еще больше усугубит проблему. Климат на Земле никогда не был неизменным. Он подвержен колебаниям в разных временных масштабах, начиная от десятилетий до тысяч и миллионов лет. К числу наиболее заметных колебаний относится цикл порядка 100 тыс. лет: ледниковые периоды, когда климат Земли был холоднее по сравнению с настоящим, и межледниковые периоды, когда климат был теплее. По мнению ряда ученых, и сейчас мы находимся в движении от одного ледникового перио­да к другому, но скорость изменений очень мала — порядка 0,02 °С за 100 лет. За последние 10 тыс. лет средняя глобальная температура немного уменьши­лась, причина тому — активная вулканическая деятельность и ряд других ес­тественных причин. Однако в XX в. она резко повысилась. С начала промыш­ленной революции изменение климата происходит резко ускоренными темпа­ми (по порядку величины в 1000 раз быстрее, чем движение к ледниковому пе­риоду) и в результате деятельности человека, выбрасывающего в атмосферу ПГ при сжигании ископаемого топлива, а также уничтожившего большую часть лесов планеты. По сравнению с доиндустриальной эпохой, с 1750 г., концентрация СО2 в атмос­фере выросла на треть: с 280 до 375 млн, причем основной рост пришелся на пос­ледние десятилетия ХХ в. Точность измерения концентрации СО2 достаточно ве­лика — 4%. Концентрация метана растет еще быстрее. К 2000 г. рост составил 151±25%. Тренд еще одного парникового газа — закиси азота — равен 17±5%. Такой концентрации в последние сотни тысяч лет не было. По мнению большин­ства ученых, этого не было и в последние 20 млн. лет. Еще в 1827 г. французский ученый Фурье дал теоретическое обоснование пар­никового эффекта: атмосфера пропускает коротковолновое солнечное излучение, но задерживает отраженную Землей длинноволновую тепловую энергию. В конце XIX в. шведский ученый Аррениус пришел к выводу, что из-за сжигания угля из­меняется концентрация СО2 в атмосфере, и это приводит к потеплению климата. В 1957 г. проводился Международный геофизический год, и наблюдения показа­ли, что идет значительный рост концентрации СО2 в атмосфере. Российский уче­ный Михаил Будыко сделал первые численные расчеты и предсказал сильные из­менения климата. Парниковый эффект вызывается водяным паром, углекислым газом, мета­ном, закисью азота и рядом других менее значительных газов. Парниковый эф­фект был всегда, как только у Земли появилась атмосфера. Средняя температу­ра у поверхности Земли равна 14 °С, без парникового эффекта было бы –19 °С или на 33 °С ниже. Потепления или похолодания на 2°С за последние несколько тысяч лет не было ни разу. Естественная изменчивость не превышала 1,5 °С. В теплый средневеко­вый период (примерно 1000 лет назад, именно тогда было открыта Гренландия, названная викингами Зеленой землей) было существенно теплее, чем сейчас. На­иболее вероятно, что это было вызвано колебаниями орбиты Земли. Валено под­черкнуть, что тогда не было предпосылок дальнейшего усиления эффекта измене­ния климата. Атмосферные концентрации ПГ (таких как СО2 и СН4) оставались постоянными в течение всей доиндустриальной эры — нескольких тысяч лет до 1850-х гг., после чего начался резкий рост концентрации СОг. Изменения темпе­ратуры в течение этого периода происходили вследствие естественных факторов, таких как вариации солнечной радиации и колебания орбиты Земли, вулканичес­ких выбросов. Сейчас наблюдается антропогенное усиление парникового эффекта. При этом концентрация самого распространенного парникового газа Земли — водяного па­ра — не меняется. Теоретически можно представить влияние человека на водяной пар, например, при сильном изменении процессов испарения на большой террито­рии. Однако это может случиться только в отдаленной перспективе. На потоки тепла большое влияние также может оказывать антропогенное изменение подсти­лающей поверхности, изменение альбедо из-за сведения лесов, таяния снежного покрова и т. п. Тревогу вызывает не наблюдаемое сейчас изменение температуры, а антропо­генное изменение химического состава атмосферы. Парниковый эффект хоро­шо изучен. Рост в атмосфере ПГ, прежде всего СО2 и метана, по расчетам уче­ных, может привести к гораздо более сильному, чем сейчас, потеплению кли­мата. Изменение температуры — лишь сигнал, который подтверждает опасе­ния. Проблема — в беспрецедентном росте концентрации СО2, какого раньше никогда не наблюдалось в природе. Причина этого роста, — прежде всего ант­ропогенные выбросы СО2 в атмосферу при сжигании ископаемого топлива. Как было указано выше, поведение температуры в течение второй половины XX в. не может быть объяснено, если наряду с естественными факторами не вклю­чать антропогенные выбросы ПГ. Если эта тенденция сохранится, то прогнозиру­ется дальнейшее изменение климата, причем неравномерное по земному шару. «Отклик климатической системы на изменение содержания СО2 — это медленное и запаздывающее во времени увеличение глобальной средней температуры. Полученные изменения температуры в течение последних 140 лет обусловлены не только антропогенными выбросами, но и естественными факторами — такими как изменения солнечной радиации, колебания орбиты, вулканические изверже­ния и т. п. Но вклад каждого фактора, кроме СОг, в 10—100 раз меньше. Таким об­разом, главное влияние — это антропогенный выброс СО2 в атмосферу. Оценка вклада различных факторов в прогрев атмосферы показывает, что имеется комби­нация разнонаправленных факторов, каждый из которых значительно слабее, чем результат роста концентрации в атмосфере ПГ, оцениваемый как прогрев на 2,2-2,7 Вт/м2». Неантропогенные выбросы углекислого газа всегда имели место. Однако биота с ними справлялась, она всегда поглощала избыточное количество углекислоты. Рост концентрации наблюдался в периоды перестройки биоты, что было по причи­нам, которые — в те времена — не исчерпывали ее адаптационного потенциала применительно к изменениям такого рода. Но сейчас мы с полной очевидностью видим, что биота не справляется с этим ростом нагрузки. Выбросы углекислого га­за для современной ослабленной биоты избыточны и непосильны. Нельзя отри­цать наличия природообу слов ленных источников СO2, никто из специалистов не говорит о том, что антропогенные выбросы имеют тот же порядок, что и природ­ные. Но мы не должны забывать о том, что биота выступает регулятором состоя­ния окружающей среды, а для того чтобы сломать регулятор, на него не нужно об­рушивать массу, сопоставимую с массой системы, которую он регулирует. На не­го не нужно обрушивать поток энергии, сопоставимый с тем, который он регули­рует. Регулятор всегда меньше по массе, по габаритам, по энергии, чем регулиру­емая система. Естественные факторы — такие как извержения вулканов, — были, есть и бу­дут важными для объяснения изменения климата. В результате извержений в атмосферу выбрасываются значительные объемы аэрозолей — взвешенных час­тиц. Они разносятся тропосферными и стратосферными ветрами и не пропуска­ют часть приходящей солнечной радиации. Однако эти изменения не являются долгосрочными, частицы относительно быстро оседают вниз. Так, крупное из­вержение вулкана Санторини в Средиземном море около 1600 г. до н. э., кото­рое, вероятно, привело к падению Минойской империи, значительно охладило атмосферу, что видно по кольцам годового прироста деревьев. Извержение вул­кана Тамбора в Индонезии в 1815 г. снизило среднюю глобальную температуру на 3 °С. В последующий год и в Европе, и в Северной Америке лета «не было», но за несколько лет все исправилось. Извержение вулкана Катмай (Аляска) в 1912 г., выбросившего 20 км3 пепла, вызвало уменьшение притока солнечной радиации на 10—20% и понижение среднегодовой температуры в Северном полу­шарии на 0,5 °С. В результате извержения вулкана Пенатубо в 1991 г. на Фи­липпинах на высоту 35 км было заброшено 20 млн. т диоксида серы и столько пепла, что средний уровень солнечной радиации снизился на 2,5 Вт/м2, что со­ответствует глобальному охлаждению по меньшей мере на 0,5—0,7 °С. Однако даже несмотря на это последнее десятилетие XX в. стало самым теплым за весь период наблюдений. В 2002 г. мы видели беспрецедентные по масштабам наводнения в Западной и Южной Европе, на Кавказе, засуху в центральных областях России, лесные по­жары и т. п. В 2003 г. — рекордную жару в Европе, пересохшие реки, огромные экономические потери. Впервые за всю историю гидрологических наблюдений река Лена столь обмелела, что северный завоз крайне осложнился. Это сильно ударило по г. Ленску — главной базе северного завоза, сильно пострадавшему от невиданного наводнения 2001 г. При этом цифры экономии на топливе из-за нес­кольких прошедших теплых зим в России выглядят благополучно только пото­му, что при калькуляции полностью проигнорированы факты замерзания круп­ных городов и далее регионов, в частности Приморского края. Тщательный ана­лиз показывает, что ожидаемые выигрыши от потепления очень невелики, они с лихвой перекрываются гораздо более негативными и сильными вторичными эф­фектами. Еще одним следствием глобального потепления будет подъем уровня моря, в нынешнем веке предположительно на 1 м, что приведет к затоплению районов, находящихся ниже уровня моря, и возможному затоплению обширных террито­рий в период штормов. Он будет повышаться постепенно, поэтому есть время предпринять соответствующие меры. Интересен факт, что за последние 100 лет средний уровень поднялся на 10-20 см, а средняя температура поверхности океа­на выросла на 0,5 °С. Перестройка климата, которая произойдет вследствие потепления, может силь­но ударить по России. Далее притом, что это холодная страна. На территории Рос­сии в целом за ХХ в. потепление составило около 1 °С. За последние 50 лет скорость потепления увеличилась до 2,7 °С/100 лет, а после 1970 г. тренд составил уже око­ло 4 °С/100 лет. Потепление ярко выражено зимой и весной и почти не наблюдает­ся осенью. В Западной Сибири и Якутии за последние 30 лет рост зимних темпера­тур составил 2-3 °С, а на европейской территории страны гораздо меньше — до 1 °С. В западных районах осенние температуры даже снизились. К сожалению, потепление не будет мягким и плавным повышением средней температуры, что, вероятно, было бы неплохо для большей части территории Рос­сии. Оно выразится в более неустойчивой погоде с большим числом аномальных явлений (жары, засух, сильных осадков и снегопадов, наводнений и т. п.). В цент­ральной части страны в ближайшие десятилетия климат станет более «при­балтийским». В целом температура повысится на 2—5 °С. Само собой разумеется, мы много потеряем при таянии мерзлоты, потому что там, где твердо и где можно сейчас пробурить скважины и провести трубопровод, сделать это нынешними технологиями будет невозмолено. Там будут топкие боло­та. Поплывет вся северная инфраструктура, которая стоит на мерзлоте. А это — основные нефть и газ Российской Федерации. Участятся и усилятся стихийные бедствия, связанные с водой. Практически все климатологи мира и все климатологические модели прихо­дят к выводу, что выпадение осадков будет гораздо более неравномерным, чем сейчас. Будут периоды сильных дождей, после чего будет наступать засушливый период. Это плохо для российского сельского хозяйства. Поэтому нужно считать не градусы, на которые станет теплее, а потери, которые из-за этого произойдут. Они будут очень велики. В принципе, каждый человек, каледое леивотное, каж­дое растение лучше всего себя чувствует в тех условиях, к которым оно адаптиро­вано изначально. Изменение этих условий не принесет положительного эффекта. Возрастающие колебания климатической системы — именно это будет наносить все больший и больший ущерб. Чтобы снизить силу катастрофических явлений через 50—100 лет, надо уже сегодня начинать снижать выбросы СО2, метана и других ПГ. Изменение климата заставляет всерьез задуматься о побочных последствиях. Сложность проблемы порождает и мифы, причем очень устойчивые. На многих форумах и в солидных газетах не раз звучали фразы, что Россия — мировой донор кислорода, и нужен не Киотский протокол, а совсем другое соглашение о квотах и торговле кислородом. На первый взгляд, все понятно: Россия будет продавать кво­ты развитым странам. Еще в школе нас учили, что «леса — легкие планеты». А леса в России занимают огромную территорию. Раз в атмосфере намного больше СО2, то меньше О2. Отсюда вывод: нужно действовать, так как скоро будет нечем дышать… К счастью, это совершенно неверно. По содержанию в атмосфере кислород намного превосходит другие газы: СО2, озон, метан, оксиды серы и азота. Так как концентрации этих газов невелики, то антропогенное воздействие очень сильно сказывается на их изменении. Это и при­водит к экологическим проблемам: «кислые дожди», усиление парникового эф­фекта, глобальное потепление, истощение озонового слоя и т. д. Эти проблемы не являются надуманными, и от их решения действительно зависит как существова­ние человечества, так и функционирование биосферы. И Россия, и промышленные страны западного мира, и бурно развивающиеся Ки­тай и страны Юго-Восточной Азии используют в настоящее время не собственные кислородные ресурсы и не ресурсы других стран, а тот кислород, который был на­коплен в атмосфере за время развития биосферы. Основным фактором этого накоп­ления являлось захоронение органического углерода в осадочных породах лито­сферы. Возвращение этого углерода в атмосферу в массовых количествах невозмож­но, поскольку в ископаемом топливе содержится лишь 0,08% от общих запасов ор­ганического углерода литосферы. Поэтому кислородный ресурс атмосферы может в настоящее время рассматриваться как неисчерпаемый. Далее теоретическая воз­можность, связанная с полным сжиганием ископаемого топлива, не приведет к заметному снижению запаса атмосферного кислорода и каким-либо негативным экологическим последствиям. Другие серьезные возможности изменения человече­ством запаса кислорода в атмосфере в настоящее время просто отсутствуют. Антропогенное изменение климата — относительно краткосрочный эффект. В масштабе десятков тысяч и, тем более, миллионов лет оно незначительно, при­чем далее худшие сценарии не угрожают выживанию человека как биологическо­го вида. Однако в ближайшие столетия изменение климата может оказать силь­ное негативное влияние на жизнь людей. Есть немало драматических примеров. Один из них — чудовищная жара в Западной Европе летом 2003 г., когда только во Франции погибло около 20 тыс. человек. Однако было бы неверно сравнивать человеческие и экономические потери в ре­зультате изменения климата и других острых глобальных проблем, например, го­лода, СПИДа, нехватки питьевой воды. Изменение климата чаще всего действует косвенно. Изменение климата — это, прежде всего, негативный фон, значительно обостряющий другие проблемы. Здесь также действует правило «где тонко, там и рвется». В Африке — большее количество засух, более сильные наводнения в Бангладеш — все это приводит к гибели людей от голода и болезней. В скором времени ученые предсказывают появление миллионов климатических беженцев — людей, вынужденных оставить свои родные места из-за невозможности приспосо­биться к новым условиям. Изменения наступают быстрее, чем может адаптироваться природа. Животные и растения не успевают мигрировать или измениться. Человек может жить в кли­мате динозавров, но и ему необходимо время на привыкание, на иммунитет к но­вым тропическим болезням и т. п. Таким образом, изменение климата, с одной стороны, имеет кардинальные отли­чия от других глобальных проблем, а с другой — резко их обостряет. Нельзя наде­яться на появление чудодейственного лекарства, как в случае решения проблемы СПИДа. Нельзя решить проблему за 10—20 лет, даже если бросить на это все силы и средства. Климат — это не вопрос перераспределения средств (как, например, с продовольствием, которого в одних странах мало, а в других избыток). Все другие проблемы — голод, детская смертность и СПИД — прежде всего «бьют» по развивающимся странам, а изменение климата – по всем. Конеч­но, бедные будут страдать больше, у них просто не будет возможности приспосо­бить свою жизнь к новым условиям. У богатых это единственная, но грозная проб­лема. Например, есть вероятность, что через 200 лет из-за изменения Гольфстри­ма Великобритания «замерзнет», и это очень беспокоит людей. Речь идет не о потеплении, а о глобальных климатических изменениях. В гло­бальных климатических изменениях, может быть, далее более опасными являют­ся такие следствия разбалансировки климатической системы, как учащение и усиление всевозможных погодно-климатических аномалий, а именно: засух, на­воднений, ураганов, смерчей, диких морозов и т. д. Глобальное потепление — это тенденция средней температуры, а разброс характеристик разбалансировки будет увеличиваться. Чрезмерно жаркое лето будет лишь частично компенсироваться очень холодной зимой. Подавляющее большинство климатологов считают, что наб­людаемая разбалансировка климатической системы если не полностью, то в суще­ственной части определяется антропогенным воздействием.    