Изменения климата

Ничего смешного в общей для западной цивилизации озабоченности углекислым газом нет. Углекислый газ (CO2) действительно задерживает инфракрасное излучение, особенно в диапазоне 13,9 микрометров, и хотя лишь меньшая часть парникового эффекта приходится на этот газ, его присутствие «регулирует» атмосферу в целом. Присутствие диоксида углерода нагревает планету, а нагрев увеличивает количество водяного пара в газовой оболочке Земли и дополнительно наращивает температуру. Полное сжигание всех известных запасов ископаемого топлива означает повышение уровня моря на 58 метров за тысячу лет, полное таяние льда в Антарктиде, затопление миллионов квадратных километров и рост глобальных температур на несколько градусов. В таких условиях можно ожидать вымирания белых медведей, пингвинов и кораллов.

Страшно? Большинство ответят на этот вопрос отрицательно. Некоторые возразят с иронией: белые медведи как вид возникли миллион лет назад, то есть заведомо переживали климат много теплее нынешнего; пингвины застали времена, когда льда в Антарктиде не было; кораллы пережили эпоху, когда на побережье Северного Ледовитого океана было теплее, чем нынче на Ялтинской набережной. Наиболее подкованные рассуждают со знанием дела: десять тысяч лет назад бореальный период покончил с оледенением, подняв температуру на семь градусов Цельсия за 50 лет, а сегодня нас пугают ростом температуры до 2100 года лишь на 2,7 градусов Цельсия. И в чем опасность?

Человек — не первый из видов, сумевших перевернуть климат родной планеты. Более того, пока его влияние существенно скромнее, чем у предыдущих климатмейкеров. Сейчас Azolla primaeva — это просто сантиметровый плавающий папоротник, который легко спутать с ряской. Но 49 миллионов лет назад он случайно стал причиной мини-апокалипсиса. Тогда на поверхности Северного Ледовитого океана среднегодовая температура была равна 13 градусов Цельсия, проливы, связывающие его с другим океанами, сузились, из-за чего вода в океане не перемешивалась. Теплые берега орошались дождями, а реки вносили в океан немало питательных элементов с суши. Вместе с пресной дождевой водой пришла и азолла, а поскольку вода эта легче морской, она образовала на поверхности океана пресный слой в несколько сантиметров толщиной. И тут обнаружилось, что если на азоллу светить больше 20 часов в сутки (полярный день), то она удваивает свою массу каждые 48 часов. По мере роста растения вытягивали углекислый газ из атмосферы, и за 800 тысяч лет снизили его концентрацию с 3500 частей на миллион до 650 на миллион. Вытянула бы и больше, но средняя температура поверхности Северного Ледовитого океана опустилась на 20 градусов, и азолла замерзла. В итоге планета получила постоянные ледовые шапки на северном и южном полюсах. Вывод прост: один вид, дорвавшийся до огромных ресурсов и не имеющий естественных врагов, может размножиться так быстро, что отправит экосистему к праотцам, прежде чем сможет остановить собственную жадность. Углекислого газа до вспышки размножения азоллы было в семь раз больше, чем сейчас, однако человек, сегодня также лишенный врагов (как некогда азолла), вполне способен исправить ошибки, сделанные папоротником.

Сильное потепление ведет к непредсказуемому изменению режима увлажнения. Пару миллионов лет назад в Арктике росли широколиственные леса, а Сахара была зеленой и обитаемой. Последующее похолодание резко изменило ситуацию: начались процессы опустынивания, которые иногда обращались вспять при следующих потеплениях. Однако иногда похолодание, наоборот, вело к увлажнению Сахары — например, во время последнего оледенения нынешняя пустыня была саванной, обитатели которой рисовали на стенах пещер крокодилов и бегемотов.

К современному состоянию пустыня пришла после потепления, начавшегося в голоцене, и чем дольше длилась эта эпоха, тем суше становилась Сахара: еще пять тысяч лет назад там была разветвленная система рек. Так что климат слишком сложен, чтобы современные климатологические модели могли предсказать, как именно изменится влажность в той или иной части мира по мере дальнейшего роста глобальной температуры. Иными словами, потепление действительно может привести к тому, что в Воронеже станет теплее, чем Париже. Вот только без осадков это потепление способно принести больше вреда, чем пользы.

Неприятной особенностью всех этих процессов является то, что остановить их либо сложно (попробуйте отказаться от сжигания того же бензина или газа), либо опасно. Недавно группа климатологов предложила распылять наночастицы алмазов в стратосфере, что позволит рассеивать солнечный свет и уменьшить глобальную температуру. Способ, который они обоснованно называют наиболее безопасным методом охлаждения Земли, плох только одним: это довольно рискованный опыт сразу над семью миллиардами человек. Дело в том, что климат планеты нашего типа около звезды типа Солнца характеризуется системой положительной обратной связи, не свойственной большинству планет во Вселенной. Ледовые шапки, увеличивающиеся при падении глобальной температуры, отражают в космос еще больше солнечного света, дополнительно охлаждая планету. Тут включаются и другие обратные связи: чем ниже температура, тем меньше водяных паров в единице объема воздуха, а ведь именно на водяной пар приходится 70 процентов всего парникового эффекта. Но и это еще не все: по мере охлаждения океанской воды количество углекислого газа, который может быть растворен в ней, существенно растет. Моря буквально высасывают парниковый газ из атмосферы, отчего рискуют еще больше охладиться, затем поглотить еще больше углекислоты. Нетрудно догадаться, что подобные системы с положительной обратной связью могут превратить даже умеренное поначалу охлаждение в лавину событий, резко меняющих климат.

А самое неприятное — неизвестно, что может случиться после такого искусственного «алмазного» охлаждения. Предполагать, что осадки вернутся туда, где их стало меньше по причине потепления, не стоит. Климатическая история Земли показывает, что Сахара может стать из саванны пустыней как при потеплении, так и в ледниковый период, и никакой закономерности, регулирующей этот процесс, достоверно выявить не удалось. Предлагаются и другие, на первый взгляд более безопасные методы компенсации роста выбросов парниковых газов. Так, группа немецких ученых предложила сажать в той же Сахаре растение ятрофа куркас (Jatrofa curcas). За 20 лет активной жизни один гектар, засаженный им, «вытягивает» из атмосферы 25 тонн CO2 в год. Чтобы полностью компенсировать все антропогенные выбросы, достаточно засадить ятрофой 13 миллионов км2, что примерно равно площади земных пустынь. Поскольку молочайное растение действительно может успешно размножаться даже в самым засушливых условиях, проект внешне выглядит одновременно и реалистичным, и экологичным. Увы, отражающая способность поверхности пустыни существенно выше, чем той же пустыни, но засаженной кустарниками и деревьями. Засадив восемь процентов земной суши растениями (вариант, по стоимости сравнимый с распылением алмазов), мы увеличим суммарный нагрев Земли Солнцем на величину чуть ли не до одного процента — а это теоретически может подогреть планету даже сильнее, чем выбросы углекислого газа. Как мы видим, климат — сложная система, к тому же пока не до конца понятная. В таких условиях попытка починки тонкого механизма кувалдой способна принести больше вреда, чем пользы. Все это делает шансы на одобрение активных стратегий по антропогенному глобальному охлаждению очень рискованными. Трудно представить себе, как нечто с настолько непредсказуемыми последствиями удастся согласовать на уровне ООН. Так что ждать появления алмазной пыли над головами пока преждевременно.

Неясны перспективы и на пути консервативного сценария борьбы с глобальным потеплением. Предлагается максимально сократить выбросы углекислого газа, но поможет ли это? В недавней книге коллектива признанных ученых-климатологов ставится вопрос: способны ли мы достоверно отличить нынешнее глобальное потепление от эффекта, вызванного обычной изменчивостью земного климата? Как отмечается в публикации, «важный вывод исследования заключается в том, что естественные изменения климата в масштабе десятилетий и более настолько велики, что не учитывая их влияние можно прийти к ошибочным оценкам чувствительности климата к антропогенному воздействию».

Примеров такого рода неантропогенных потеплений немало. Хорошо известно, что в Гренландии тысячу лет назад росло немало деревьев, в то время как Темзу еще четыреста лет назад регулярно сковывало льдом на всю зиму. Около семи тысяч лет назад случилось естественное потепление, еще более масштабное, чем нынешнее: уровень моря тогда был на три метра выше, и на метр выше того, которым борцы с глобальным потеплением пугают человечество к концу XXI века. Если спросить климатологов о причинах всех этих событий, то среди разнообразных ответов обязательно будет словосочетание «естественная изменчивость». Иные ученые, не находя причин подобных изменений климата, даже пытаются отрицать сам факт таких потеплений и похолоданий — вот свидетельство того, насколько недостаточны знания человечества о них.

К сожалению, точных метеорологических наблюдений в эти эпохи не было, но из косвенных признаков вроде уровня моря очевидно, что земной климат может меняться быстро и сильно безо всяких антропогенных выбросов углекислого газа, причем по причинам, о которых пока можно только догадываться. Климатология является наукой, в которой масштабный эксперимент поставить очень трудно, не говоря уже о том, что вряд ли оно того стоит. Пока окончательных ответов на эти вопросы нет, а значит — человечество пребывает в состоянии неопределенности.

Все, что в наших силах, — быть готовыми к неприятному развитию событий и не слишком усугублять положение как увеличением выбросов парниковых газов, так и не вполне продуманными шагами по их компенсации.

Уровень воды Мирового океана оказался очень чувствителен к изменениям средней температуры климатической системы Земли, и к концу столетия может подняться более чем на метр. В течение XX века он повышался угрожающими темпами, и динамика этого процесса в ближайшее время не изменится.

Ученые восстановили динамику изменения уровня моря за последние 3000 лет. Для этого использовали геологические данные и отложения раковин крошечных морских протистов — фораминифер, которые выносились прибоем на низменный берег и оказывались погребёнными под слоем осадочных пород. Проведя такие исследования в 24 прибрежных участках по всему миру, от Новой Зеландии до Исландии, авторы показали, что, например, период незначительного понижения температуры между 1000 и 1400 годами (всего на 0,2 градуса Цельсия) привёл к падению уровня моря на довольно заметные восемь сантиметров. Для сравнения, за один только 20-й век море поднялось на впечатляющие 14 сантиметров, а к концу 21-го поднимется ещё на высоту от 24 до 130 сантиметров, в зависимости от скорости накопления в атмосфере парниковых газов.

К таким же выводам пришли и авторы аналогичного исследования. Они смоделировали влияние климата на уровень моря с помощью компьютера и предложили три сценария развития событий на 21-й век — с ростом уровня океана на 28–56, 37–77 или 57–131 сантиметр к 2100 году. Эти оценки совпадают и с официальным прогнозом Межправительственной группы экспертов по изменению климата (Intergovernmental Panel on Climate Change) при ООН. Повышение уровня моря считается серьёзной угрозой городам, островным государствам и странам, чья территория расположена сравнительно невысоко — таким как Нидерланды или Бангладеш. Рост на два метра может считаться по–настоящему катастрофическим: он лишит крова миллионы человек.


ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ: МИР НА ПОРОГЕ НОВОЙ КАТАСТРОФЫ

Ученые, которые в течение десятилетия наблюдали за данными, предоставленными спутниками NASA, пришли к интересным выводам: во всем мире влажные регионы становятся еще влажнее, а сухие — суше.

Вода — это еще один ресурс, такой же как нефть или золото. Или как деньги. И точно так же, как богатые становятся богаче, а бедные беднее, "водное неравенство" может усилить проблемы, с которыми уже сейчас сталкиваются регионы, обделенные этим ресурсом.

По мере того как температура на Земле растет, засушливые районе будут все больше зависеть от грунтовых вод, так как они будут становиться все более засушливыми. Однако эти ресурсы также истощаются — в этом и проблема. Предыдущие исследования также указывают на то, что акватории в разных регионах мира истощаются, а это в свою очередь ставит под угрозу сельское хозяйство. С другой стороны такие районы, как Северная Амазонка, Африка, район реки Миссури в США и другие тропические регионы, становятся более влажными. Такие выводы были сделаны на основе данных, полученных со спутников NASA в период с 2002 по 2014 гг., отмечает USA Today. За этот же период отдельные районы на Ближнем Востоке, в Северной Африке, Индии, Китае и на юго-западе США стали более засушливыми. Калифорния — особенно яркий пример. В последнее время она борется с серьезной засухой, которая негативно сказывается на сельском хозяйстве и в целом на экономике штата. Эти данные лишь часть более масштабного исследования, которое направлено на то, чтобы понять, как рост водных запасов на суше может повлиять на уровень моря. На данный момент ученые приходят к выводу о том, что наблюдается водный дисбаланс на Земле. Подобные данные не могут не вызывать беспокойства не только среди ученых, но и среди политиков и экономистов. Дело в том, что вода, являясь одним из самых ценных ресурсов на Земле, во многом определяет экономику региона, в частности сельское хозяйство. Подобные исследования вызывают вопросы о том, как ликвидировать "водное неравенство" между различными регионами мира, станет ли вода торгуемым ресурсом, подобно нефти и золоту, в будущем, как изменится экономика регионов, где уже сейчас наблюдаются изменения, связанные с водными ресурсами.