Человек на протяжении тысячелетий занимался широкомасштабной трансформацией природных систем.
- Технологии охоты каменного века привели к исчезновению крупных млекопитающих;
- сельскохозяйственные революции превратили леса в сельскохозяйственные угодья;
- добыча полезных ископаемых вырезала поверхность земли;
- плотины и водохранилища управляют потоком почти всех рек;
- а синтетические удобрения сейчас наводняют азотный цикл.
Но среди этих преобразований реструктуризация глобального углеродного цикла и сопутствующее ему изменения климата отличаются по своим масштабам, сложности и экономической значимости. Практически все люди, которые когда-либо жили, внесли свой небольшой вклад в перестройку этой системы в планетарном масштабе.
Вырубки лесов, возможно, добавили сотни миллиардов тонн углерода в атмосферу. В индустриальную эпоху каждый дом, освещенный электростанцией, работающей на угле или природном газе, и каждый поезд, самолет и автомобиль, работающий на бензине, вносили свой вклад в чистое накопление углекислого газа в атмосфере.
Средний вклад человека составляет около 5 тонн двуокиси углерода (CO2) в год, около четверти из которых остается в атмосфере в течение более чем тысячелетия.
Эти выбросы CO2, наряду с другими парниковыми газами, искажают энергетический баланс планеты. В устойчивом состоянии солнечный свет, попадающий на поверхность, поглощается, а затем повторно излучается в космос в равных количествах (технически, инфракрасный свет).
Накопление парниковых газов в атмосфере блокирует часть этого излучения, перенаправляя энергию обратно на поверхность: около 27 триллионов ватт (0,05 ватт на квадратный метр) на 1% увеличения концентрации CO2 в атмосфере, что эквивалентно энергии одной атомной бомбы в масштабе Хиросимы, распространяющейся по поверхности Земли каждые 2,3 секунды.
Возникающие в результате климатические искажения влияют не только на температуру, но и на то, где формируются облака, когда они затопляются, как перемещаются циклоны и какой объем воды в океане.
Таким образом, в то время как человеческая трудолюбие, основанное на ископаемом топливе, вывело из нищеты беспрецедентное количество людей, масштабы внешних последствий изменения климата, которые оно порождает, не менее экстраординарны.
По крайней мере, с момента представления на ежегодном собрании Американской экономической ассоциации анализ и регулирование изменения климата были признаны важной экономической проблемой, и все большее число экономистов придают миру свой опыт в понимании этой проблемы и выработке решений.
Однако беседы с коллегами показывают, что общий дискомфорт в отношении физико научных предметов, который иногда не изучался со времен старшей школы, - мешает многим экономическим умам более глубоко заняться проблемой изменения климата.
Основы изменения климата
Климат можно определить как совместное распределение вероятностей, характеризующее состояние атмосферы, океана и пресноводных систем (включая лед). Каждая из этих систем сама по себе является чрезвычайно объемной системой, поэтому она привлекательна для работы с обобщенной статистикой, такой как среднемировая температура поверхности или распределение температуры по крупным городам.
Действительно, средняя глобальная температура поверхности тесно связана с фундаментальной физикой энергетического баланса планеты, которая объясняет глобальное потепление.
Однако потребители климатологии должны признать, что такие упрощения, хотя иногда и полезны, не отражают всей картины в целом. Идея о том, что действия человека могут изменить климат, имеет долгую историю, которая насчитывает почти два столетия.
Однако во второй половине 20-го века потребовались целенаправленные исследования для достижения уровня уверенности в том, что действия человека изменяют климат.
Эта уверенность обусловлена многочисленными фактами, основанными на наблюдениях поверхности Земли и в различных слоях атмосферы и океанов, геологических реконструкциях исторических климатических условий и двухсотлетней физической теории. Нулевая гипотеза о том, что люди не оказывают никакого влияния на глобальный климат, теперь легко отвергается с учетом имеющихся данных.
Солнечный свет постоянно попадает в атмосферу нашей планеты из космоса. Для того, чтобы земля поддерживала стабильную температуру поверхности, этот поток поступающей энергии должен быть сбалансирован потоком энергии, выходящим из атмосферы.
Для Земли около 30% падающего солнечного света немедленно отражается обратно в космос с поверхности или из облаков.
Оставшиеся 70% поглощаются земной поверхностью и атмосферой и должны быть уравновешены собственным инфракрасным излучением планеты в космос, которое усиливается с повышением температуры.
- Без парниковых газов равновесие средней глобальной температуры поверхности составило бы -18°C, полностью определяемое температурой Солнца, расстоянием до Земли от Солнца и отражательной способностью Земли.
Если бы больший поток энергии каким-то образом достиг поверхности, например, Солнце выросло в яркости, или Земля упала в альбедо, планета нагрелась бы до дополнительного исходящего потока инфракрасного излучения, который бы точно компенсировал этот новый источник энергии.
