Изменение климата и глобальное потепление сильно ускорились в последние 50 лет. В статье рассказываем, что влияет на изменение климата, как изменение климата изучают ученые, а также какие актуальные сценарии по климату Земли существуют в настоящее время.
Что такое изменение климата?
Изменение климата — это значительное изменение средних погодных условий, произошедших в течение продолжительного времени, например, в течение нескольких десятилетий или более. Именно долгосрочность отличает изменение климата от естественной изменчивости погоды.
При этом изменение климата может носить различный характер. Например, средние условия могут становиться теплее или холоднее, суше или влажнее.
Почему происходит изменение климата?
Механизм климатической системы Земли довольно прост. Нагревание планеты происходит, когда Земля поглощает солнечную энергию. А также, когда атмосферные газы препятствуют обратному излучению выделяемого Землей тепла в космос, что называют парниковым эффектом.
Охлаждение планеты происходит, когда энергия Солнца отражается, в основном облаками и льдом, или когда атмосфера Земли высвобождает энергию обратно в космос.
Парниковый эффект очень важен для глобального энергетического баланса. Поглощение энергии атмосферой сохраняет больше энергии вблизи ее поверхности: средняя температура поверхности Земли +15°C, а средняя температура поверхности Луны, не имеющей атмосферы, −18°C.
Таким образом, энергетический баланс между землей и атмосферой достигается за счет того, что энергия, полученная от Солнца, уравновешивает энергию, потерянную Землей обратно в космос. Так Земля поддерживает более-менее постоянную среднюю температуру и, следовательно, стабильный климат.
Однако на климатическую систему Земли могут влиять самые разные факторы, как природные, так и антропогенные.
Природные факторы изменения климата
Земля проходила через фазы потепления и охлаждения в прошлом, задолго до появления человека из-за влияния природных факторов, включая интенсивность солнечного излучения, извержение вулканов и изменение концентрации парниковых газов естественного происхождения.
Однако сегодняшнее потепление климата — особенно то, что произошло с середины 20-го века, — происходит гораздо быстрее, чем когда-либо прежде, и его нельзя объяснить только естественными причинами. Естественные причины действуют и сегодня, но их влияние слишком мало или они происходят слишком медленно.
Результаты моделирования вклада природных и антропогенных факторов в изменение четко климата показывают очень высокое влияние последних. Красная линия (антропогенные факторы), практически, совпадает с данными наблюдений (черная линия), в то время, как влияние природных факторов (синяя линия) находится около нулевой отметки.
Антропогенные факторы изменения климата
Выбросы парниковых газов (двуокись углерода, метан, оксиды азота и другие), которые образуются в результате деятельности человека, сегодня являются основной причиной быстро меняющегося климата Земли.
Парниковые газы препятствуют теплу покинуть атмосферу Земли: то инфракрасное излучение, которое раньше уходило в космос, теперь частично остается на планете, повышая ее температуру.
Количество парниковых газов резко возросло за последние десятилетия. Доля углекислого газа (CO2) в атмосфере — главного источника изменения климата на планете — увеличилась на 46% по сравнению с доиндустриальными временами (1850-1900 годы).
Источники антропогенных выбросов:
- Сжигание ископаемого топлива, такого как уголь, нефть и газ, для производства электроэнергии, тепла и транспорта является основным источником антропогенных выбросов и составляет более 70% всех выбросов CO2.
- Вырубка лесов, которая выбрасывает в воздух секвестрированный (или накопленный) углерод. Подсчитано, что лесозаготовки, пожары и другие формы деградации лесов выделяют в среднем около 8 гигатонн углекислого газа в год, что составляет около 20% всех выбросов CO2.
- Использование удобрений является основным источником выбросов закиси азота.
- Животноводство. Крупный рогатый скот, буйволы, овцы и козы являются основными источниками выбросов метана.
- Промышленные процессы, в результате которых выделяются фторированные газы.
- Такие виды деятельности, как сельское хозяйство и строительство дорог, также могут изменить отражательную способность земной поверхности, что приводит к локальному потеплению или похолоданию.
Хотя леса и океаны поглощают парниковые газы из атмосферы посредством фотосинтеза и других процессов, эти естественные поглотители углерода не могут справиться с таким быстрым ростом выбросов. Возникающее накопление парниковых газов вызывает тревожно быстрое глобальное потепление.
Как изучают изменение климата
Исследователи климата используют все возможные прямые и косвенные измерения для изучения полной истории климата Земли, от последних спутниковых наблюдений до образцов доисторического льда, извлеченных из ледников.
Когда изучают изменения за последние 100-150 лет, используются данные научных приборов. Хотя ртутный термометр и барометр были изобретены в 1700-х годах, они, как и другие приборы, широко не использовались для наблюдения за климатом. Так что в США большинство метеостанций были созданы только в конце 1800-х годов.
Также используют данные о физических, химических и биологических материалах, сохранившиеся в геологической летописи. Организмы, такие как диатомовые водоросли, форамы и кораллы, могут служить полезными индикаторами состояния климата.
Другие прокси включают ледяные керны, годичные кольца деревьев и керны отложений. Химические прокси-данные включают соотношение изотопов, элементный анализ, биомаркеры и биогенный кремнезем.
Именно палеоклиматологические данные из природных источников, таких как ледяные керны, годичные кольца деревьев, кораллы, океанские и озерные отложения, позволили ученым расширить климатические записи земли назад на миллионы лет.
За современной погодой и климатом наблюдают спутники на околоземной орбите, удаленные метеорологические станции, океанские буи. Затем ученые используют полученные данные в сложных климатических моделях, которые способны предсказывать будущие климатические тенденции с высокой точностью.
Стоит отметить, что хотя изменение климата и глобальное потепление часто используются взаимозаменяемо, глобальное потепление — недавнее повышение глобальной средней температуры у поверхности земли — является лишь одним из аспектов изменения климата.
Актуальные прогнозы по изменению климата
Существует ряд сценариев роста температуры в 2100 году в зависимости от взятых на себя обязательств и действий мирового сообщества.
- Текущая политика, проводимая в настоящее время во всем мире, по прогнозам приведет к потеплению примерно на 2.7°C по сравнению с доиндустриальным уровнем (1850-1900 годы).
- Если будут приняты некоторые обязательные долгосрочные цели по нулевым выбросам, потепление составит примерно 2.1°C выше доиндустриального уровня.
- Оптимистичный сценарий в случае принятия целей по нулевым выбросам в более чем 140 странах предполагает среднюю оценку потепления около 1.8 °C. Ограничение потепления до 1.5 °C выше доиндустриального уровня означает, что выбросы парниковых газов необходимо быстро сократить в ближайшие годы и десятилетия и свести к нулю примерно в середине 21-го века.
Как раз на оптимистичный сценарий ограничения глобального потепления до 1.5-2°C нацелено Парижское соглашение по климату, принятое в 2015 году 196 сторонами на 21-й сессии Конференции Сторон Рамочной конвенции ООН об изменении климата.
Остается надеяться, что страны мира как можно скорее перейдут от слов к делу и начнут реализовывать амбициозные планы по климату.
Ссылки:
- physicsworld.com. Energy balance points to man-made climate change.
- Our World in Data. Emissions by sector by Hannah Ritchie and Max Roser.