Скептицизм — важнейшая черта настоящего ученого. DE OMNIBUS DUBITANDUM — подвергай всё сомнению. Это исходный пункт философии Рене Декарта, который, следуя античной традиции, провозгласил сомнение наиболее действенным методом познания. Иначе вся научная деятельность свелась бы к подгонке данных под желаемый результат. Опровержение устоявшихся взглядов требует новых знаний. Примерно так и движется вперед наука (хотя и не только так).
Тем не менее, в вопросе существования глобального потепления мировая наука достигла беспрецедентного согласия. На сегодня практически никто из ученых не оспаривает рост средней температуры на всей поверхности Земли, наблюдаемый с конца XIX — начала ХХ века. Нагревается и воздух, и поверхностные слои Мирового океана. Это является доказанным фактом, подтвержденным инструментальными измерениями на глобальной сети стационарных и мобильных метеостанций. Сейчас самый большой массив точных данных получают с метеоспутников. За ХХ век прирост средней температуры у поверхности земли составил 0,5 градусов Цельсия. А за прошедшие 23 года XXI века потеплело уже на 0,6 градусов. В настоящее время температурная кривая упорно стремится вверх, и если эта тенденция сохранится, то климат на нашей планете может потеплеть на 2-5 градусов Цельсия к концу текущего столетия. Столь существенная разница в прогнозах объясняется недостаточной изученностью некоторых сложных процессов и явлений, но общую тенденцию эти неопределенности не меняют. Вариант с 5 градусами может привести к вымиранию около половины современных биологических видов. Человечество, как самый адаптивный вид, определенно сохранится, но будет гораздо более, чем сейчас, страдать от стихийных бедствий, погодных аномалий, затопления наиболее населенных территорий, засух и волн катастрофической жары, эпидемий и вполне возможного голода. Почти все эти явления наблюдаются уже в текущий период, но пока носят локальный и эпизодический характер. Кроме того, многие изменения происходят очень медленно, и большинство людей их просто не замечают. Например, уровень мирового океана поднимается на 3 миллиметра в год за счет теплового расширения воды и таяния ледников. Вроде бы, это микроскопическое изменение. Но оно уже привело к заметному уменьшению площади и подтоплению некоторых островных государств в Тихом океане— Тувалу, Ванауту, Фиджи, Соломоновы Острова. Жителей Тувалу уже начали расселять с их тонущей земли, благо их всего 9 тысяч человек. Через пару десятилетий такая же участь грозит Мальдивам...
Когда-то потом климатическая система стабилизируется, а затем наступит похолодание. Но когда именно и почему — вопрос дискуссионный. Несомненно только то, что на Земле проявляются климатические циклы продолжительностью в миллионы, сотни тысяч, тысячи и сотни лет. Прямые метеорологические измерения главных характеристик погоды на глобальной сети метеостанций ведутся лишь со второй половины XIX века, но существует огромный массив косвенных данных, которыми оперирует геология и другие научные дисциплины. Например, климат Европы в период средневекового оптимума был реконструирован не только по данным летописей, но и по результатам исследований энтомологов — они обнаружили в геологических образцах из Великобритании остатки насекомых, которые могут существовать только при достаточно высокой средней температуре. На сегодня самый информативный метод изучения климата — ледяные керны, извлекаемые в Антарктиде. Они хранят данные о температурном режиме Земли и составе атмосферы в среднем за 800 тысяч, а рекордные образцы даже за 5 миллионов лет (образец 2022 года).
И все же широкую публику больше волнует не история климата, а обозримое будущее. И вопросы встают классические — кто виноват и что делать.
По поводу причины происходящего на наших глазах изменения климата также достигнут впечатляющий научный консенсус. Специалисты считают, что основную роль в глобальном потеплении играет усиление парникового эффекта, открытого французом Жозефом Фурье в первой трети XIX века. Эффект заключается в том, что ряд атмосферных газов обладает способностью удерживать часть отражаемого от Земли солнечного излучения. Физик Клод Пуйе увидел причину сохранения тепла в атмосфере в свойствах водяного пара и углекислого газа, а американская исследовательница Ньютон Фут стала первой, кто доказал это в ходе экспериментов. Окончательно закрепил идею существования парникового эффекта Джон Тиндаль. Он изучал поглощение теплового излучения в газах и подтвердил, что водяной пар, метан, углекислый газ и некоторые другие химические соединения задерживают инфракрасное излучение. Дальнейшие исследования показали, что СО2 способен накапливаться в атмосфере и существовать там в неизменном виде очень долго, до 200 лет — по этой причине его роль в удержании тепла особенно велика.
Парниковый эффект играет определяющую роль в существовании жизни на Земле. Если бы его не было, средняя температура на нашей планете сохранялась бы отрицательной, в районе минус 20 градусов. За счет парникового эффекта она на протяжении тысячелетий колеблется вокруг плюс 14 градусов. Современные формы жизни адаптированы именно для такой средней температуре, поэтому сильный сдвиг в сторону потепления для них чрезвычайно опасен.
Интересно, что еще недавно, по историческим меркам, люди мечтали о потеплении климата. В шестнадцатом — девятнадцатом веках северное полушарие Земли переживало так называемый малый ледниковый период, зимы были чрезвычайно холодными, а летние периоды — дождливыми и прохладными. В конце XIX века известный шведский химфизик Сванте Аррениус высказал предположение, что климат должен измениться в лучшую сторону в обозримом будущем, причем под влиянием человеческой деятельности. Он провел подробное количественное исследование парникового эффекта и обнаружил, что отопление жилья, сельское хозяйство и набирающая обороты промышленность вносят заметный вклад в естественную эмиссию СО2. Аррениус считал, что по мере роста населения Земли и развития мировой экономики антропогенная эмиссия будет расти, и климат потеплеет. Этот прогноз начал сбываться при жизни ученого (он дожил до 1927 года) — что, конечно, большая удача для исследователя долгоидущих глобальных процессов.
В первой половине ХХ века мировое научное сообщество не проявляло особого беспокойства по поводу начавшихся изменений климата. Зимы стали теплее, летние месяцы жарче — что, в общем, всех устраивало. Но вскоре пошли тревожные звоночки. В 1957 году Роджер Ревелл опубликовал свое исследование способности природных систем к поглощению СО2. Его расчеты показали, что Мировой океан и земная растительность не справляются с дополнительным притоком углекислого газа, поступающего в атмосферу при сжигании ископаемого топлива. В этот же период Чарльз Килинг доказал, что уровень СО2 и других парниковых газов антропогенного происхождения в атмосфере Земли увеличивается с каждым годом. Параллельно растет и средняя температура. С этого времени исследованиям климата стало уделяться усиленное внимание. В конце 1960-х советский климатолог Михаил Будыко разработал теорию климата, повлиявшую на современные взгляды о причинах и темпах глобального потеплении. Его расчеты показали, что у человечества есть не более ста лет для предотвращения климатической катастрофы. В июне 1988 года профессор факультета экологии Колумбийского университета Джеймс Хансен выступил перед конгрессом США, где рассказал об угрозе изменения климата и призвал действовать незамедлительно. Это стало отправной точкой борьбы против глобального потепления. В том же году на Всемирной конференции по изменению атмосферы в Торонто учёные пришли к выводу, что необходимо снизить выбросы парниковых газов к 2005 году на 20%. Такой подход требовал политических решений и солидарных усилий человечества. За эту мирового уровня проблему взялась Организация объединенных наций, в том же 1988 году основав Межправительственную группу экспертов по изменению климата (IPCC). Эксперты ООН непрерывно отслеживают научные публикации по теме изменения климата и на их основе готовят обобщающие доклады. Это огромный массив информации, открытый для всех желающих. Новые исследования и все более точные климатические модели лишь подтверждают первоначальную гипотезу о глобальном потеплении и ответственности человечества за это явление.
В 2021 году опубликовано The World Scientists’ Warning of a Climate Emergency — предупреждение о чрезвычайной ситуации в области климата. Это обращение подписали почти 14 тысяч видных деятелей науки из 158 стран мира. Утверждается, что с ним согласны 97 процентов климатологов.
Получается, что ученые сделали и сказали все, что могли. Ответственность за практические действия по преодолению кризиса теперь лежит на «лицах, принимающих решения» — политиках. Надо сказать, что мировые лидеры, правительства и международные организации проявили перед угрозой климатической катастрофы редкостное единодушие. В 1992 году была принята Рамочная конвенция ООН об изменении климата. Тогда на саммите ООН в Рио-де-Жанейро впервые обсудили политику по сокращению выбросов парниковых газов. За базовый взяли 1990 год, чтобы от него рассчитывать будущие сокращения. Принятый в 1997 году в Киото протокол к конвенции обязал страны сократить или стабилизировать выбросы парниковых газов с 2008 по 2012 в сравнении с базовым годом. Тогда же появились квоты на разрешённые выбросы и рынок так называемых зелёных финансов. Если страна или отдельное предприятие сокращает выбросы и подтверждает это независимым аудитом, то сохранённые квоты можно продать. В 2015 году страны мира приняли 17 Целей устойчивого развития: среди них борьба с изменением климата, сохранение морских экосистем и экосистем суши, ответственное производство и потребление, дешевая и чистая энергия. Страны также подписали Парижское соглашение, договорившись ограничить рост глобальной температуры в рамках 1,5 °C и достичь углеродной нейтральности (баланса между выбросами и их поглощением) во второй половине XXI века.
По прошествии 30 лет можно констатировать, что успехи на этом пути есть лишь у небольшого числа наиболее развитых европейских стран. Остальные государства, подписавшие соглашения по климату, не справляются с обязательствами по разным причинам. Не хватает средств на необходимую модернизацию экономики. Невозможно отказаться от старых технологий без риска безработицы и голода для большой части населения. Чрезвычайные ситуации, типа волн невыносимой жары в юго-восточной Азии, требуют срочного притока электроэнергии для работы кондиционеров. По этой причине возник небывалый спрос на уголь. И это, не говоря про то, что главные мировые эмитенты парниковых газов либо вышли из соглашений по климату, либо изначально в них не участвовали, пользуясь эгоистическим правом сильного. Правда, Китай и США вносят огромный вклад в развитие углеродно нейтральных технологий в области энергетики и транспорта. Только вот в последние полтора года миру стало не до полезных инноваций — началась новая гонка вооружений, требующая огромных затрат финансовых средств и энергии. Срочно дополнительную энергию негде взять, кроме как из запасов ископаемых углеводородов. А время на часах академика Будыко тикает, отсчитывая последние десятилетия, когда еще возможно предотвратить климатическую катастрофу...
Нельзя жить без надежды. В конце концов, температура на Земле никогда не росла бесконечно, похолодание по каким-то причинам обязательно наступает. Лично я надеюсь на силу человеческого разума, на науку. Пусть 97 процентов ученых единодушны в прогнозах, но ведь есть 3 процента, имеющих свою точку зрения на изменения климата. Наука явно не та сфера деятельности, где решения должны приниматься большинством голосов. Некоторые из «климатических скептиков» утверждают, что глобальное потепление должно смениться похолоданием еще при жизни нынешних поколений людей. У этих исследователей есть основательные аргументы в пользу своей точки зрения. «Научный мэйнстрим», по по-человечески понятным причинам, зачастую отмахивается от них, даже не принимает к рассмотрению. При этом сами «потеплисты» признают, что в картине изменений климата еще немало белых пятен, тех самых неопределенностей. Это и немудрено, климатическая система Земли очень сложна, на нее влияют многочисленные факторы — от космических лучей до микроскопических водорослей в океане. А ведь могут быть и неучтенные факторы? Они определенно есть. Например, английские климатологи, поставляющие данные экспертам ООН, никак не могли объяснить остановку роста средней температуры в первом десятилетии XXI века, и у них даже возник соблазн «замести пыль под ковер». Эта неприятная история получила название «Климатгейт». Позже явление объяснили аномальным похолоданием воды в тропической зоне Мирового океана. Чем-то это напоминает Большую медицинскую энциклопедию, где в описаниях большинства болезней указано мелким шрифтом — «этиология неизвестна». И некого тут упрекать, дело ведь просто в недостатке знаний. Ученые так устроены, что это их только стимулирует к работе.
Неопределенностей в климатологии достаточно. Например, не все ясно с влиянием разного типа облаков на парниковый эффект. По мере роста температуры, испарение воды увеличивается, что должно приводить к усилению эффекта. Но водяной пар конденсируется в облака, а они задерживают часть солнечной радиации, идущей к земной поверхности. Эти разнонаправленные процессы не до конца просчитаны.
Не сняты вопросы по влиянию антропогенного СО2 на природные циклы углекислого газа. Всего в атмосфере сейчас около 0,04 процента СО2. Газ постоянно выделяется и поглощается зеленой растительностью и океаном, это циклический процесс. Антропогенный вклад в общее количество углекислого газа в атмосфере — от 1 до 5 процентов по разным источникам, то есть, несколько молекул на миллион прочих. Прямо гомеопатическая концентрация. Как же она приводит к заметному накоплению углекислого газа в атмосфере? Его сейчас в полтора раза больше, чем столетие назад. Меняются ли природные условия под влиянием этого процесса? Есть данные, что вслед за увеличением содержания СО2 в атмосфере растет площадь растительного покрова на земле и количество водорослей в океане. Например, в России березы сейчас захватывают заброшенные поля чуть не в пять раз быстрее, чем недавно считалось, при этом быстрее растут. Листья деревьев и кустарников увеличиваются в размере, особенно это заметно в тропиках. То есть, увеличение содержания углекислого газа в атмосфере создает хорошие условия для активного фотосинтеза. Может ли растущий зеленый покров справиться с избытком СО2? Есть подсчеты, что ныне существующие леса и водоросли утилизируют лишь около 60 процентов антропогенного газа. А если зелени станет в разы больше?
А еще очень хочется понять, сравнимо ли влияние «человеческого» СО2 на климат с действием солнечного излучения, океанских течений, процессов в земной коре. И действуют ли эти факторы одновременно в направлении потепления климата?
Мировой океан — невероятного размера холодильник, температура воды в его глубинах сохраняется на уровне плюс 5 градусов Цельсия. Но считается, что на изменения климата влияют в первую очередь поверхностные слои океана, которые контактируют с атмосферой. В этой среде зарождаются воздушные вихри, влияющие на погодные и климатические процессы. Океан — гораздо более инерционная система, чем атмосфера. Но сейчас его поверхностные слои заметно нагреваются, что приводит и к изменениям воздушных процессов. Меняется ход циклонов, растет сила ураганов, изменяется время прихода и направление тропических пассатов. Кроме того, в теплой воде быстрее разлагается органика, что увеличивает выделение СО2. Вроде бы получается, что океан сейчас усиливает парниковый эффект. В то же время, появляется больше данных о роли постоянных океанских течений и временных сдвигов большой массы теплых экваториальных вод Тихого океана западнее или восточнее их обычного положения. Эти явления получили название Эль-Ниньо и Ла-Ниньо. Очень упрощенно говоря, восточный перенос приводит к потеплению, а западный — к похолоданию. Эти явления сменяют друг друга с периодичностью 3-8 лет, что затрудняет прогнозы. К примеру, одни климатологи предвещали на 2023 год приход Эль-Ниньо и усиление жары, а другие утверждали, что сохранится охлаждающий эффект Ла-Ниньо, который продолжается последние три года. В общем, недаром эксперты ООН вынесли дальнейшее изучение океана в приоритеты мировой науки.
Существуют научные данные, что в нашем столетии усилились неблагоприятные процессы в земной коре — происходят необычные глубинные землетрясения, участились извержения подводных и надводных вулканов. Некоторые геологи считают, что Земля разогревается изнутри — что и приводит к таянию ледников в тех зонах, где в норме сохраняется отрицательная температура воздуха. Пока это лишь гипотеза, и мэйнстримная наука не рассматривает ее всерьез из-за недостатка данных. Но звучит устрашающе… Что касается извержений вулканов, то они действительно участились и усилились. Давно известно, что извержения приводят к двоякому эффекту. Они сопровождаются выбросами большого количества углекислого газа, что должно усиливать парниковый эффект. Но в то же время вулканы выбрасывают в атмосферу мегатонны твердых частиц. В соединении с водяным паром они образуют устойчивые аэрозоли, затеняющие земную поверхность от солнечной радиации. Это явление наблюдалось не раз в истории человечества и получило название «вулканическая зима».
Наконец, Солнце. Единственный постоянный источник энергии на Земле, где эта энергия перераспределяется в различных процессах. В том числе, человечество занято, в основном, тем, что ее перераспределяет. Даже странно подумать, что солнечная составляющая не влияет или не сильно влияет на изменение климата.
Кажется, сейчас общепризнанно, что существуют выраженные климатические циклы (циклы Миланковича), зависящие от меняющегося расстояния от Земли до Солнца. Оно определяется наклоном оси Земли и определенными параметрами её орбиты. Они меняются периодически, но это все тысячелетние циклы. Считается, что на текущее потепление климата они не влияют.
Но у Солнца меняется еще и собственная активность. Есть много эмпирических данных, что в годы активного Солнца на Земле теплеет, а в периоды низкой активности холодает. Правда, по современным представлениям этого не должно происходить. Дело в том, что поток солнечной радиации постоянен и равен, для поверхности земли, 1378 ватт на квадратный метр. Изменения активности Солнца дают лишь около 3 ватт разницы, плюс или минус. Это пренебрежимо малая величина.
Напрашивается подозрение, что солнечная активность может существенно влиять на поток энергии не приходящий, а уходящий от Земли в космос. Эту гипотезу, а теперь и климатическую модель более десяти лет разрабатывает иркутский институт Солнечно-земной физики СО РАН. Образно говоря, под влиянием изменений солнечной активности в приполярных областях Земли периодически образуется нечто вроде форточки, через которую «лишнее» тепло выбрасывается в космос. Кстати, теперь можно объяснить резкие и короткие (в пределах десятков лет) колебания климата, обнаруженные при изучении ледяных кернов, извлеченных в Антарктиде. Полученные данные вызвали недоумение у палеоклиматологов и были сочтены ошибочными. Но они хорошо укладываются в новую модель. Описывать ее своими словами для меня слишком сложно. Поэтому привожу аннотацию к одной из статей иркутского коллектива авторов: Известия Иркутского государственного университета, серия «Науки о Земле», 2011, т.4, УДК 551.58:551.590.21, «Закономерности климатических изменений в XX в. и основные физические процессы, ответственные за эти изменения».
«В статье обсуждаются вопросы, которые имеют первостепенное значение для понимания природы климатических изменений в XX в. и основные физические процессы, ответственные за эти изменения. Рассматривается возможная роль солнечной активности в изменениях климата на Земле в прошлом и в будущем. Показано, что физические механизмы, которые могут обеспечить влияние солнечной переменности на погоду и климат сводятся к регулированию потока энергии, уходящего от Земли в космос. Особое внимание уделяется механизму влияния солнечной активности на климатические характеристики тропосферы через атмосферное электричество. Анализируются основные причины, которые приводят к существенным изменениям электрического поля в атмосфере полярных широт Земли во время гелиогеофизических возмущений: солнечные космические лучи; потоки заряженных частиц, высыпающихся из магнитосферы во время геомагнитных возмущений; усиления магнитосферной конвекции во время геомагнитных бурь».
Описанные явления, в частности, объясняют периодические колебания климата за последние две тысячи лет, когда антропогенного вклада в эмиссию СО2 явно не было, но европейские летописцы фиксировали продолжительные периоды похолоданий и потеплений: то викинги заселяли теплую Гренландию, то зимние морозы трещали в Италии и замерзало Адриатическое море.
В более поздних работах авторский коллектив учел взаимовлияние магнитосферной конвекции и переноса тепла в Мировом океане: https://www.sibran.ru/upload/iblock/8a9/8a943e81473beb827c21ade3aa581efd.pdf
Надеюсь, наши пытливые читатели захотят разобраться в предлагаемой модели. Мне она симпатична тем, что сулит передышки в глобальном потеплении, а они дадут человечеству возможность перейти на безуглеродую энергетику, освоить термояд, найти способ использовать глубинный холод Мирового океана, создать новые технологии для приспособления к изменениям климата в любую сторону. Это все обязательно надо сделать, ведь климат будет меняться, это его неустранимое свойство.
Вот основной кладезь сведений по антропогенному глобальному потеплению:
Доклады Межправительственной группы экспертов при ООН: https://www.un.org/ru/climatechange/reports
Популярная лекция российского ученого Алексея Екайкина: https://www.youtube.com/watch?v=laPl7-MZYoU
Популярная лекция российского ученого Федора Абрашитова: https://www.youtube.com/watch?v=kdQfqXY0xes
Пресс-релиз к докладу Межправительственной группы за 2023 год, где констатируется низкая результативность деятельности по снижению выбросов, а предлагаемые меры по кратному увеличению финансирования программ, как и по снижению потребления в высокодоходной части человечества выглядят, на мой взгляд, малореалистичными: https://www.ipcc.ch/report/ar6/syr/downloads/press/IPCC_AR6_SYR_PressRelease_ru.pdf
Интереснейшая лекция ведущего российского океанолога Сергея Гулева о роли Мирового океана в изменениях климата: https://www.youtube.com/watch?v=kdQfqXY0xes
Основательная статья «Реакция растений на рост содержания углекислого газа в атмосфере»: https://jbks.ru/archive/issue-5/article-14
Любопытные новости по теме:
Рост накопления СО2 замедлился: https://www.meteovesti.ru/news/1674895010308-meteorologi-prognoziruyut-zamedlenie-nakopleniya-so2-v-atmosfere
Об извлечении ледяного керна возрастом 5 миллинов лет: https://www.ferra.ru/news/techlife/uchenye-dostali-samyi-drevnii-ledyanoi-kern-emu-okolo-5-mln-let-12-08-2022.htm
Тот самый Климатгейт: https://ru.wikipedia.org/wiki/Климатгейт
Популярный обзор взглядов ученых — «климатических скептиков», предпринятый профессором ВШЭ Ю.М. Плюсниным, здесь книгу можно скачать: https://www.fb2portal.ru/nauchnyy-mir/izmenenie-klimata-i-ego-vliyanie-na-zhiznedeyatelnost-cheloveka/
Ну, и для любителей фильмов ужасов предлагаю посмотреть краткое изложение гипотезы геологов — «катастрофистов»: https://www.youtube.com/watch?v=uVaszPhL3dc
Паниковать все равно не следует, паника парализует. У человечества есть встроенная задача сохранить свой биологический вид, и она должна быть выполнена, что бы не происходило.
Ирина Самахова
Статья впервые была опубликована 27 мая
Специально для Telegram-канала «Глобальные вызовы. Локальные решения»