Глобальное изменение климата: мифы и реальности

Столетний юбилей Иркутского государственного университета область отметила в прошлом году, но приуроченный к нему проект «Научные Weekend`ы» продолжается. 2 марта в Научной библиотеке ИГУ состоялись сразу три лекции, посвященные одной теме – глобальному изменению климата.

Антропогенная угроза

Кандидат географических наук Елена Кочугова продемонстрировала гостям графики, свидетельствующие о резком повышении средней температуры воздуха во второй половине ХХ века. Предположение о связи этих изменений с индустриализацией и выбросом парниковых газов было подтверждено не сразу. Сначала пришлось создать специальную группу ученых (IPCC) по изучению проблемы, а затем попытаться дать прогноз того, как подобные изменения повлияют на социальные, экономические и другие процессы в мире. Группа действует уже более 30 лет, включенные в нее ученые работают на добровольной основе и без гонораров. Сейчас в составе организации уже более 130 стран, представители которых изучают изменение климата, его воздействие на экономику и даже пытаются разработать меры для снижения антропогенного воздействия на природу.

– До настоящего времени уже было опубликовано пять оценочных докладов, сейчас идет работа над шестым. Международная группа не проводит собственных исследований, используя уже готовые работы других ученых. Главное требование ко всем докладам – политическая нейтральность: выводы группы не должны иметь предписывающего характера, только рекомендательный, – отметила Елена Кочугова.

Есть и промежуточные доклады, описывающие изменения, произошедшие всего за год. Глобально осредненные данные говорят о том, что изменения климата являются бесспорным фактом. По сравнению со всей планетой потепление в России идет намного быстрее. В тропосфере (часть атмосферы высотой до 10 км) температура увеличивается, в стратосфере (выше 10 км), напротив, понижается. Ученые связывают это с тем, что в стратосферу поступает все больше углекислого газа, а содержание озона сокращается.

Наиболее значительное повышение температуры наблюдается в умеренных и высоких широтах, а вот в тропиках кое-где становится даже холоднее – такие регионы есть в Южной Америке, Австралии и Африке. Причина этого явления не установлена, но иногда говорят о нарушении процессов циркуляции воздушных масс в атмосфере. В России есть свои зоны понижения температуры – это юг Западной Сибири и Корякский округ на Камчатке.

Специальный график распределения экстремально низких температур заставляет вспоминать 1969 и 1976 годы, а вот экстремально высокие случались чаще в последние пять лет. При этом низкие температуры редко охватывали хотя бы половину территории страны, а для экстремально высоких подобное распределение в порядке вещей. В России отмечается увеличение количества осадков, причем чаще всего весной. Но в Прибайкалье и на Дальнем Востоке снижается количество зимних осадков. В совокупности эти два фактора приводят к увеличению количества и площади лесных и степных пожаров. С начала 1970-х годов отмечается повышение температуры океана и сокращение площадей ледников в районе полюсов.

Прогноз международной группы по изменению климата говорит о том, что в первую очередь от этих процессов пострадают прибрежные районы южного Китая, Индонезии и Юго-Восточной Азии в целом. На Россию эти процессы тоже влияют: увеличиваются количество и масштабы чрезвычайных ситуаций. В отдельные годы ученые фиксируют более 450 подобных явлений, то есть чаще, чем по одному в день. Однако максимум опасных явлений приходится все-таки на летнее время, и чаще всего люди страдают от ливневых дождей.

– Независимо от наших усилий к концу XXI века ожидается повышение средней температуры на полтора градуса, повышение уровня мирового океана и увеличение количества экстремальных событий. Потепление климата не означает, что всегда будет тепло, возможны локальные периоды резкого похолодания, – пояснила Елена Кочугова.

Космическая угроза

Иркутский астроном Сергей Язев предупредил, что он не специалист по климату, но есть и другие оценки причин происходящего в атмосфере и на поверхности земли.

– Никто не спорит с тем, что глобальное потепление происходит, но большинство рассчитанных в прошлом моделей не соответствуют реальным наблюдениям. Знаменитая группа Манна, например, построила свои графики для 600 с лишним лет, но я хочу напомнить, что градусники разработали менее 200 лет назад. Попытки восстановить данные по более тщательному анализу косвенных данных привели к составлению других графиков, которые ставят перед нами один вопрос: потепления явно были, но никакой промышленности в 1400 году, например, точно не было. Поэтому мы должны подумать: какие иные процессы происходили и что способствовало потеплению? – задал вопрос Сергей Язев.

Первое предположение – влияет Солнце. Если всю энергию Солнца направить на Землю, все океаны испарятся за четыре минуты, а планета распадется за десять суток. Солнце является основным источником энергии для всех процессов, и даже широко используемая нами энергия гидроэлектростанций – это косвенное использование энергии Солнца. Сам факт существования гидро- и атмосферы напрямую связан с Солнцем: если бы не его энергия, все жидкости и газы просто превратились бы в лед. В целом к Солнцу не имеет отношения только атомная энергетика, которая использует свойства некоторых химических элементов.

Попытки восстановить графики активности Солнца тоже не слишком достоверны, хотя телескопы появились лет на двести раньше, чем термометры. Однако можно установить, что в период, когда на Солнце почти не было пятен и наше светило было наименее активно, в Европе был так называемый малый ледниковый период. Сейчас астрономы говорят о низких циклах активности и могут продемонстрировать графики, на которых линия изменения температуры практически совпадает с графиком активности Солнца. Тем не менее есть расхождения, которые не позволяют говорить о прямой и явной зависимости повышения температуры от солнечной активности.

– Солнце светит очень стабильно, поток энергии от него почти не изменяется – это очень надежный и стабильный источник света и энергии. Но поток активных частиц от Солнца может быть выше, и тогда этот поток перехватывает активные частицы от других источников – из центра Галактики и других светил. Подобные процессы приводят к увеличению облачности в атмосфере и небольшому понижению температуры. Эта логика подтверждается графиками количества облачности и изменения температуры. Может быть, дело именно в Солнце, а не в антропогенном факторе, – отметил Сергей Язев.

Тем не менее большинство ученых считают, что вклад вариаций солнечной энергии в изменения климата невелик. Гораздо больше совпадают между собой графики концентрации углекислого газа в атмосфере и изменений температуры, которые построены с большой точностью для 420 тысяч лет истории Земли. Цикличность совпадает настолько, что ученые говорят: есть человек на планете или нет – температура будет изменяться, при этом сначала растет температура, а потом увеличивается концентрация углекислого газа. Есть теоретики, которые считают, что с периодом 26 тысяч лет изменяется период вращения Земли, а с периодичностью 100 тысяч лет – диаметр орбиты, по которой Земля вращается вокруг Солнца. Возможно, что время от времени исчезает наклон оси вращения Земли: если он составляет не 23 градуса, как сейчас, а около нуля градусов, то в полярные области практически не попадает свет, и там формируются ледяные шапки, меняются течения в океанах и происходят иные климатические процессы.

– Изменения орбиты Земли, безусловно, влияют на климат, но все процессы, связанные с этим фактором, происходят очень медленно – тысячи и десятки тысяч лет, – подчеркнул Сергей Язев.

Есть гипотезы об изменении климата в связи со столкновением с космическими телами и прохождением солнечной системы через пылевые облака, но первое явление, по оценке Сергея Язева, кратковременное, а второе не имеет практического подтверждения.

Климат и ледники

Сотрудник Института солнечно-земной физики Павел Ковадло предложил поговорить о связи между климатом и ледниками. Каждый из нас немного сам себе климатолог, на каждого воздействует погода, но есть профессии, которым нужно знать заранее прогноз на ближайшее и отдаленное будущее. Помимо перечисленных первыми двумя лекторами теорий, есть еще геологическая (о связи климата с движением материков) и ледниковая теория.

– Если убрать от Земли атмосферу, поверхность будет нагреваться до 160 градусов, а ночью температура опустится намного ниже нуля. Атмосфера не только защищает Землю от солнечной радиации, но и сама является источником длинноволновой радиации. Помимо смеси кислорода и азота, в атмосфере есть парниковые газы – водяной пар, углекислый газ и метан. Процентное содержание таких газов мало, но влияние огромно, поскольку они радиацию поглощают и сглаживают многие атмосферные эффекты, – пояснил Павел Ковадло.

Такими же свойствами обладают и многие водоемы. Байкал, площадь которого относительно мала, а глубина очень большая, излучает тепло очень долго – служит своего рода климатическим аккумулятором. Большой по площади, но мелкий водоем ученые сравнивают с аккумулятором, работающим короткое время. Подобными свойствами обладают и ледники: в северном полушарии они расположены в море, в южном – на Антарктиде. Есть ледники многолетние, есть мобильные (накапливающиеся в течение одного года). Ледники могут формироваться даже в воде, хотя вода всегда имеет температуру выше нуля. В наше время многие ледники тают, и для ученых это свидетельство того, что в атмосфере и на поверхности Земли накоплено большое количество энергии. Сокращение площади ледников за время существования человечества отмечалось не один раз – жители Норвегии и Гренландии, например, фиксировали такие события сотни лет назад.

Температура на северном полюсе Земли с 1945 по 2019 год выросла в среднем с минус 36 до минус 26 градусов. И хотя этот рост был далеко не плавным, общая тенденция очевидна. Интересно и то, что в зимнее время стало теплее в среднем на семь градусов, а в летнее – всего на два градуса. Полярные зоны Земли бедны солнечной энергией, поэтому предполагается, что большую часть тепла в высокие широты приносят атмосферные и океанические течения. Ледники в целом понижают энергию системы (атмосферы, океана и поверхности земли), если же их площадь будет сокращаться, это приведет к глобальным изменениям. Особенно интересен контраст между северным и южным полушариями, где ледники имеют сухопутную «опору» – разница между двумя полярными шапками уже сейчас составляет 12 градусов. Через какое-то время (ученые говорят о примерно пятистах годах) температура на полюсах может выравняться.

– Нужно ли бороться с потеплением климата? Безусловно, нужно. Да, у нас в Сибири климат станет мягче зимой и немного теплее летом, но ведь есть и засушливые регионы, есть прибрежные зоны, которые просто затопит, – подвел итог Павел Ковадло. – В Мавритании, например, в последние три года не было ни капли дождя, невозможно заниматься не только земледелием, но и скотоводством. Народ просто бежит из страны, и вопрос голода в глобальном масштабе далеко не праздный.

Главный вопрос, который интересовал всех слушателей: может ли человек влиять на климат в позитивном смысле, то есть вернуть температуру к тем показателям, которые были сто лет назад? Суммарный вывод трех докладчиков – желать этого можно и нужно, но сделать вряд ли возможно. В Иркутской области, по мнению Павла Ковадло, изменение климата дало скорее позитивный эффект: если раньше вся область считалась зоной рискованного земледелия, то теперь границы продуктивного сельского хозяйства продвинулись далеко на север и многие культуры можно выращивать с высокой продуктивностью почти на всей территории области.  

Борис Самойлов, «Байкальские вести»