Миллиарды и миллиарды. Размышления о жизни и смерти на рубеже тысячелетий - Карл Эдвард Саган

С увеличением населения Земли и дальнейшим технологическим развитием в атмосферу выбрасывается все больше парниковых газов. Существуют природные механизмы удаления этих газов из воздуха, но мы так быстро их производим, что природа не справляется. Сжигая ископаемое топливо, уничтожая леса (деревья поглощают углекислый газ и используют его для строительства своих тканей), мы, люди, выбрасываем в атмосферу порядка 7 млрд тонн СО2 в год.

На рисунке ниже показано увеличение содержания двуокиси углерода в атмосфере Земли. Данные получены атмосферной обсерваторией Мауна-Лоа на Гавайях. Там нет ни высокоразвитой промышленности, ни интенсивной вырубки лесов на дрова (при сжигании древесины также выделяется углекислый газ). Зафиксированный на Гавайях рост концентрации углекислоты является следствием экономической деятельности на Земле в целом. Общая циркуляция воздушных масс распределяет его по всей планете. Как видите, каждый год содержание углекислого газа то увеличивается, то уменьшается. Дело в том, что лиственные деревья поглощают СО2 из атмосферы только летом, когда они покрываются листвой. Однако помимо этих ежегодных колебаний прослеживается долгосрочный тренд, совершенно однозначный. Содержание СО2 в воздухе ныне превышает 350 частей на миллион – больше, чем когда-либо за всю историю человечества[29]. Хлорфторуглероды накапливались быстрее всего – примерно на 5 % в год – из-за взрывного всемирного роста соответствующих отраслей, но сейчас их количество снижается[30]. Других парниковых газов, например метана, также становится все больше из-за сельскохозяйственного и промышленного производства.

Итак, мы знаем, сколько парниковых газов скопилось в атмосфере и вроде бы представляем себе, насколько при этом снижается ее проницаемость для инфракрасных лучей. Можно ли вычислить, в какой мере рост температуры в последние десятилетия был вызван именно накоплением СО2 и других газов? Да, можно, но с осторожностью. Следует учесть, что количество энергии, излучаемой Солнцем, циклически уменьшается и увеличивается и цикл составляет 11 лет. Нужно помнить, что вулканы иногда просыпаются и выбрасывают в стратосферу мельчайшие капли серной кислоты, хорошо отражающие солнечный свет, вследствие чего Земля немного охлаждается. По расчетам, крупное извержение способно снизить температуру на планете почти на один градус Цельсия на несколько лет. Не забудем также, что в нижних слоях атмосферы из-за выбросов промышленных предприятий висит пелена из крохотных серосодержащих частиц. Разрушая здоровье людей, она вместе с тем, охлаждает Землю. Тот же эффект оказывает пыль, поднятая ветром с распаханной почвы. Учтя все эти и многие другие факторы и проделав работу, которой сегодня занимаются опытные климатологи, вы придете к следующему выводу: на протяжении XX в. сжигание ископаемого топлива должно было повысить среднюю температуру на Земле на несколько десятых долей градуса Цельсия.

Естественно, вы захотите проверить расчеты фактами. Увеличилась ли вообще температура Земли за минувшее столетие и на сколько именно? Об этом тоже нельзя судить поверхностно. Нужно брать данные о температуре вдали от крупных городов, поскольку из-за обилия предприятий и скудости зелени в них жарче, чем в сопредельной сельской местности. Нужно аккуратно вычислить средние показатели по всем широтам и долготам, временам года и времени суток. Учесть разницу между измерениями на суше и на воде. И вы получите результат, согласующийся с расчетным.

В XX в. температура на Земле немного – меньше, чем на один градус Цельсия, – увеличилась. На общей кривой имеются заметные колебания, шум глобального климатического сигнала. Десять самых жарких лет с 1860 г. приходятся на 1980-е гг. и начало 1990-х гг., несмотря на похолодание вследствие извержения филиппинского вулкана Пинатубо в 1991 г. Пинатубо выбросил в атмосферу 20–30 Мт диоксида серы и аэрозолей, окутавших всю Землю примерно за три месяца. Всего за два месяца они закрыли около двух пятых земной поверхности. Это было второе мощнейшее извержение столетия (уступавшее только извержению горы Катмай на Аляске в 1912 г.). При условии верности расчетов и отсутствии значительной вулканической активности восходящий тренд должен был восстановиться к концу 1990-х гг. Так и случилось: 1995 г. оказался едва ли не самым жарким в истории наблюдений.

Еще один способ проверить, знают ли климатологи свое дело, – попросить у них ретроспективный прогноз. На Земле были ледниковые периоды. Есть способы определить колебания температуры в прошлом. Смогут ли они «предсказать» климат минувших эпох?

Важные открытия в истории земного климата были сделаны благодаря пробам из толщи полярных льдов Гренландии и Антарктиды. Технология бурения для получения проб была заимствована у нефтедобывающей промышленности. Таким образом, отрасль, ответственная за извлечение ископаемого топлива из земных недр, внесла огромный вклад в понимание опасности его использования. Тщательное изучение физического и химического строения ледяного керна показало, что температура на Земле и концентрация СО2 в атмосфере снижаются и повышаются синхронно – чем больше углекислого газа, тем теплее на планете. Компьютерные модели, позволившие понять тенденцию изменения мировой температуры в последние десятилетия, корректно описывают колебания климата в давние времена, к которым относятся образцы льда, в соответствии с концентрацией парниковых газов. (Разумеется, в доледниковье не существовало цивилизации, которая создавала бы неэффективные в плане расхода топлива транспортные средства и выбрасывала в атмосферу чудовищное количество парниковых газов. Колебания содержания СО2 носили естественный характер.)

За последние несколько сотен тысяч лет Земля пережила ряд ледниковых периодов. Двадцать тысяч лет назад территория нынешнего Чикаго была погребена подо льдом полтора километра толщиной. Мы живем в так называемое межледниковье, когда один ледниковый период кончился, а другой еще не начался. Типичная разница общемировой температуры в ледниковый период и в межледниковье – всего 3–6 °С. И это уже повод забить тревогу: оказывается, изменение температуры лишь на несколько градусов очень серьезно.

Получив подобный опыт и оценив собственные силы, климатологи берутся предсказать, каким будет климат Земли, если мы продолжим сжигать ископаемое топливо и в бешеных количествах выбрасывать в атмосферу парниковые газы. Группы ученых, пришедшие на смену оракулам древности, с помощью компьютерных моделей рассчитали, на сколько температура должна вырасти в норме и как она увеличится при удвоении содержания углекислого газа в атмосфере, что при нынешних темпах сжигания ископаемых углеводородов должно произойти к середине XXI в. В роли главных пророков выступают Лаборатория геофизической гидродинамики Национального управления океанических и атмосферных исследований в Принстоне, Институт космических исследований Годдарда (НАСА) в Нью-Йорке, Национальный центр атмосферных исследований в Баулдере (штат Колорадо), Ливерморская национальная лаборатория Лоуренса министерства энергетики в Калифорнии, Университет штата Орегон, британский Центр климатических исследований Хэдли и Институт метеорологии Макса Планка в Гамбурге. Все они предупреждают, что температура вырастет в среднем на 1–4 °С.