Всемирное потепление

Глоба́льное потепле́ние — процесс постепенного увеличения среднегодовой температуры атмосферы Земли и Мирового океана.

Научное мнение, выраженное Межгосударственной группой экспертов по изменению климата (МГЭИК) ООН, и непосредственно поддержанное национальными академиями наук стран «Большой восьмёрки», заключается в том, что средняя температура по Земле поднялась на 0,7 °C по сравнению со временем начала промышленной революции (со второй половины XVIII века), и что «бо́льшая доля потепления, наблюдавшегося в последние 50 лет, вызвана деятельностью человека», в первую очередь выбросом газов, вызывающих парниковый эффект, таких как углекислый газ (CO₂) и метан (CH₄).

Оценки, полученные по климатическим моделям, на которые ссылается МГЭИК, говорят, что в XXI веке средняя температура поверхности Земли может повыситься на величину от 1,1 до 6,4 °C. В отдельных регионах температура может немного понизиться. В Европе, если верить многим прогнозам, к 2010 году температура снизится на 1 градус из-за замедления Гольфстрима, однако после 2010 года температура будет стремительно расти и в Европе, так как процесс похолодания в Европе накроет общее глобальное потепление (к середине или концу столетия в Европе станет теплее примерно на 10 градусов). [1]. Как ожидается, потепление и подъём уровня Мирового океана будут продолжаться на протяжении тысячелетий, даже в случае стабилизации уровня парниковых газов в атмосфере. Этот эффект объясняется большой теплоёмкостью океанов.

Помимо повышения уровня Мирового океана повышение глобальной температуры также приведёт к изменениям в количестве и распределении атмосферных осадков. В результате могут участиться природные катаклизмы, такие как наводнения, засухи, ураганы и другие, понизится урожай сельскохозяйственных культур и исчезнут многие биологические виды. Потепление должно, по всей вероятности, увеличивать частоту и масштаб таких явлений.

Некоторые исследователи считают, что глобальное потепление — это миф, некоторые отрицают значительность роли человека в этом процессе (подробнее в разделе #Критика теории глобального потепления.

Причины глобального потепления

Климатические индикаторы за последние 0,5 млн лет: изменение уровня океана (синий), концентрация ¹⁸O в морской воде, концентрация CO₂ в антарктическом льду. Деление временной шкалы — 20 000 лет. Пики уровня моря, концентрации CO₂ и минимумы ¹⁸O совпадают с межледниковыми температурными максимумами.

Существует научный консенсус, что текущее глобальное потепление с высокой вероятностью объясняется деятельностью человека^[1].

Климатические системы изменяются как в результате естественных внутренних процессов, так и в ответ на внешние воздействия, как антропогенные, так и неантропогенные, при этом геологические и палеонтологические данные показывают наличие долговременных климатических циклов, которые в четвертичном периоде приняли форму периодических оледенений, причём настоящее время приходится на межледниковье (см. рис.).

Причины таких изменений климата остаются неизвестными, однако среди основных внешних воздействий изменения орбиты Земли (циклы Миланковича), солнечной активности (в том числе и изменения солнечной постоянной), вулканические выбросы и парниковый эффект. По данным прямых климатических наблюдений (изменение температур в течение последних двухсот лет) средние температуры на Земле повысились, однако причины такого повышения остаются предметом дискуссий, но одной из наиболее широко обсуждаемых является антропогенный парниковый эффект.

Нельзя сказать, что идёт спор между теми, кто «верит» и «не верит» в теорию парникового эффекта. Скорее, оспаривается итоговый эффект увеличения количества парниковых газов в атмосфере Земли, то есть не компенсируется ли потепление в силу парникового эффекта изменениями в распределении водяных паров, облаков, в биосфере или других климатических факторов. Однако наблюдаемое последние 50 лет повышение температуры Земли противоречит теориям о компенсирующей роли перечисленных выше обратных связей.

Выбросы парниковых газов

Основная статья: Парниковый эффект

Парниковый эффект был обнаружен Жозефом Фурье в 1824 году и впервые был количественно исследован Сванте Аррениусом в 1896. Это процесс, при котором поглощение и испускание инфракрасного излучения атмосферными газами вызывает нагрев атмосферы и поверхности планеты.

На Земле основными парниковыми газами являются: водяной пар (ответственен за примерно 36-70 % парникового эффекта, без учёта облаков), углекислый газ (CO₂) (9-26 %), метан (CH₄) (4-9 %) и озон (3-7 %). Атмосферные концентрации CO₂ и CH₄ увеличились на 31 % и 149 % соответственно по сравнению с началом промышленной революции в середине XVIII века. Такие уровни концентрации достигнуты впервые за последние 650 тысяч лет — период, в отношении которого достоверные данные были получены из образцов полярного льда.

Угольные электростанции, автомобильные выхлопы, заводские трубы и другие созданные человечеством источники загрязнения вместе выбрасывают в атмосферу около 22 миллиардов тонн углекислого газа и других парниковых газов в год. Животноводство, применение удобрений, сжигание угля и другие источники дают около 250 миллионов тонн метана в год. Около половины всех парниковых газов, выброшенных человечеством, осталось в атмосфере. Около трёх четвертей всех антропогенных выбросов парниковых газов за последние 20 лет вызваны использованием нефти, природного газа и угля. Бо́льшая часть остального вызвана изменениями ландшафта, в первую очередь вырубкой лесов [2].

В пользу данной теории свидетельствуют и те факты, что наблюдаемое потепление более значимо: 1.зимой, чем летом; 2. ночью, чем днём; 3. в высоких широтах, чем в средних и низких. А также является фактом то, что быстрое нагревание слоёв тропосферы происходит на фоне не очень быстрого охлаждения слоёв стратосферы.

Другие теории

Изменение солнечной активности

Были предложены разнообразные гипотезы, объясняющие изменения температуры Земли соответствующими изменениями солнечной активности.

В третьем отчёте МГЭИК утверждается, что солнечная и вулканическая активность может объяснить половину температурных изменений до 1950 года, но их общий эффект после этого был примерно равен нулю [3]. В частности, влияние парникового эффекта с 1750 года, по оценке МГЭИК, в 8 раз выше влияния изменения солнечной активности [4].

Более поздние работы уточняли оценки влияния солнечной активности на потепление после 1950. Тем не менее, выводы остались примерно теми же: «Лучшие оценки вклада солнечной активности в потепление лежат в пределах от 16 % до 36 % вклада парникового эффекта» («Недооценивают ли модели вклад солнечной активности в последние изменения климата», Питер А. Скотт и др., «Journal of Climate», 15 декабря 2003).

Однако, существует ряд работ, предполагающих существование механизмов, усиливающих эффект солнечной активности, которые не учитываются в современных моделях, или что важность солнечной активности в сравнении с другими факторами недооценивается [5] [6]. Такие утверждения оспариваются (см., например, [7] [8]), но являются активным направлением исследований. Выводы, которые будут получены в результате этой дискуссии, могут сыграть ключевую роль в вопросе о том, в какой степени человечество ответственно за изменение климата, и в какой — естественные факторы.

Другие теории

Существует множество других гипотез, в том числе:

• Наблюдаемое потепление находится в пределах естественной изменчивости климата и не нуждается в отдельном объяснении.
• Потепление явилось результатом выхода из холодного Малого ледникового периода.
• Потепление наблюдается слишком непродолжительное время, поэтому нельзя достаточно уверенно сказать, происходит ли оно вообще.

Важно отметить, что климат на Земле меняется периодически в зависимости от повторяющихся процессов, происходящих в системе Земля — Солнце — окружающий космос. По современной классификации условно выделяют четыре группы циклов. Сверхдлинные по 150−300 миллионов лет связаны с самыми значительными изменениями экологической обстановки на Земле. Их связывают с ритмами тектоники и вулканизма. Длинные циклы, так же связанные с ритмами вулканической деятельности, тянутся десятки миллионов лет. Короткие — сотни и тысячи лет — обусловлены изменениями параметров земной орбиты. Последняя категория условно называется ультракороткие. Они связаны с ритмами Солнца. Среди них есть цикл 2400 лет, 200, 90, 11 лет. Не исключено, что именно данные ритмы являются определяющими в наблюдаемом потеплении на планете. Человек пока что не в состоянии как-то модифицировать и влиять на эти процессы.

В настоящее время ни одна из этих альтернативных теорий не имеет заметного числа сторонников среди учёных-климатологов.

Почему глобальное потепление иногда приводит к похолоданию

Глобальное потепление вовсе не означает потепление везде и в любое время. Такое потепление происходит только если усреднить температуру по всем географическим локациям и всем сезонам. Так, например, в какой-либо местности может увеличиться средняя температура лета и уменьшиться средняя температура зимы, то есть климат станет более континентальным.

Согласно одной из гипотез, глобальное потепление приведёт к остановке или серьёзному ослаблению Гольфстрима. Это вызовет существенное падение средней температуры в Европе (при этом температура в других регионах повысится, но не обязательно во всех), так как Гольфстрим прогревает континент за счёт переноса тёплой воды из тропиков.

Согласно гипотезе климатологов М.Юинга и У.Донна^[2], в криоэре^[3] существует колебательный процесс, в котором оледенение (ледниковый период) порождается потеплением климата, а дегляциация (выход из ледникового периода)- похолоданием. Это связанно с тем, что в Кайнозое, являющемся криоэрой, при оттаивании ледяных полярных шапок увеличивается количество осадков в высоких широтах, что зимой приводит к локальному повышению альбедо. В дальнейшем происходит снижение температуры глубинных районов континентов северного полушария с последующим образованием ледников. При замерзании ледяных полярных шапок ледники в глубинных районах континентов северного полушария, не получая достаточно подпитки в виде осадков, начинают оттаивать.

Реконструкция последствий

Большое значение в реконструкции возможных последствий современных колебаний климата имеет восстановление природных условий предшествующего межледниковья — Микулинского, — имевшего место после окончания Рисского (Днепровского) оледенения. В максимально теплые эпохи Микулинского межледниковья температура была на несколько градусов выше современной (установлено по данным изотопных анализов остатков микроорганизмов и газовых включений в покровных ледниках Антарктиды и Гренландии), границы природных зон были смещены к северу на несколько сотен километров по сравнению с современными. При реконструкции более тёплых периодов современного межледниковья — так называемого Климатического оптимума голоцена, имевшего место от 6 до 5 тыс. лет назад, установлено следующее. Среднегодовая температура была на 2—3 градуса выше современной, уровень Мирового океана был на 5 метров выше современного, и границы природных зон также были расположены севернее современных (их общий план географического распространения примерно совпадал с Микулинским межледниковьем). Из имеющихся данных по палеогеографии логично предположить, что при дальнейшем росте температур географическая оболочка будет трансформироваться аналогичным образом. Это противоречит гипотезам о похолодании севера Европы и Северной Америки и смещении природных зон в этих регионах на юг от их современного положения.

Взаимное влияние изменения климата и экосистем пока плохо изучено. Остаётся неясным, усиливаются или ослабляются эффекты глобального потепления в результате действия природных механизмов. Например, увеличение концентрации углерода приводит к интенсификации фотосинтеза растений, что препятствует росту концентрации. С другой стороны, рост площади засушливых районов снижает переработку углекислого газа.^[4]

Прогноз

В докладе рабочей группы межправительственной комиссии по изменению климата (Шанхай, 2001 год)^[5] приведено семь моделей изменения климата в XXI веке. Основные выводы, сделанные в докладе, — продолжение глобального потепления, сопровождающегося

• увеличением эмиссии парниковых газов (хотя согласно некоторым сценариям к концу века в результате действия запретов на индустриальные выбросы возможен спад эмиссии парниковых газов);
• ростом поверхностной температуры воздуха (к концу XXI века возможно увеличение поверхностной температуры на 6 °C);
• повышением уровня океана (в среднем — на 0,5 м за столетие)

К наиболее вероятным изменениям погодных факторов относятся

• более интенсивное выпадение осадков;
• более высокие максимальные температуры, увеличение числа жарких дней и уменьшение числа морозных дней почти во всех регионах Земли; при этом в большинстве континентальных районов волны тепла станут более частыми;
• уменьшение разброса температур.

Как следствие перечисленных изменений можно ожидать усиление ветров и увеличение интенсивности тропических циклонов (общая тенденция к усилению которых отмечена ещё в XX веке), увеличение частоты сильных осадков, заметное расширение районов засух.

Межправительственная комиссия выделила ряд районов, наиболее уязвимых к ожидаемому изменению климата ^[6]. Это район Сахары, Арктика, мега-дельты Азии, небольшие острова.

К негативным изменениям в Европе относятся увеличение температур и усиление засух на юге (в результате — уменьшение водных ресурсов и уменьшение выработки гидроэлектроэнергии, уменьшение продукции сельского хозяйства, ухудшение условий туризма), сокращение снежного покрова и отступание горных ледников, увеличение риска сильных паводков и катастрофических наводнений на реках; усиление летних осадков в Центральной и Восточной Европе, увеличение частоты лесных пожаров, пожаров на торфяниках, сокращение продуктивности лесов; возрастание неустойчивости грунтов в Северной Европе. В Арктике — катастрофическое уменьшение площади покровного оледенения, сокращение площади морских льдов, усиление эрозии берегов.

Некоторые исследователи (например, П. Шварц и Д. Рэнделл^[7]) предлагают пессимистический прогноз, согласно которому уже в первой четверти XXI века возможен резкий скачок климата в непредвиденную сторону, причём следствием может явиться наступление нового ледникового периода продолжительностью в сотни лет.

Предотвращение и адаптация

Основные статьи: Противодействие изменению климата, Киотский протокол, Рамочная конвенция ООН об изменении климата

Широкий консенсус среди учёных-климатологов относительно продолжения роста глобальных температур привёл к тому, что ряд государств, корпораций и отдельный людей пытаются предотвратить глобальное потепление или же приспособиться к нему. Многие экологические организации ратуют за принятие мер против изменения климата, в основном потребителями, но также на муниципальном, региональном и правительственном уровнях. Некоторые также выступают за ограничение мирового производства ископаемых видов топлива, ссылаясь на прямую связь между сжиганием топлива и выбросами CO₂.

На сегодняшний день основным мировым соглашением о противодействии глобальному потеплению является Киотский протокол (согласован в 1997, вступил в силу в 2005), дополнение к Рамочной конвенции ООН об изменении климата. Протокол включает более 160 стран мира и покрывает около 55 % общемировых выбросов парниковых газов. Первый этап осуществления протокола закончится в конце 2012 года, международные переговоры о новом соглашении начались в 2007 году на острове Бали (Индонезия) и его окончательное принятие ожидается на конференции ООН в Копенгагене в декабре 2009.

В 1980 году более 100 миллионов тонн CO₂ было выброшено в атмосферу в восточной части Северной Америки, Европе, западной части СССР и крупных городах Японии. Выбросы CO₂ развитых стран в 1985 году составили 74 % от общего объёма, а доля развивающихся стран составила 24 %. Ученые предполагают, что к 2025-му году доля развивающихся стран в производстве углекислого газа возрастет до 44 %. ^[8] В последние годы Россия и страны бывшего СССР значительно сократили выбросы в атмосферу CO₂ и других тепличных газов. Это прежде всего связано с переменами, происходящими в этих странах, и падением уровня производства. Тем не менее, ученые ожидают, что в начале двадцать первого века Россия достигнет прежних объёмов выброса в атмосферу тепличных газов.

В декабре 1997 года на встрече в Киото (Япония), посвященной глобальному изменению климата, делегатами из более чем ста шестидесяти стран была принята конвенция, обязывающая развитые страны сократить выбросы CO₂. Киотский протокол обязывает тридцать восемь индустриально развитых стран сократить к 2008—2012 годам выбросы CO₂ на 5 % от уровня 1990 года:

• Европейский союз должен сократить выбросы CO₂ и других тепличных газов на 8 %.
• США — на 7 %.
• Япония — на 6 %.

Протокол предусматривает систему квот на выбросы тепличных газов. Суть его заключается в том, что каждая из стран (пока это относится только к тридцати восьми странам, которые взяли на себя обязательства сократить выбросы), получает разрешение на выброс определенного количества тепличных газов. При этом предполагается, что какие-то страны или компании превысят квоту выбросов. В таких случаях эти страны или компании смогут купить право на дополнительные выбросы у тех стран или компаний, выбросы которых меньше выделенной квоты. Таким образом предполагается, что главная цель — сокращение выбросов тепличных газов в следующие 15 лет на 5 % — будет выполнена.

Существует конфликт и на межгосударственном уровне. Такие развивающиеся страны, как Индия и Китай, вносящие значительный вклад в загрязнение атмосферы тепличными газами, присутствовали на встрече в Киото, но не подписали соглашение. Развивающиеся страны вообще с настороженностью воспринимают экологические инициативы индустриальных государств. Аргументы просты:

• основное загрязнение тепличными газами осуществляют развитые страны
• ужесточение контроля на руку индустриальным странам, так как это будет сдерживать экономическое развитие развивающихся стран.

Критика теории глобального потепления

Известный британский учёный-натуралист и телеведущий Дэвид Беллами полагает, что самой главной экологической проблемой планеты является уменьшение площади тропических лесов в Южной Америке. По его убеждению, опасность глобального потепления сильно преувеличена, — в то время как исчезновение лесов, в которых живёт две трети всех видов животных и растений планеты, действительно является реальной и серьёзной угрозой для человечества. ^[9]

Основатель телеканала о погоде Weather Channel, журналист Джон Колман считает «так называемое глобальное потепление величайшим жульничеством в истории». По его словам, «некоторые подлые и трусливые ученые ради защиты окружающей среды и разных политических целей нагло манипулируют долгосрочными наблюдениями за погодой, чтобы создать у людей иллюзию глобального потепления. Никакого стремительного изменения климата не будет. Воздействие человечества на климат Земли ничтожно. Наша планета не находится в опасности. Через одно-два десятителетия несостоятельность теории глобального потепления будет очевидна для всех.»^[10]

Датский эколог и экономист Бьорн Ломборг считает, что глобальное потепление имеет не столь угрожающий характер, как это рисуют некоторые специалисты и вторящие им журналисты. «Тема потепления перегрета» — говорит он. Детально взгляды Ломборга изложены в книге «Охладите! Глобальное потепление. Скептическое руководство».^[11]

Цифры и факты

Одним из наиболее наглядных процессов, связанных с глобальным потеплением, является таяние ледников.

• За последние полвека температура на юго-западе Антарктики, на Антарктическом полуострове, возросла на 2,5 °C. В 2002 году от шельфового ледника Ларсена площадью 3250 км² и толщиной свыше 200 метров, расположенного на Антарктическом полуострове, откололся айсберг площадью свыше 2500 км², что фактически означает разрушение ледника. Весь процесс разрушения занял всего 35 дней. До этого ледник оставался стабильным в течение 10 тысяч лет, с конца последнего ледникового периода. На протяжении тысячелетий мощность ледника уменьшалась постепенно, но во второй половине XX века скорость его таяния существенно возросла. Таяние ледника привело к выбросу большого количества айсбергов (свыше тысячи) в море Уэдделла ^[12].
• Разрушаются и другие ледники. Так, летом 2007 года от шельфового ледника Росса откололся айсберг длиной 200 км и шириной 30 км; несколько раньше, весной 2007 года, от антарктического материка откололось ледяное поле длиной 270 км и шириной 40 км. Скопление айсбергов препятствует выходу холодных вод из моря Росса, что приводит к нарушению экологического баланса (одним из следствий, например, является гибель пингвинов, лишившихся возможности добраться до привычных источников питания из-за того, что лёд в море Росса держался дольше обычного).

Отмечено ускорение процесса деградации вечной мерзлоты.

• С начала 1970-х годов температура многолетнемёрзлых грунтов в Западной Сибири повысилась на 1,0 °C, в центральной Якутии — на 1—1,5 °C. На севере Аляски с середины 1980-х годов температура верхнего слоя мёрзлых пород увеличилась на 3 °C. ^[13]

Потепление климата стало катастрофой для коралловых рифов планеты.

Примечания

1. ↑ IPCC. (2007) Climate change 2007: the physical science basis (summary for policy makers), IPCC.
2. ↑ Кирилл Еськов, «История Земли и жизни на ней: От хаоса до человека». — М.: НЦ ЭНАС, 2004. — 312 с — 10 000 экз. ISBN 5-93196-477-0
3. ↑ режимы глобально теплопереноса:
   • криоэра — континентальный климат на суше, в сочетании с тёплыми океанами. Что объясняется положением материков в экваториальной зоне, приводящей к тому, что в гидросфере осуществляется теплоперенос из экваториальной зоны в высокие широты (например Гольфстрим), в результате чего в атмосфере в полярных широтах развиваются антициклоны, а муссонные дожди не доходят до высоких широт.
   • термоэра — ровный тёплый климат на суше (например в Юрском периоде), в сочетании аналогом континентального климата для океанов. Что объясняется отсутствием материков в экваториальной зоне, приводящей к тому, что в гидросфере не осуществляется теплоперенос из экваториальной зоны в высокие широты, в результате чего глобальный теплоперенос осуществляется атмосферой, а не океанами, и как следствие в полярных широтах отсутствуют антициклоны, а муссонные дожди доходят до высоких широт, выравнивая климат на суше.
4. ↑ Роль наземных экосистем в связывании парниковых газов: вопросов больше чем ответов
5. ↑ Деятельность системы ООН в области изменения климата
6. ↑ Обзор итогов деятельности Рабочей группы II Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК)
7. ↑ Shwartz P., Randall D. An Abrupt Climate Change Scenario
8. ↑ Reporting on Climate Change, pp.14-15
9. ↑ Ученого отстранили от эфира «Би-Би-Си» за отрицание глобального потепления
10. ↑ Джон Колман утверждает, что глобальное потепление — миф
11. ↑ Бьорн Ломборг. Охладите! Глобальное потепление. Скептическое руководство = Cool It: The Skeptical Environmentalist's Guide to Global Warming / Т. Пасмуров. — Питер Пресс ООО, 2008. — 202 с. — (Мировой бестселлер). — 4000 экз. — ISBN 978-5-388-00065-1
12. ↑ Новости науки: разрушение шельфовых ледников Антарктиды — прямая угроза экологическому балансу планеты
13. ↑ Глобальное потепление и таяние вечной мерзлоты: оценка рисков для производственных объектов ТЭК РФ

См. также

• Парниковый эффект
• Динамика североатлантического климата
• Рамочная конвенция ООН об изменении климата
• Киотский протокол
• Глобальное затемнение
• Малый ледниковый период
• Гипотеза о метангидратном ружье

Ссылки

• 20.11.2008. «Частный Корреспондент»: В.Харитонов. Арктика тает
• 3.05.2008. «Эхо Москвы»: Учёные выявили ещё одно возможное негативное последствие глобального потепления — в мировом океане уменьшается содержание кислорода
• Ученые предрекли Земле катаклизмы: Группа ученых из США, Великобритании и Франции установила, что концентрация углекислого газа в атмосфере перешагнула «точку невозврата» и теперь даже резкое сокращение выбросов не сможет уберечь население Земли от глобальных катаклизмов

Порталы

• Межправительственная группа экспертов по изменению климата
• Общедоступный информационный портал «Глобальное изменение климата»
• Угроза парниковой катастрофы

Отчёты, доклады

• Отчёты Межправительственной группы экспертов по изменению климата, на русском
• Кокорин А. О., Кураев С. Н. Обзор доклада Николаса Стерна «Экономика изменения климата». WWF, GOF. — М.: WWF России, 2007

Статьи и книги

• А.Сергеев, Глобальное потепление, или Высокий градус политики // Вокруг света, 2006 № 7
• Иващенко О. В., Изменение климата и изменение циклов обращения парниковых газов в системе атмосфера-литосфера-гидросфера — обратные связи могут значительно усилить парниковый эффект.
• А. В. Павлов, Г. Ф. Гравис. Вечная мерзлота и современный климат // GEO.WEB.RU
• Таяние вечной мерзлоты ведёт к выбросу в атмосферу метана
• Б. Лучков. Годы грядущие (климат и погода XXI века) // Наука и жизнь, 2007 № 10
• «Охладите! Глобальное потепление. Скептическое руководство», Бьорн Ломборг, 2007 год, ISBN 978-5-388-00065-1

Международные соглашения

• Рамочная конвенция ООН об изменении климата — официальный сайт (на английском, испанском и французском языках)
• Рамочная конвенция ООН об изменении климата // Сайт ООН (рус)
• Киотский протокол к Рамочной конвенции ООН об изменении климата // Сайт ООН (рус)

Прочее

• Глобальное потепление: факты, гипотезы, комментарии
• Глобальное потепление без предрассудков
• Погода: Глобальное потепление, программа «Специальный корреспондент» Александра Хабарова // канал Россия
• Эксперимент по распределённому моделированию климата в XXI веке