К вопросу о глобальном потеплении

УДК 551

К ВОПРОСУ О ГЛОБАЛЬНОМ ПОТЕПЛЕНИИ

© 2007г. С.С. Андреев

Межгосударственной группой экспертов по изменению климата (МГЭИК) ООН более 10 лет назад (Мадрид, 1995) было высказано мнение о том, что с конца XIX в. средняя температура приземного слоя планеты возросла на 0,6 ± 0,2 °С. Причем наибольшая доля роста температуры, наблюдавшаяся в последние 50 лет, вызвана антропогенным фактором - выбросом парниковых газов (С02 и СН4). Это мнение было поддержано и национальными академиями наук стран «Большой восьмёрки». Заключение учёных, оспаривающих гипотезу о том, что деятельность человечества сыграла существенную роль в наблюдаемом повышении температур, просто не учли. По мнению чл.-кор. РАН, проф. А. П. Капицы, утверждения межправительственной мадридской конференции 1995 г., на которой ООН провозгласила глобальное потепление научным фактом, весьма поспешны и претенциозны, так как целый ряд документов, представленных в ООН противниками гипотезы глобального потепления, бесследно исчез. На конференции эти документы не фигурировали. Анализ представленных материалов был заведомо однобоким, а изложение фактов, подтверждающих выводы комиссии, - односторонним. Таким образом, насколько значительными будут дальнейшие изменения климата и что (если вообще что-либо нужно) должно предпринимать человечество в свете этой проблемы - неизвестно.

Оценки, полученные по климатическим моделям, на которые ссылается МГЭИК, говорят, что средняя температура Земли может повыситься на величину от 1,4 до 5,8 °С между 1990 и 2100 гг. Весьма вероятно, что это приведёт к другим климатическим изменениям, включая подъём уровня Мирового океана и изменение количества и распределения атмосферных осадков. Результатом будет рост природных катаклизмов, таких как наводнения, засухи, ураганы, возможно понизятся урожаи и исчезнут многие биологические виды. Однако трудно однозначно связать какое-либо конкретное событие с глобальным потеплением [1].

По данным Центра исследований и прогнозов климата (Великобритания), глобальное потепление в XX в. достигло первого максимума в конце 1930-х -начале 1940-х гг. и составило 0,6 °С. Затем до середины 1960-х гг. отмечалось похолодание, достигшее примерно 0,3 °С, сменившееся нынешним потеплением. По данным Национального агентства США по аэронавтике и исследованию космического пространства, за 30 лет (1965 - 1995 гг.) на планете стало теплее в среднем на 0,4 °С, а за столетие - на 0,8 °С. Потепление неравномерно и ярче выражено зимой. В Северном полушарии средний рост температуры на

0,3 °С больше, чем в Южном, над континентами он достигает 1,6 °С, а над океаном - 0,8. В итоге во многих районах климат стал нестабильным, кое-где даже похолодало. У теплого сезонного поверхностного течения Эль-Ниньо (восточная часть Тихого океана, у берегов Эквадора и Перу), влияющего на атмосферные процессы всей планеты, заметно изменились характеристики. Период активности (от 11 до 4-5 лет), масштабы (в 1977-1998 гг. его протяженность достигала 7000 км при ширине 1200 км) и разброс температур (от 1 до 9 °С). Содержание СО2 в атмосфере определяет в основном океан. По данным академика РАН М.Е. Виноградова, 98 % СО2 на планете сосредоточено в океане, который служит главным источником (на экваторе) и резервуаром-поглотителем атмосферного СО2 [2]. В 1960 - 1980-х гг. СО2 в атмосфере стало больше на 10 % (рост примерно 0,5 % в год), что и вынудило искать связь между концентрацией СО2 и наблюдаемым потеплением. Какое из этих двух явлений - причина, а какое - следствие, пока до конца не ясно. В последние годы содержание СО2 в атмосфере растет значительно медленнее (в 1980-1993 гг. в среднем 0,15 % в год), и не исключено, что эти изменения вызваны вариациями его выделения из океана [3].

Причины глобального потепления

Климатические системы изменяются как в результате естественных внутренних процессов, так и в ответ на внешние воздействия - как антропогенные, так и естественные. Среди основных внешних воздействий выделяют изменения орбиты Земли (циклы Ми-ланковича), солнечной активности, парниковый эффект и вулканические выбросы. Климатологи согласны с тем, что в последнее время температура на Земле повысилась, но спорной является причина этого повышения.

«Циклы Миланковича»

Температура планеты подвержена циклическим колебаниям различного характера, интенсивности и длительности. Практически каждому знаком годовой ход температуры. Но гораздо менее известны температурные циклы длительностью 11, 60-70 лет, несколько сотен лет, около тысячи лет, 20, 40, 100 тыс. лет (циклы Миланковича). По гипотезе сербского ученого М. Миланковича, из-за периодических изменений параметров своей орбиты Земля проходит через повторяющиеся ледниковые периоды. Это объяснение подтверждается изменениями в земной орбите (теперь они называются «циклы Миланковича»). Каждая пла-

нета Солнечной системы, в том числе и Земля, вращается вокруг Солнца по эллиптической орбите, при этом, согласно закону сохранения момента импульса, если Земля вращается вокруг своей оси, то направление этой оси в пространстве должно оставаться неизменным. Однако в реальной Солнечной системе на нее действуют гравитационные поля Луны и других планет, и это воздействие оказывает хоть и слабое, но очень важное влияние и на земную орбиту, и на вращение Земли. Это влияние выражается тремя факторами: прецессией, нутацией и изменением формы орбиты.

Прецессия выражается в том, что земная ось не повернута всегда в одном и том же направлении, а медленно движется по круговому конусу, причем период полного оборота составляет приблизительно 26 тыс. лет. Сейчас Земля наклонена так, что в январе (когда Земля находится ближе всего к Солнцу) северное полушарие, где расположена основная часть суши, отвернуто от Солнца. Через 13 тыс. лет ситуация изменится на противоположную: в январе северное полушарие будет повернуто к Солнцу, и январь станет в северном полушарии серединой лета.

Нутация - незначительные колебания угла наклона земной оси. Сейчас ось наклонена на 23° к плоскости земной орбиты. Каждую 41 тыс. лет под влиянием не только Луны, но и Юпитера (далекой, но массивной планеты) угол наклона уменьшается до 22° и затем вновь возрастает до 23°.

Изменение формы орбиты, меняющейся в силу притяжения планет от эллипса, вытянутого в одном направлении, к кругу, затем снова в эллипс, вытянутый в направлении, перпендикулярном исходному, а потом - снова в круг и т.д. Этот цикл длится примерно 93 тыс. лет.

М. Миланкович пришел к выводу, что каждый из этих факторов влияет на количество солнечного света, полученного разными областями Земли, и с течением времени климат Земли меняется.

Изменение солнечной активности

Существуют разнообразные гипотезы, объясняющие изменения температуры Земли соответствующими изменениями солнечной активности [4]. В третьем отчёте МГЭИК утверждается, что солнечная и вулканическая активность может объяснить половину температурных изменений до 1950 г., но их общий эффект после этого был примерно равен нулю. В частности, влияние парникового эффекта с 1750 г. по оценке МГЭИК в 8 раз выше влияния изменения солнечной активности. Однако более поздние работы уточняли оценки влияния солнечной активности на потепление после 1950 г. Лучшие оценки вклада солнечной активности в потепление лежат в пределах от 16 до 36 % вклада парникового эффекта. Ряд работ, предполагающих существование механизмов, усиливающих эффект солнечной активности, не учитывают в современных моделях, т.е. важность солнечной активности в сравнении с другими факторами явно недооценивается.

Выбросы парниковых газов

Угольные электростанции, автомобильные выхлопы, заводские трубы и другие созданные человечеством источники загрязнения вместе выбрасывают в атмосферу около 22 млрд т углекислого газа и других парниковых газов в год. Животноводство, применение удобрений, сжигание угля и другие источники дают около 250 млн т метана в год. Около половины всех парниковых газов, выброшенных человечеством, осталось в атмосфере [2, 3]. С середины XVIII в. концентрации углекислого газа и метана увеличились на 31 и 149 % соответственно. Это самые высокие величины за последние 420 тыс. лет - периода, для которого имеются в наличии надёжные данные, полученные из ледников Земли. Менее точная геологическая информация свидетельствует, что в последний раз такие концентрации достигались около 40 млн лет назад. Около трёх четвертей всех антропогенных выбросов парниковых газов за последние 20 лет вызваны использованием нефти и угля. Большая часть остального обусловлена изменениями ландшафта, в первую очередь вырубкой лесов. Общеизвестно, что добавление углекислого газа или метана в атмосферу при прочих равных условиях повысит температуру планеты. Эти газы создают естественный парниковый эффект, без которого температура поверхности Земли была бы на 30 оС ниже (Т = 258 оК = - 15 оС; наблюдаемая же средняя глобальная температура поверхности составляет + 15 оС), что сделало бы её непригодной для жизни. Поэтому нельзя сказать, что идёт спор между теми, кто «верит» и «не верит» в теорию парникового эффекта. Оспаривается итоговый эффект увеличения количества парниковых газов в атмосфере Земли, т.е. не компенсируется ли потепление в силу парникового эффекта изменениями в распределении водяных паров, облаков, в биосфере или других климатических факторов.

В научном мире имеются и другие гипотезы [5, 6]:

• 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.

• В глобальном потеплении климата повинны излияния гигантских объемов магмы.

Последнее время сторонники неантропогенного происхождения этого явления, похоже, имеют перевес, находя все новые доказательства его природного характера [7]. Извержение вулканов, влекущее за собой выброс огромного количества различных газов, в том числе и парниковых или превращающихся в таковые в результате несложных химических реакций в атмосфере - одна из популярных сегодня гипотез глобального потепления и изменения климата на Земле. Все существующие гипотезы оспариваются, являясь одновременно активными направлениями исследований. Выводы, полученные в результате дискуссии, сыграют ключевую роль в вопросе о том, в какой сте-

пени человечество ответственно за изменение климата и в какой - естественные факторы [8].

Вековой ход средней глобальной температуры поверхности Земли (температурная кривая) напоминает спираль сложной формы. Вот почему линейная экстраполяция любого ее отрезка ведет к несуразностям. Заявлять о существовании долговременного однонаправленного тренда повышения температуры, опираясь на данные исторически сравнительно короткого периода, некорректно. Это все равно, что по данным февраля-апреля спрогнозировать повышение температуры в мае-июле; а, получив фактические данные,

удостовериться в своей кажущейся правоте и торжественно провозгласить дальнейшее повышение температуры в оставшиеся месяцы года.

Развитие наук о Земле, особенно в последние десятилетия ХХ в., ознаменовалось пониманием того, что различные части планеты - например, атмосферу, литосферу или гидросферу - нельзя исследовать в отрыве друг от друга. Мной предложена концепция системного подхода к изучению климата Земли, при котором планета рассматривается как единое целое, а не как набор отдельных частей, т.е. как единая эколо-го-климатическая планетарная система (рисунок).

Внешние s факторы

Космические поля Внешние ^ Солнечная радиация

факторы

Внутренние естественные

факторы

___

Эколого-климатическая система Земли

Литература

1. Андреев С.С. Человек и окружающая среда. Ростов н/Д, 2005.

2. Глобальные изменения природной среды. М., 2000.

3. Глобальные изменения природной среды. Новосибирск, 2001.

4. Чижевский А.Л. Земное эхо солнечных бурь. М., 1973.

5. Кондратьев К.Я. // Метеорология и гидрология. 2004. № 6. С. 118 - 125.

6. ПереведенцевЮ.П. Теория климата. Казань, 2004.

7. Essex C., Mc^itrick R. Taken by Storm. The Troubled Science, Policy and Politics of Global Warming. Toronto, 2002.

8. Кондратьев К.Я. // Метеорология и гидрология. 2004. № 4. С. 93-119.

Ростовский филиал Российского государственного гидрометеорологического университета 1 ноября 2006 г.