Гипотеза глобального изменения климата Земли

В последнее время мировое сообщество выражает все большее беспокойство по поводу прогнозируемого на XXI в. изменения климата Земли. Главное в этом изменении – уже начавшееся повышение средней температуры как в атмосфере, так и в приземном слое, которое может оказать неблагоприятное воздействие на природные экосистемы и на человека. Можно сказать без преувеличения, что проблема глобального потепления в наши дни приобретает характер одной из важных проблем выживания человечества.

Неудивительно, что эта проблема постоянно обсуждается на разного рода международных форумах, глубоко исследуют ее и специализированные международные организации. Главная из них – функционирующая с 1988 г. под эгидой ЮНЕП и Всемирной организации здравоохранения авторитетная Международная комиссия по изменению климата (МКИК), оценивающая все данные по этой проблематике, определяющая вероятные последствия климатических изменений и намечающая стратегию реагирования на них. В ее состав входят сотни известных ученых. Можно вспомнить, что на конференции в Рио-де-Жанейро в 1992 г. была принята специальная Конвенция по изменению климата.

Большое внимание этой проблеме уделяется и на национальном уровне. Исследования по теории климата и выяснению физического механизма глобального потепления давно уже ведутся в США, Японии, других странах Запада. В СССР систематическое изучение этой проблемы было организовано Государственным комитетом по гидрометеорологии еще в начале 1960-х гг.

В результате проведенных учеными многих стран исследований сложилось более или менее единое мнение о том, что главной причиной уже начавшегося и угрожающего планете в будущем потепления следует считать скопление в атмосфере парниковых газов, которые вызывают так называемый парниковый (тепличный, оранжерейный) эффект.

Прежде всего был изучен сам механизм действия парникового эффекта. Было доказано, что он возникает в результате способности содержащихся в атмосфере водяного пара и некоторых газов пропускать коротковолновую солнечную радиацию и, напротив, поглощать и переизлучать длинноволновую земную радиацию. Было доказано, что главную роль в образовании парникового эффекта играет водяной пар, с которым связано формирование облачных систем: планетарное альбедо на 70 % определяется облаками. Но многое зависит и от содержания парниковых газов – углекислого газа, метана, озона, закиси азота, хлорфторуглеродов.

Далее ученые-климатологи и палеогеографы обратились к изучению прошлых климатов Земли. Они установили, что на протяжении геологической истории нашей планеты не раз происходило чередование периодов потепления и похолодания. В качестве трех главных теплых эпох прошлого обычно выделяют климатические оптимумы плиоцена (3–4 млн лет назад), последнего межледникового периода (125 тыс. лет назад) и голоцена (5–6 тыс. лет назад). Все они могут служить подтверждением того, что даже сравнительно небольшие амплитуды среднегодовых температур могли оказывать очень большое воздействие на биосферу Земли.

В отличие от столь давних эпох климат последнего тысячелетия считается относительно стабильным, хотя и в нем наблюдались свои нюансы. Ученые определили их, используя археологические раскопки, исторические хроники, изучение древесных колец, радиоуглеродный и пыльцевой анализ, а в Японии, например, и даты цветения сакуры, точно фиксируемые уже на протяжении более тысячи лет.

Все эти материалы позволили установить, что в X–XII в. климат Земли был теплее, чем в более позднее время. В средних широтах Северного полушария температура воздуха была по крайней мере на 1 °C выше, а в высоких широтах максимальное повышение температуры доходило до 5 °C. Кстати, по-видимому, именно это потепление помогло викингам колонизовать «зеленую страну»– Гренландию– и достичь берегов Северной Америки. Но затем снова наступило похолодание, получившее наименование малого ледникового периода. Оно началось в XIII–XIV вв., достигло максимума в XV–XVII вв., а далее с небольшими перерывами продолжалось до XIX в. Это время отличалось распространением ледников, увеличением области дрейфующих морских льдов, снижением снеговой линии в горах, замерзанием рек и прибрежных морских акваторий на юге Европы. Средняя глобальная температура в этот период по сравнению с современной понижалась на 1–2 °C, но тем не менее это привело к значительному смещению границ природных зон.

Рис. 169. Изменение температуры во времени в приземном слое воздуха на земном шаре

Однако наибольший интерес представляет рассмотрение климатических оптимумов и минимумов, имевших место на протяжении примерно полутора последних столетий – в период, когда велись уже систематические наблюдения за глобальной температурой воздуха. По данным Всемирной метеорологической организации (ВМО), эти изменения также оказались довольно значительными. Анализ рисунка 169 позволяет сделать вывод о том, что вся вторая половина XIX в. и начало XX в. оказались относительно более холодными. Затем началось постепенное потепление, достигшее своего максимума в 1930—1940-е гг. Это потепление коснулось всех природных зон, вызвав повышение средней температуры, увеличение облачности и осадков, повсеместное отступление горных ледников. Но особенно сильным это потепление было в высоких (северных) широтах – в Арктическом бассейне, в Канаде, на Аляске, в Гренландии, на российском Севере. В российском секторе Арктики площадь морских льдов сократилась наполовину, что улучшило условия навигации по Северному морскому пути. К северу сместилась зона вечной мерзлоты, изменились ареалы распространения флоры и фауны.

Рис. 170. Повышение температуры воздуха по мере увеличения концентрации парниковых газов

Казалось бы, ничто не предвещало прекращения этого процесса. Однако в 1945–1980 гг. опять наступило похолодание, которое также в наибольшей мере проявилось в районах Арктики и Антарктики. Это похолодание снова привело к увеличению площади ледового покрова, нарастанию ледников, сокращению продолжительности вегетационного периода в некоторых странах. Но затем, в 1980-х гг., и в особенности в 1990-х гг., началось новое сильное потепление. Как отмечают многие исследователи, 1990-е гг. и начало XXI в. вообще оказались самыми жаркими за весь период, когда метеорологи ведут наблюдения за температурой воздуха.

Хотя по вопросу о причинах возникновения этого нового тренда глобального потепления среди ученых нет полного единогласия, все же большинство из них считают, что такое потепление непосредственно связано с увеличением поступления в земную атмосферу парниковых газов, в первую очередь СО₂, которое происходит в результате увеличения объемов сжигаемого ископаемого топлива. Подтверждением того, что между этими двумя процессами существует прямая корреляция, может служить рисунок 170.

Все эти исследования далекого и не столь далекого прошлого дали богатый материал для прогнозирования будущих климатических изменений. Как и общие глобальные прогнозы, эти прогнозы также прошли в своем развитии разные этапы, довольно сильно различающиеся по характеру оценки самой климатической угрозы.

Первые такие прогнозы, относящиеся к 60-м – началу 70-х гг. XX в., отличались очень сильным «сгущением красок». Вспомним, что это вообще было время тревожных, алармистских прогнозов. Стоит ли удивляться, что они коснулись и авторов гипотезы глобального изменения климата. В качестве яркого примера такого рода можно привести расчеты, сделанные академиком М. И. Будыко и приведенные в его многочисленных статьях и монографиях.^[111]

Но, к счастью, эти прогнозы 1960—1970-х гг. в целом не оправдались. Ученые установили, что за последнее столетие средняя температура у земной поверхности повысилась на 0,6 °C. Уровень Мирового океана за то же время поднялся на 15–17 см, что было обусловлено таянием ледников и тепловым расширением океанических вод. Поэтому и прогнозы приобрели более спокойный и взвешенный характер, хотя разные оценки на будущее по-прежнему различаются довольно существенно. Обычно такие прогнозы имеют три временных уровня: 2025 г., 2050 г. и 2100 г.

Сначала об уровне 2025 г. Согласно расчетам М. И. Будыко и некоторых американских климатологов, средняя температура на Земле уже в первой четверти этого столетия увеличится примерно на 1,5 °C, а в Арктике зимние и летние температуры возрастут на 10–15 °C. Это приведет к наступлению леса на тундру и отступлению к северу многолетней мерзлоты, а также к усиленному таянию арктических льдов и началу таяния ледникового покрова Гренландии (на 0,5–0,7 м в год). В западной части Антарктиды начнут разрушаться шельфовые ледники Росса и Фильхнера – Ронне. В умеренных широтах потепление будет чувствоваться меньше. Однако при повышении глобальной температуры даже на 1 °C зона арктической континентальной тундры может заметно сократиться в Европе и сместиться на 300–400 км к северу в Азии. Примерно в два раза могут уменьшиться площади хвойных и увеличиться площади распространения смешанных и широколиственных лесов. Потепление произойдет также в Северной Америке.

Но есть и другие мнения по этому вопросу. Некоторые ученые считают, что если сохранятся современные темпы повышения температуры на 0,3 °C за десять лет, то к 2025 г. она поднимется на 1 °C. Поскольку поверхность суши будет нагреваться быстрее океана, наибольшие изменения коснутся ландшафтов северных широт. Подъем же уровня моря будет равен примерно 6 мм в год и, следовательно, составит 15 см. Имеются и сценарии, по которым средняя температура будет увеличиваться лишь на 0,1–0,2 °C за десять лет.

Теперь об уровне 2050 г., когда под воздействием антропогенных факторов среднеглобальная температура может повыситься на 2 °C. Прогнозы на эту дату также касаются прежде всего двух вопросов – смещения климатических зон и подъема уровня Мирового океана. Согласно им, площадь тундры и лесотундры в Евразии сократится примерно в шесть раз, а хвойных лесов – в три раза, тогда как ареалы распространения смешанных и широколиственных лесов увеличатся в четыре раза. Но подобные прогнозы у разных авторов различаются довольно сильно. В еще большей мере это относится к прогнозам подъема уровня Мирового океана. Например, в докладе комиссии Г. X. Брундтланд говорилось о том, что в ближайшие десятилетия этот уровень поднимется на 25—140 см. Академик К. Я. Кондратьев пишет о его подъеме на 10–30 см, а академик В. М. Котляков приводит цифру 5–7 см.

Тем не менее даже сравнительно небольшой подъем уровня Мирового океана может поставить серьезные проблемы перед многими приморскими (особенно низменными) странами. Последствия этого явления могут быть прямыми (затопление низменных территорий, увеличение размыва берегов) и косвенными (потери ресурсов пресной воды из-за подъема грунтовых вод и проникновения соленой морской воды в водоносные горизонты). Особенно опасен подъем уровня Мирового океана для таких развивающихся стран, как Бангладеш, Египет, Гамбия, Индонезия, Мальдивская Республика, Мозамбик, Пакистан, Сенегал, Суринам и Таиланд. Например, в Бангладеш подъем уровня моря только на 1 м заставит сменить место жительства 10 % населения этой страны (рис. 171). В Египте подъем этого уровня только на 50 см приведет к затоплению большей части дельты Нила и мест обитания 16 % жителей. Еще большую угрозу такой подъем представлял бы для Мальдивских островов, которые состоят из 20 атоллов; 80 % их территории расположены ниже 1 м над уровнем моря. Из стран Европы подъем уровня океана был бы особенно опасен для Нидерландов. Впрочем, такой подъем уровня мог бы оказаться катастрофическим и для Нью-Йорка, поскольку он повлек бы за собой затопление большей части города со всей ее подземной транспортной инфраструктурой и тремя аэропортами.

Наконец, об уровне 2100 г. По расчетам Международной комиссии по изменению климата, в том случае, если не будут приняты радикальные меры по сокращению выбросов парниковых газов и произойдет удвоение концентрации СО₂, глобальное потепление климата к концу XXI в. может достигнуть 2,5 °C, (т. е. в среднем 0,25° за каждые десять лет), а возможно и 5,8 °C. Конечно, все последствия такого потепления сегодня предвидеть невозможно. Но, по общему мнению, они будут представлять собой большую угрозу для человечества. Так, согласно некоторым оценкам, общий экономический ущерб от потепления в 2100 г. мог бы составить почти 1 трлн долл. Но за этой цифрой скрываются реальные географические изменения регионального и даже глобального характера.

Рис. 171. Возможное затопление территории Бангладеш в случае подъема уровня

Рис. 172. Последствия глобального потепления на территории бывшего СССР (по А. А. Величко)

Во-первых, потепление климата может отрицательно сказаться на сельскохозяйственном производстве многих районов, особенно чувствительном к климатическим условиям. Например, снижение урожаев и сборов может произойти в Южной Европе, в южной части США, в Центральной и Южной Америке, в Западной Австралии. Предполагается, что климатические границы сельскохозяйственных угодий в некоторых районах сдвинутся на 200–300 км на каждый градус потепления.

Во-вторых, прогрессирующее потепление к концу века может вызвать повышение уровня Мирового океана на 1,5 м. Это произойдет в результате таяния материковых и горных ледников, морских льдов, а также термического расширения воды в верхнем слое океанской массы. А отрицательные, опасные последствия такого подъема ощутят на себе уже не только коралловые острова и густонаселенные дельты крупных рек Восточной и Южной Азии, но и все прибрежные территории Земли.

В-третьих, немалый ущерб может быть связан с увеличением числа ураганов, лесных пожаров, нарушением водопотребления, деградацией горного туризма и т. п. В свою очередь, загрязнение воды и воздуха скажется на здоровье людей. Изменения климатических условий неизбежно приведут к усилению миграций населения.

Все сказанное, по-видимому, означает, что современные прогнозы глобального изменения климата Земли исходят уже не из прежних максималистских, а из средних вариантов. Никто ныне уже не пишет о подъеме уровня океана на 66 м или об уподоблении климата Подмосковья климату влажного Закавказья. Но есть и ученые, которые придерживаются еще более минималистской точки зрения.

Например, академик А. Л. Яншин считал, что переполох, вызванный мрачными прогнозами доклада «Наше общее будущее», не имеет достаточных оснований, что в нем и угроза потепления и угроза подъема уровня Мирового океана преувеличены. То же относится и к последствиям парникового эффекта в целом. Напротив, этот эффект может иметь и положительные хозяйственные проявления – например, повлиять на рост урожайности сельскохозяйственных культур благодаря интенсификации фотосинтеза. Он же считал необоснованным предположение о таянии материковых льдов Антарктиды и Гренландии. В качестве главного довода он приводил тот факт, что ледниковый щит Антарктиды образовался 35 млн лет назад и с тех пор пережил немало эпох потепления климата Земли, причем гораздо более значительных, чем то, которое ожидается в процессе современного потепления. А в Гренландии парниковый эффект приведет, по-видимому, лишь к некоторому отступлению края ледникового щита. Отсюда А. Л. Яншин делал прогностический вывод о том, что потепление, связанное с парниковым эффектом, не будет сопровождаться значительным таянием ледников Антарктиды и Гренландии и грозит повышением уровня Мирового океана не более чем на 50 см, что не представляет особо серьезной опасности для человечества. Этой концепции придерживаются также А. А. Величко и некоторые другие ученые. По мнению же академика К. Я. Кондратьева, возлагать основную вину за глобальное потепление климата в XX в. на выбросы парниковых газов вообще было бы преждевременно; эта проблема нуждается в дополнительном изучении. Острая дискуссчия по данному поводу развернулась и на Всемирной конференции по климату, проходившей в Москве в 2003 г.

Рис. 173. Уровень дестабилизации геосистем при антропогенном изменении климата в первой половине XXI в. (по А. А. Величко)

В конечном счете, насколько оправдаются приведенные выше прогнозы, во многом зависит от действенности мер, которые принимаются мировым сообществом для того, чтобы замедлить наступление нового климатического оптимума. Эти меры касаются сокращения выбросов парниковых газов, а также энергосбережения, использования передовых технологий, применения экономических, административных стимулов и запретов и др.

Климатические изменения в России в XX в. в целом соответствовали мировым тенденциям. Например, самыми жаркими за очень длительный срок также оказались 1990-егг. и начало XXI в., в особенности в Западной и Средней Сибири.

Интересный прогноз климатических изменений, ожидаемых на территории бывшего СССР до середины XXI в., опубликовал А. А. Величко. Ознакомиться с этим прогнозом, подготовленным лабораторией эволюционной географии Института географии РАН, можно с помощью составленных той же лабораторией карт последствий глобального потепления и уровней дестабилизации геосистем на территории бывшего СССР (рис. 172, 173).

Были опубликованы и другие прогнозы. Согласно им, потепление климата в целом благоприятно скажется на Севере России, где условия жизни изменятся к лучшему. Однако перемещение к северу южной границы многолетней мерзлоты одновременно создаст целый ряд проблем, поскольку может привести к разрушению зданий, дорог, трубопроводов, построенных с учетом нынешнего распространения мерзлых грунтов. В южных районах страны ситуация окажется более сложной. Например, сухие степи могут стать еще более засушливыми. И это не говоря уже о подтоплении многих портовых городов и прибрежных низменностей.