В лабиринте идей и мнений

Чем вызвано среднепланетное повышение температуры нижних слоев тропосферы? Не симптом ли это серьезного заболевания всей области жизни, биосферы? Или это мнимый недуг – результат воздействия СМРАП на общественное сознание?

Ученые продолжают обсуждать возможные причины глобального потепления и пока не пришли к единому мнению. На одном из форумов в Интернете исследователь из Сочи А.В. Егошин объективно изложил основные гипотезы на этот счет. Воспользуюсь – с небольшой редакцией – его перечнем.

Вот 7 гипотез, объясняющих причины глобального потепления.

1. Изменение солнечной активности.

Сторонники этой гипотезы исходят из того, что климатические процессы на планете зависят от активности нашего светила. Поэтому даже самые малые ее изменения сказываются на погоде и климате Земли. Выделяют 11-летние, 22-летние, а также 80—90-летние циклы солнечной активности. В таком случае наблюдаемое потепление связано с очередным ростом солнечной активности, которая в будущем может снова пойти на убыль.

2. Изменение угла оси вращения Земли и ее орбиты.

Как мы уже говорили, югославский геофизик Миланкович предположил, что циклические изменения климата вызваны изменением орбиты вращения Земли вокруг Солнца, а также изменением угла наклона оси вращения Земли по отношению к Солнцу. В результате меняется радиационный баланс Земли, а значит, и климат. Однако вариации орбиты Земли происходят с астрономической точностью, что не характерно для изменений климата.

3. Влияние океана и морских течений.

Мировой океан – огромный инерционный аккумулятор солнечной энергии. Он во многом определяет направление и скорость движения теплых океанических, а также воздушных масс на Земле, которые в сильной степени влияют на климат планеты. Пока еще мало изучена природа циркуляции тепла в водной толщи океана. Так, средняя температура вод океана 3,5 °С, а поверхности суши 15 °С. Поэтому интенсивность теплообмена между толщей океана и приземным слоем атмосферы может приводить к значительным климатическим изменениям. Кроме того, в водах океана растворено большое количество СО₂ (около 140 трлн тонн, что в 60 раз больше, чем в атмосфере) и ряда других парниковых газов. В результате определенных природных процессов эти газы могут поступать в атмосферу, существенным образом оказывая влияние на климат Земли.

4. Вулканическая активность.

Вулканы выбрасывают в воздух аэрозоли серной кислоты и большое количество углекислого газа, что может существенно сказаться на климате Земли. Крупные извержения сначала вызывают похолодание вследствие уменьшения прозрачности атмосферы из-за пыли, аэрозолей. Впоследствии поступивший в ходе извержения CO₂ повышает среднегодовую температуру на Земле. Долговременное снижение вулканической активности способствует увеличению прозрачности атмосферы, а значит, и повышению температуры на планете.

5. Неизвестные взаимодействия между Солнцем и планетами Солнечной системы.

В любой сложной системе между ее компонентами существуют определенные связи. Возможно, взаимное положение планет и Солнца может влиять на распределение и силу гравитационных полей, солнечной энергии. Связи и взаимодействия между Солнцем, планетами и Землей пока еще изучены недостаточно хорошо, а потому не исключено, что они оказывают влияние на процессы, происходящие в атмосфере и гидросфере Земли.

6. Изменение климата происходит само по себе, без внешних воздействий и деятельности человека.

Наша планета настолько большая и сложная система с огромным количеством структурных элементов, что ее глобальные климатические характеристики могут ощутимо изменяться без каких-либо циклов солнечной активности и химического состава атмосферы. Различные математические модели показывают, что на протяжении одного века колебания температуры приземного слоя воздуха могут достигать 0,4 °С. В качестве сравнения можно привести температуру тела здорового человека, которая варьирует в течение дня и даже часа.

7. Всему виной деятельность человека.

Высокая скорость климатических изменений, происходящих в последние десятилетия, действительно может быть объяснима возрастающей активностью деятельности человека. Она оказывает заметное влияние на химический состав атмосферы нашей планеты, увеличивая содержание в ней парниковых газов. Повышение средней температуры воздуха нижних слоев атмосферы Земли на 0,8 °С за последние 100 лет – слишком высокая скорость для естественных процессов. Ранее в истории Земли такие изменения происходили в течение тысячелетий. Последние десятилетия добавили еще большей весомости этому аргументу, так как средняя температура воздуха менялась еще быстрей: 0,3–0,4 °С за 15 лет!

К этому перечню следует добавить еще один существенный фактор, влияющий на температуру тропосферы: изменение характера земной поверхности. Например, распространение ледников способствует общему похолоданию, а пустынь – потеплению.

Наконец, вызвать глобальное потепление могло сочетание нескольких факторов. В таком случае следует выяснить степень их влияния.

…Некоторые из приведенных выше гипотез основаны на умозрительных предположениях и не подтверждены фактами.

Гипотеза 2, как уже было оговорено, призвана объяснить циклы оледенений и межледниковий за последний миллион лет. У нее и в этом отношении позиции не особенно сильны (в свое время мы еще вспомним о ней). К современному потеплению она имеет косвенное отношение.

Гипотеза 4 тоже вызывает серьезные сомнения. Каких-то особенно мощных и продолжительных извержений вулканов за последние десятилетия не было. К тому же тогда должно было наблюдаться сначала общее похолодание, а затем потепление. Подсчитать количество выброшенных вулканами парниковых газов не представляет большого труда. В случае действия этого фактора ученые его смогли бы вычислить с высокой долей достоверности.

Гипотезу 5 высказывали в прошлом веке неоднократно (в частности, А.Л. Чижевский). Предполагалось, что в момент расположения планет Солнечной системы в одну линию по отношению к светилу («парад планет») их совместное гравитационное воздействие на Солнце вызывает аномальные явления на Земле. Однако такие астрономические «парады» в прошлом веке проходили неоднократно, и ни разу в это время на нашей планете не происходило ничего необычного. Даже не было случайного совпадения с какими-либо крупными природными катастрофами.

Гипотеза 6 также основана на предположении. Ее исключить нельзя, но в таком случае следует все-таки выяснить причины собственных климатических изменений земной биосферы. В принципе они возможны, хотя гигантская глобальная система обладает высокой степенью устойчивости. Чтобы вывести ее из стабильного состояния, необходимы какие-то внешние силы или внутренние преобразования. Например, резко меняется полярность магнитного поля Земли, постоянно происходят колебания оси вращения. И в том и в другом случае геофизики смогли бы установить связь этих явлений с глобальным климатом. Пока еще ничего подобного обнаружить не удалось.

Есть мнение, что глобальные изменения климата в наше время вызваны какими-то не вполне понятными последствиями завершения последнего оледенения, остатки которого сохраняются в Антарктиде и на крупнейшем острове планеты Гренландии…

Итак, наиболее правдоподобными получаются гипотезы 1, 3 и 6. Хотя нельзя исключить какого-то еще фактора, но это слишком неопределенное предположение.

Две последние гипотезы не исключают друг друга. На состояние вод поверхности Мирового океана немалое воздействие оказывает деятельность человека. Правда, характер и масштабы изменений поверхности океанов и морей изучены мало.

В пользу техногенных воздействий на климат говорит одно важное обстоятельство. Четверть века назад Национальная академия наук США сделала прогноз: «В ближайшие годы неизбежно начнется глобальное изменение климата. Повышенная концентрация парниковых газов в результате деятельности человека будет продолжаться в течение многих столетий и вызовет изменение климата, несмотря на наши усилия».

Институт космических исследований НАСА вскоре уточнил: потепление началось.

Если предположения оправдываются, это может служить подтверждением верности гипотез, на которых они основаны. Скажем, астрономы с большой точностью предсказывают солнечные и лунные затмения, что доказывает верность законов небесной механики. Хотя земная природа органична, а не механична, а потому ее познание чрезвычайно затруднено.

Конечно, прогноз на многие столетия чрезмерно оптимистичен: человечество может за такой срок окончательно деградировать. Но на ближние сроки он пока еще оправдывается.

Отметим приоритет А.Е. Ферсмана в этом вопросе. Во втором томе «Геохимии» (1934) он писал: «Одною из самых важных проблем мирового хозяйства является судьба углерода, в которую человек очень властно начал вмешиваться». По его подсчетам, в результате техногенеза через 500 лет удвоится содержание углекислого газа в атмосфере.

«Таким образом человек, – продолжал Ферсман, – используя углерод, способствует распылению и рассеиванию этого элемента и притом в столь значительных масштабах, что его деятельность принимает характер крупного геохимического или геологического фактора…

Удвоение содержания СО₂ в воздухе вызвало бы повышение средней температуры земной поверхности на целых четыре градуса, а в связи с этим мы наблюдали бы серьезнейшее изменение климатического режима и растительных процессов. Повышение давления СО₂ в воздухе увеличило бы растворяющую деятельность угольной кислоты, содержащейся в циркулирующих водах, усилило бы перенос и перекристаллизацию карбонатных пород, вынесло бы огромное количество СО₂ в морские бассейны…

Однако не в виде внезапной катастрофы произойдет такое влияние человека на природу, а путем постепенного процесса воздействия, которое, в свою очередь, будет парализовываться различными процессами самой природы».

Ферсман исходил из расчета ежегодного – на тот период – поступления в атмосферу порядка 5 млрд т СО₂. А за последнее время цифра эта увеличилась в 4–5 раз. Неудивительно, что геохимические процессы, о которых он упомянул, проявляются в наше время.

Может показаться, что о какой-то серьезной опасности на ближайшие десятилетия говорить не приходится. Избыток углекислого газа поглощается Мировым океаном, используется при фотосинтезе, осаждается в виде карбонатных илов.

Но и тут не так просто. В результате загрязнения техногенными пленками, мусором поверхности океанов и морей ослабляется их связь с атмосферой. Из-за вырубки лесов и лесных пожаров сокращается изъятие углерода из воздуха. Уменьшение количества планктона тормозит образование карбонатных илов.

Опасность «углеродного кризиса» усугубляет динамика другого парникового газа – водяного пара. Небольшое повышение температуры приземного слоя воздуха и поверхности Мирового океана увеличивает испарение и содержание водяного пара в атмосфере. Возникает так называемый процесс с обратной связью. Его особенность – возрастающая скорость. Поэтому даже небольшое стабильное повышение глобальной температуры грозит сравнительно быстро перейти в стадию роста по экспоненте, с ускорением. А это уже ведет к экологической катастрофе.

Таковы предварительные соображения. Из них следует вывод: происходящие в области жизни (биосфере) процессы многоплановы, подчас противоречивы, опутаны сложной сетью взаимных связей. Факторы, влияющие на климат, разнообразны, изменчивы со временем, а потому точный их баланс вряд ли возможен. Приходится довольствоваться анализом нескольких вариантов, а не одного – «наиболее обоснованного».

Столь же очевидно, что техническая деятельность человека заметно сказывается на состоянии не только нашей планеты, но и ближайшего космического пространства. Биосфера в значительной мере превратилась в область активного техногенеза – в техносферу.

Из всех прогнозов глобального изменения климата пока оправдываются те, которые предполагают парниковый эффект. Не исключено, что это временное явление. Но факт остается фактом.

Американский ученый С. Сингер в 1965 году представил график изменений глобальной температуры с 1860 года с прогнозом на первую половину ХХI века. Получилось, что за столетие прошла волна сначала понижения, а затем повышения температуры. В дальнейшем предполагалось 4 сценария: от очередного понижения (вариант 1) до быстрого подъема. Вариант 2 предполагал некоторый подъем, сменяющийся снижением, а 3 – значительное повышение и стабилизацию.

До сих пор оправдывается сценарий 4: постоянное глобальное потепление. Согласно некоторым моделям, так может продолжаться и впредь с ускорением.

Что бы ни говорили противники «углеродного кризиса», результаты полувековых наблюдений на станции Мауно-Лоа, расположенной в Тихом океане, неопровержимо свидетельствуют о быстром и постоянном увеличении содержания этого газа в атмосфере. Таковы не теоретические выкладки или общие соображения, а факты, с которыми необходимо считаться.

При всей сложности процессов, происходящих в техносфере, рост СО₂ неоспорим. Значит, одно уже это свидетельствует о реальности глобального потепления из-за деятельности человека.

Остается не менее важный вопрос: нет ли каких-то более серьезных природных явлений, которые влияют на нашу жизнь и судьбу технической цивилизации? И разве вовсе исключена возможность глобального похолодания, о которой мы уже упоминали?