Проблемы современных изменений климата на Земле в последние десятилетия все больше беспокоят мировое сообщество. Они исследуются учеными всего мира и анализируются международными организациями. Но разногласий по-прежнему много. В первой части статьи [18] мы разобрали основные доводы в пользу реальности потепления и привели часть доказательств того, что основной его причиной может являться углекислый газ, выбрасываемый в атмосферу при сжигании ископаемого топлива, а также рассмотрели некоторые альтернативные точки зрения. Здесь мы приведем результаты моделирования, указывающие на значительный вклад человечества в ход потепления.
Как показал статистический анализ публикаций в рецензируемых научных изданиях, около 97% климатологов мира считает, что на Земле сейчас действительно происходит слишком быстрое потепление. Из них большинство думает, что температура приземного воздуха растет в основном из-за выбросов углекислого газа при сжигании ископаемого топлива.
Но по-прежнему много разногласий по поводу вкладов в современное потепление со стороны естественных колебаний климата и антропогенных причин. Также сильно варьируют прогнозы на будущее и предложения по смягчению последствий. При этом проблемы, связанные с изменениями климата, зачастую либо недооцениваются, либо переоцениваются – от полного отрицания до предсказаний страшных катастроф, что зачастую имеет экономическую или политическую подоплеку.
В первой части статьи [18] мы рассмотрели вопросы роста температуры приземного воздуха, увеличения содержания углекислого газа в атмосфере и его источников. Здесь мы поговорим об антропогенном и природном вкладах в современное потепление, а также о возможностях прогнозирования дальнейших климатических изменений с помощью математического моделирования.
Климатическая система Земли охватывает атмосферу, океан, сушу, криосферу и биосферу. К характеристикам, описывающим эту комплексную систему, относятся: температура воздуха и морской воды, динамика циркуляции атмосферы и Мирового океана, атмосферные осадки, скорость и направление ветров, частота и сила экстремальных метеорологических явлений, влажность воздуха, почв и других грунтов, состояние снежного и ледового покровов, уровень моря, границы природных зон и др.
Поскольку термин «глобальное потепление» подразумевает лишь приземную температуру воздуха, а изменения происходят во многих компонентах климатической системы (рис. 1), ученые теперь чаще используют термин «изменения климата».
Рис. 1. Климатическая система Земли и некоторые влияющие на нее факторы и взаимосвязи [37]
Естественных факторов, в комплексе влияющих на климат, может быть множество:
А теперь, как оказалось, на климат влияют и разные виды хозяйственной деятельности человека.
Но что из всего этого является основной причиной слишком быстрого современного потепления? Встречается множество научных публикаций, где берется какой—то отдельный фактор и приводятся доказательства того, что именно он и является сейчас основной причиной изменений климата. Поскольку факторов много, то и точек зрения, не совпадающих с наиболее общепринятой, встречается множество.
Главными трудностями в понимании причин климатических изменений являются:
Несомненно, естественные причины всегда вызывали, вызывают и будут вызывать изменения климата на Земле. Однако анализ климатических моделей с учетом различных групп независимых переменных показал, что на современном этапе увеличение концентрации углекислого газа в атмосфере из—за сжигания ископаемого топлива оказывает на наблюдающееся потепление гораздо более серьезное влияние, чем другие факторы.
Оказалось, что лучше всего соответствуют результатам наблюдений те модели, которые учитывают как современные фазы естественной изменчивости климата, так и антропогенные выбросы углекислого газа (рис. 2, а). Если же использовать в качестве входных данных только естественные причины вместе или по отдельности, то современное потепление воспроизвести не удается (рис. 2, б; рис. 3).
Рис. 2. Сопоставление графиков изменений глобальной температуры, полученных по результатам наблюдений и путем расчетов с помощью климатических моделей: а – с учетом и природных, и антропогенных воздействий; б – с учетом только природных воздействий. Серыми вертикальными линиями отмечены моменты достаточно крупных извержений вулканов [6, 37]
Рис. 3. Сопоставление графиков изменений глобальной температуры по результатам наблюдений и моделирования (сверху), а также по результатам моделирования с учетом разных факторов по отдельности (снизу) [54]
Поэтому в научном мире наиболее распространено мнение о том, что в последние 100 с лишним лет с очень большой вероятностью происходит антропогенное усиление роста глобальной температуры, вызванное природыми причинами. Причем распространен вывод, что со второй половины XX века выбросы углекислого газа при сжигании ископаемых углеводородов вносят в потепление основной вклад. Сравнительно небольшой дополнительный вклад имеют и другие виды человеческой деятельности – землепользование, сведение лесов, загрязнение атмосферы другими химическими веществами и пр. (отметим, что выбросы аэрозолей, особенно сульфатных, могут работать в другую сторону, то есть замедлять современное потепление).
Если говорить об обратных связях, то повышение температуры приземного воздуха приводит к еще большему увеличению концентраций углекислого газа и метана за счет их выделения из нагревающихся океанов, грунтов и оттаивающей многолетней мерзлоты, что, в свою очередь, вносит свой вклад в последующее потепление.
Все это может принять слишком опасный для человечества и биосферы характер, если цивилизация действительно необратимо нарушила динамическое равновесие в климатической системе, отлаженное за время развития Земли, тем более что естественные процессы чаще всего бывают циклическими, а влияние человека является нарастающим.
Некоторые ученые высказывают мнение о современных вариациях климата из—за периодических (пульсирующих) изменений светимости Солнца, считая, что мы сейчас живем вблизи пика одного из временных потеплений природного происхождения, после окончания которого в ближайшие десятилетия начнется новая фаза похолодания, которая опять сменится на потепление в начале XXII века. Они объясняют неожиданно высокую сегодняшнюю скорость изменений температуры как левую ветвь возможного краткосрочного рядового «всплеска» на графике.
Эта точка зрения не получила широкой поддержки, однако сопоставление точных графиков наблюдаемых изменений, например, в Арктике, показало, что активность Солнца все—таки оказывала значительное влияние на повышение температуры приземного воздуха с начала XX века до 1930–1940-х годов (и в какой—то степени в 1980–1990-х годах) (рис. 4). Но с 1950-х (и особенно с 1990-х) годов серьезного роста солнечной активности не было и даже началось некоторое ее уменьшение (рис. 5), но именно тогда глобальная температура стала подниматься особенно быстро, то есть антропогенный вклад скорее всего вышел на передний план.
Рис. 4. Графики, показывающие, что изменения температуры воздуха в Арктике до 1990-х годов и особенно до 1950-х годов значимо коррелировали и с солнечной активностью [57] 
Рис. 5. Изменения солнечной активности за последние 400 с лишним лет [54]
Чтобы предсказать, как будет изменяться климат дальше, также разрабатывают модели, математически описывающие взаимодействия между атмосферой, океаном, земной поверхностью, ледниками, солнечным излучением, антропогенными выбросами и другими факторами. Надежность отражения климатической моделью усредненной тенденции климатических изменений на десятки и сотни лет вперед в какой—то степени подтверждается ее способностью правильно их воспроизводить в прошлом и в настоящем.
Какой—то одной идеальной модели на сегодня по—прежнему нет – их используется несколько десятков. И все они показывают, что в ближайшем будущем будет продолжаться увеличение температуры приземного воздуха, количества и неравномерности распределения осадков, испарения и погодных катаклизмов. И все—таки климатическая система Земли является настолько сложной, что всегда будут оставаться сомнения.
Однако первые прогнозы, сделанные на основе моделирования, уже можно проверить. Например, прогнозы моделей конца 1980-х годов, показывавшие значительное потепление к концу 1990-х и в начале 2000-х годов, подтвердились.
Климат и формирующие его факторы – чрезвычайно сложная и постоянно меняющаяся система, находящаяся в динамическом равновесии. Необходимо учитывать все множество сложных прямых и обратных связей, причем только в комплексе и с учетом пространственной и временной изменчивости. Имеющиеся же у ученых сведения пока противоречивы, неполны и в ряде случаев охватывают слишком короткие периоды наблюдений. Известны еще далеко не все причинно—следственные связи, влияющие на климат, поэтому пока нет возможности понять всю систему связаных с ним процессов в полной мере. А ведь небольшое изменение исходных данных, вводимых в модели, может привести к кардинальным изменениям в климатических прогнозах.
Но в любом случае прогнозы необходимы даже при отсутствии 100%-ной уверенности в них, чтобы подготовиться к возможным рискам, которые в целом возрастают при увеличении темпов и масштабов изменений климата.
Часто можно встретить мнение о том, что потепление скоро закончится и наступит похолодание. Действительно, в будущем ожидаются изменения параметров орбиты, углов наклона и прецессии земной оси и т.д., которые в прошлом приводили к ледниковым периодам, но связанное с этим похолодание скорее всего наступит не ранее чем через 2–3 тыс. лет (может быть, даже через 10 или 100 тысяч лет). Сегодня мы живем в период межледниковья, то есть в теплый период, который длится уже около 11,7 тыс. лет. Он, возможно, подходит к концу, но в геологических масштабах времени.
Так что прогнозы, предрекающие глобальное потепление и глобальное похолодание, не противоречат друг другу. Просто скорее всего первое ожидает нас в ближайшие десятки и сотни лет, а второе – через тысячи или десятки тысяч лет.
Поскольку до следующего ледникового периода еще очень далеко, решать проблемы похолодания придется нашим далеким потомкам. Но пока что наблюдается рост средней температуры на планете, а человеческая деятельность его усиливает и при этом, может быть, тормозит или будет тормозить приближение следующего похолодания. Поэтому нам и нашим ближайшим потомкам придется решать проблемы, связанные с потеплением. Однако трудно точно предсказать, насколько долго и резко оно будет продолжаться, как повлияет на нашу жизнь и что нам с этим делать. Но об этом мы поговорим в следующих частях статьи.
наверх
Поделиться
Поделиться
Скопировать ссылку
Оформить подписку