Суть проблемы изменения климата в последние десятилетия
Нам нужно выделить всего пять шагов, или базовых понятий.
Первое базовое понятие: проблема кроется в изменении химического состава атмосферы, а не в росте температуры. То, что мы видим на градуснике, – это лишь «симптом болезни», одно из ее проявлений. Теплые дни, снег, выпадающий только в январе, наводнения и засухи бывали и раньше – и при Пушкине, и когда викинги более 1000 лет назад открыли «зеленую землю» – Гренландию.
Но… никогда в истории человечества не было ни столь большой концентрации СО2 в атмосфере, ни столь резкого ее роста, как мы видим с 60-80-х годов прошлого века. Это совершенно точно доказано прямыми измерениями состава пузырьков воздуха, вмерзших в лед в Антарктиде и сохранившихся в неприкосновенности с древних времен. Ученые «добурились» до глубины, соответствующей отметке около 800 тыс. лет назад: здесь виден каждый год, четко прослеживается последовательность ледниковых периодов (они вызваны астрономическими причинами, и следующий ожидается через несколько десятков тысяч лет). Кстати, по изотопному анализу ученые «восстановили» и температуру прошлого – действительно, временами на нашей планете было теплее, чем сейчас.
По записям температуры почти ничего нельзя сказать о нынешнем изменении климата – подобно тому, как, наблюдая у больного только «кашель», нельзя понять, что это – простуда, бронхит или туберкулез. Здесь у нас Земля – больной, а температура в вашем городе – кашель.
В 30-е годы, во время экспедиции «Челюскина», в Арктике тоже было гораздо теплее, чем в ХХ веке в целом. Но «палочек Коха», вызывающих туберкулез не было. Роста концентрации СО2, в атмосфере не наблюдалось, а был равномерный прогрев всего столба атмосферы. Это видно по данным запусков воздушных шаров: наша «лампочка» – Солнце – грела сильнее. Сейчас прогрев отмечается только в тропосфере (под «парником»), а выше, в стратосфере, идет охлаждение. Об этом, в частности, свидетельствует самый длинный в мире ряд наблюдений за стратосферой, который ведут ученые из Института физики атмосферы РАН в обсерватории в Звенигороде, недалеко от Москвы.
Поэтому все «бытовые» наблюдения и приметы, обработка рядов наблюдений за температурой за ХХ век не работают. Споры о том, верно ли представлены ряды температуры, или какие-то «английские ученые их подправили», просто беспредметны, они вообще не относятся к сути проблемы.
Примерно с 80-х годов заработал новый климатический фактор: проявилась серьезная болезнь – «туберкулез», и судить, когда она пройдет, по опыту предыдущих «бронхитов» нельзя.
Увы, концентрация СО2 в атмосфере, в том числе и в вашем городе, неумолимо растет каждый год: и в холодный, и в теплый… Конечно, на нее накладывается сезонный ход – леса и другие экосистемы растут и дышат. Концентрация СО2 легко измеряется, и ряды наблюдений имеются примерно на 300 станциях по всему миру. В России детальные наблюдения ведутся на станции Териберка на Кольском полуострове. Но место в данном случае не важно: СО2 хорошо перемешивается в атмосфере, и рост концентрации практически одинаков по всему миру. Глобальный Эффект – рост концентрации СО2 в вашем городе или в России в целом – зависит не от наших выбросов, а от выбросов во всем мире.
Концентрация СО2 в атмосфере Земли в последние 10 000 лет
Концентрация СО2 на станции Териберка за последние 20 лет
1 - данные измерений (сезонный ход);
2- сглаженный ход концентраций
3 - многолетний тренд
Источник: «Оценочный доклад об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации». Росгидромет. 2008 г., том 1, стр. 90-91. www.climate2008.igce.ru.
Второе базовое понятие: усиление человеком парникового эффекта. Парниковый эффект – относительно простое и хорошо изученное физическое явление. Молекулы водяного пара, углекислого газа и метана поглощают длинноволновое излучение Земли и переизлучают его во все стороны – так же, как это делает полиэтиленовая пленка над грядками. Без этого эффекта не было бы жизни на Земле, средняя температура была бы не +14, а -19°С. Еще в середине ХIX века было дано достаточно детальное описание парникового эффекта. Академик Михаил Будыко предсказывал его резкое антропогенное усиление, и в 80-е годы даже докладывал об этом на Политбюро ЦК КПСС. Но тогда это была скорее теория, чем практика.
Именно человек за какие-то 40 лет повысил концентрацию СО2 в атмосфере более чем на треть, и стремительно наращивает свое влияние. Как ему это удается? Ведь биота дышит, потоки СО2 между наземными экосистемами, атмосферой и океаном огромны – примерно в 30 раз больше, чем поток СО2 от сжигания ископаемого топлива. Как же можно утверждать, что виноват человек? Увы, на это однозначно указывает изотопный и корреляционный анализ. Тот СО2, которым «прирастает» атмосфера, имеет изотопный состав, характерный для сжигания угля, нефти и газа.
Что первично, а что вторично – рост концентрации СО2 или рост температуры? Действительно, более теплый климат может приводить к более активному росту биоты и большему поступлению СО2 в атмосферу. Так уже было в прошлом. Но теперь последовательность действующих факторов иная: сначала меняется концентрация СО2, а за ней следует повышение температуры.
Кроме этого человек ответственен и за рост концентрации в атмосфере других парниковых газов: метана, закиси азота. Есть и другие воздействия человека на климат – например, выбросы сажи (черный снег тает гораздо быстрее белого); загрязнение воздуха в городах, которое задерживает солнечный свет и т.п. Но наиболее сильный эффект – рост концентрации СО2.
Куда девается СО2? Примерно половина (55-60%) СО2 просто накапливается в атмосфере, а несколько меньше половины поглощается океаном и в конечном счете в виде СаСО3 осаждается на дне в виде скелетиков морских организмов. Сможет ли океан и дальше поглощать СО2 в той же пропорции в будущем и «превращать» углерод, накопленный в угле, в скелетики морских организмов на океанском дне? Ответ не очевиден: процесс поглощения СО2 сложен и нелинеен, кислотность океана уже сместилась в сторону увеличения, и дальнейшую реакцию фитопланктона, основы жизни в океане, предсказать пока невозможно. Ученые говорят одно: в самом ближайшем будущем резкие изменения маловероятны, и, значит, если человечество сможет обуздать рост выбросов парниковых газов в атмосферу в ближайшие десятилетия, то риск катастрофических явлений будет минимален.
Итак, каждый год человек усиливает парниковый эффект – все больше энергии остается «под пленкой». Ученые говорят о росте глобальной температуры приземного слоя воздуха: с доиндустриальной эпохи, когда человек начал сжигать каменный уголь, накопилось уже 0,8°С. Средняя температура сегодня уже не 13,7°С, как в 1850 году, а 14,5 0 С. При этом почти весь рост приходится на последние 30-40 лет.
Почему же тогда в вашем городе не теплеет каждый год? Во-первых, энергия – это не только температура воздуха, но и океанские течения, и температура воды, и кинетическая энергия воздушных масс и т.п. Во-вторых, речь идет о всей планете, поэтому наиболее четкие тенденции видны на большой территории.
Источник: «Доклад об особенностях климата на территории Российской Федерации за 2009 год», Москва, 2010, Росгидромет. www.meteorf.ru
Например, для России в целом медленное, но неуклонное потепление – это общая тенденция, проявляющаяся гораздо лучше, чем в отдельном регионе. Как правило, если где-то холоднее нормы (тенденция не проявляется), как зимой 2009-2010 гг. на Европейской части России, то где-то еще более «жарко» и тенденция потепления особенно сильно выражена. Той же зимой был побит рекорд февральской «жары» на полюсе холода в Оймяконе: было всего -15,3°С, а на Олимпиаде в Ванкувере не хватало ни снега, ни холода. Подобные «качели» стали обычным делом. Росгидромет в указанном выше докладе специально подчеркивает, что холодная зима 2010 года не является сменой тенденции.
Третье базовое понятие: мы должны четко понимать, о каком временном промежутке мы говорим.
В ближайшие десятилетия антропогенное усиление парникового эффекта будет гораздо сильнее воздействовать на климат Земли, чем все остальные факторы вместе взятые. Ученые проанализировали все мыслимые факторы и пришли к твердому выводу, что во временном масштабе десятков лет человек, увы, сильнее природы: сейчас изменение климата зависит от нас.
Если взять масштаб года, то очень многое зависит от извержений вулканов, впрочем, только таких, когда в верхние слои атмосферы попадает много пепла, экранирующего солнечное излучение. Поэтому утверждение «человек бессилен перед извержениями вулканов» верно, но только во время извержения. После извержений рост парникового эффекта тормозится на 1-3 года, но потом аэрозольные частицы оседают, и все идет по-прежнему. Этот эффект хорошо воспроизводится на моделях климата Земли, он хорошо понятен ученым, но никто ведь не может ни прогнозировать сильные извержения, ни вызывать их по нашему желанию.
Если взять больший масштаб – сотни, тысячи или десятки тысяч лет, то астрономические причины, изменение солнечной активности и т.д. и т.п. будут играть главную роль, и наши далекие потомки смогут забыть про странный «пупырь» на кривых концентрации СО2 в атмосфере и графиках температуры, если только этот взлет не приведет к необратимым потерям в экосистемах.
Часто встречается утверждение «не потепление, а похолодание». Это верно в масштабе десятков тысяч лет, мы действительно идем к новому ледниковому периоду. Но для ближайших десятилетий это не играет никакой роли. Здесь главный фактор другой, и российские ученые совершенно определенно выражают свое мнение.
Имеется количественная оценка вклада человека в текущее изменение климата. В 2009 году вышел основополагающий двухтомный труд российских ученых, где приняли участие все профильные институты Росгидромета и РАН>*1. Увы, доклад был издан крайне небольшим тиражом и остался вне внимания СМИ. Поэтому процитируем два принципиально важных вывода: «крайне маловероятно (<5%), что изменения климата, наблюдавшиеся за последние 50 лет, происходили без внешнего воздействия; с высокой степенью вероятности (>90%) можно утверждать, что наблюдаемое увеличение концентраций антропогенных парниковых газов обусловливает большую часть глобального потепления, начиная с середины XX века».
Никто не говорит о 100% влиянии, но разве 90% недостаточно для того, чтобы осознать серьезность проблемы и начать предпринимать меры? «Меры против чего?» – спросите вы. Конечно, не против средних температур и мизерного глобального потепления. Оно – лишь условный индикатор процесса, своего рода «средняя температура по больнице». Наш «больной» страдает от другого.
Четвертое базовое понятие: дело не в средних температурах, а в опасных гидрометеорологических явлениях.
Основным вредом и основной угрозой для природы и человека является не потепление (оно очень мало), а изменение, точнее разбалансировка, климата. Климатическая система – это сложный «организм», имеющий собственные законы и внутренние колебательные процессы: циклоны и антициклоны, засухи и наводнения, муссоны и сезоны дождей и т.д. и т.п. Если «толкнуть» – закачать больше энергии в любую сложную систему, что она начнет делать? Сдвинется немного (это небольшое глобальное потепление), но колебаться начнет гораздо сильнее. Это мы и видим: погода стала гораздо более неустойчивой.
Росгидромет давно фиксирует рост опасных гидрометеорологических явлений: к ним относятся штормовые ветра, сильные дожди, снегопады, аномальная жара и аномальный холод и т.д. и т.п. За последние 15 лет их число выросло вдвое: примерно с 150-200 до 300-400 явлений в год на территории России в целом.
Гораздо более корректно говорить не о потеплении (как глобальной краткосрочной тенденции) или похолодании (как тенденции будущих тысячелетий), а о разбалансе климата, ведь мы наблюдаем 5-10-кратные «скачки» температуры.
Рост числа опасных гидрометеорологических явлений (синие столбики) и число явлений, которые не были предусмотрены в прогнозах (красные столбики)
Источник: «Доклад об особенностях климата на территории Российской Федерации за 2009 год», Москва, 2010, Росгидромет. www.meteorf.ru
Но здесь, между ростом средних температур и ростом опасных явлений, проходит «рубеж» точных научных знаний. Научный консенсус охватывает только рост средних по планете температур. Пока точно не известно, как пересчитать рост средней температуры в рост числа и силы стихийных бедствий, то есть в собственно ущерб. Для каких-то эффектов, например, для роста уровня мирового океана такие расчеты есть. Где-то ученые уже прослеживают полуколичественные причинно-следственные связи. Есть оценки для мира в целом, для ряда регионов, но детальных и доказанных цифр в большинстве случаев пока нет.
То есть нерешенного и разногласий в климатической науке, как всегда, много, но они не касаются причин нынешнего изменения климата: это уже вопросы следующего уровня детализации проблемы. Уровень «человек или нет» пройден, и ответ однозначный – «человек».
Пятое, заключительное, понятие: опасно не нынешнее, еще относительно слабое, изменение климата, а то, что будет через 20-50 лет. Как показано выше, число опасных гидрологических явлений за последние 15 лет выросло в России в 2 раза, а по прогнозу Росгидромета вырастет еще вдвое, но уже за 10 лет. Лавинообразное нарастание «необычной» погоды, штормовых ветров, сильных осадков, наводнений и засух, а также понимание причин и неизбежности ущерба – именно это и тревожит экологов.
«Матушка природа» ко всему может приспособиться, но нужно время, процессы должны быть не очень быстрыми, иначе потерь не избежать. Плавность означает, что человечество должно замедлить рост выбросов парниковых газов, а потом постепенно их снижать. Ученые уже дали ответ об относительно безопасном уровне выбросов и необходимых действиях: к середине XXI века глобальные выбросы парниковых газов надо снизить в 2 раза от уровня 1990 года.
Подводя итог можно сказать, что наших знаний уже достаточно, чтобы более активно предпринимать превентивные меры, совпадающие с приоритетами национального развития. Но недостаточно знаний для того, чтобы снижение выбросов стало приоритетом перед целями социально-экономического развития.
Конечно, страны стараются руководствоваться принципом предосторожности: нужно действовать так, чтобы даже в худшем случае наиболее сильных изменений климата не понести большого ущерба. А, значит, надо готовиться и к дорогостоящим мерам адаптации, и к возможным принудительным и жестким мерам по снижению выбросов, если мировое сообщество поймет, что иначе будет еще хуже – грозят катастрофические потери. Но, как показала прошедшая в декабре 2009 года конференция ООН по климату в Копенгагене, этот принцип хорошо понимаеют министры экологии и чрезвычайных ситуаций, но не всегда понимают министры финансов и экономики.
В заключение, несколько слов о тезисе «Спорят ученые».
Перед конференцией в Копенгагене на телевидении и в прессе мы видели беспрецедентную атаку на климатическую науку. Все неблаговидные факты, все разногласия между учеными тщательно подбирались и были «случайно» выброшены во второй половине 2009 года. Такое «совпадение» уже характеризует авторов публикаций.
Принципиально важно указать, что имеется в виду под научным сообществом. Сложилась парадоксальная вещь: если о ракетной технике или методах лечения опасных болезней никто не решается судить самостоятельно (всем понятно, что это сложно, для профессионалов), то о погоде берется судить каждый, не осознавая, сколь сложен и специфичен вопрос. Тут нужно быть не просто образованным человеком, а профессионалом.
Характерны результаты опроса, проведенного в 2008 году среди ученых в области естественных наук,*2 в основном из США и Канады, при этом степень доктора наук имели 90% респондентов. Им задали 2 вопроса: 1) считаете ли вы, что идет глобальное потепление?; и 2) считаете ли вы, что деятельность человека – значительный фактор в росте температуры? «Да» ответили 90% и 82% на первый и второй вопросы, соответственно. Но… выяснилась принципиально важная деталь: процент сильно зависит от области естественных наук и от того, печатается ли сейчас данный ученый в научной прессе, то есть работает ли активно или уже отошел от дел и живет прошлыми заслугами.
Особенно сильно различаются ответы на второй вопрос: так, утвердительно на него ответили лишь 47% геологов. А вот среди климатологов и всех тех ученых, кто работает активно, положительно ответили 88-90% респондентов. Среди профессионалов в области изменений климата, регулярно публикующихся в научной печати, ответ «да» дали 97,4%. Это резко контрастирует с опросом Института Гэллапа, в ходе которого только 58% жителей США согласились с большой ролью человека в происходящих изменениях*3.
Таким образом, профессиональное сообщество не расколото. Но оно оперирует строгими терминами вероятности, что малоинтересно СМИ, где популярностью пользуются либо «страшилки», либо отрицание влияния человека. Ученые предпочитают игнорировать газетные «утки» и нелепые утверждения, что потепление – искусственный эффект, вызванный расположением метеостанций в городах («островах тепла») или уменьшением их числа в северных широтах. Очевидно, что все подобные «эффекты» учтены при анализе данных и имеют хождение только в среде несведущих журналистов и откровенных лоббистов «грязного» бизнеса, препятствующих ускоренному внедрению новых технологий.
© А.О. Кокорин
Кокорин Алексей Олегович, родился в Москве в 1958 году. В 1981 году с отличием закончил Физический ф-т МГУ, там же в 1984 г. защитил кандидатскую диссертацию по специальности «Геофизика» (к.ф.-м.н., газообмен СО2), затем 15 лет работал в ИГКЭ – Институте глобального климата и экологии (до 1991 г., ЛАМ – Лаборатория мониторинга) Росгидромета и РАН. Автор более 100 научных работ по проблеме изменения климата и смежным вопросам. С 2000 г. – руководитель программы «Климат и энергетика» WWF России, включающей популяризацию экологических знаний, проекты по проблеме изменения климата и активное участие в международных переговорах. Участвовал в подготовке большого числа международных и российских работ по климатической тематике.
*1 «Оценочный доклад об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации». Росгидромет. 2008 г. www.climate2008.igce.ru
*2 Doran P.T. and M.K. Zimmerman. Examining of Scientific Consensus on Climate Change. EOS, Climate Change, v. 90. No. 3, 20 January 2009.