Планета, на которой слишком жарко: все возможные причины катастрофы

За последние несколько лет Антарктида вытеснила Северное полушарие из центра дебатов о будущем изменения климата и нашей биофизической системы из-за (1) обрушения ледников в море и (2) резкого сокращения объемов морского льда.  Эти события повысили научно обоснованный уровень тревоги по поводу будущих климатических и погодных перспектив. Далее следует схематическое изложение основных механизмов, управляющих климатом Земли, включая тревожные тенденции в Антарктиде. Это задает контекст для оценки перспектив замедления глобального потепления и фундаментальной дилеммы, стоящей перед правительствами и народами развивающихся стран.

Начнем с тенденции изменения средней глобальной температуры с 1850 по 1900 год. В климатическом сообществе этот период принято называть «доиндустриальным», а его средняя температура принимается за базовую для измерения роста температуры с тех пор. Это вводит в заблуждение, поскольку 1850-1900 гг. приходятся на Малый ледниковый период, когда температура была аномально низкой. Принятие этого периода за базовый, как правило, преувеличивает «аномальность» нынешних высоких температур. Тысячу лет назад, во время «Средневекового теплого периода», глобальная температура была близка к сегодняшней. Глобальная температура медленно росла с 1900 по 1980 год и довольно быстро после 1980 года. Каждое десятилетие, начиная с 1980-х годов, было самым жарким за всю историю наблюдений. В период с 2013 по 2022 год краткосрочная тенденция выровнялась.  Большинство климатологов называют это «паузой» или «хиатусом» и уверены, что долгосрочная тенденция к росту возобновилась.

Определяющие факторы климата

Климатическая система Земли управляется двумя основными механизмами.  Первый механизм – это несколько циклов Миланковича (М), которые относятся к солнечной системе Земли, когда она вращается, колеблется и наклоняется вокруг Солнца, изменяя количество радиации, попадающей на Землю и ее регионы (Руддиман 2014).

Механизм Миланковича является внешним. Второй климатический механизм – внутренний, связанный с влиянием температуры на две турбулентные жидкости Земли: воду и воздух. Это – термостатическое влияние: когда становится слишком жарко, климат охлаждается, и наоборот. История температуры за последние миллионы лет демонстрирует удивительно устойчивую термостатическую модель: когда температура достигает примерно одного-двух градусов по Цельсию выше нынешнего среднего значения, наступает глобальное похолодание, а когда она достигает примерно четырех градусов по Цельсию ниже нынешнего среднего значения, наступает глобальное потепление (Линдзен 2018).

Одним словом, на температуру влияют как внешние М-циклы, так и внутренняя термостатическая климатическая система Земли. В последнее время появился третий температурный механизм – «парниковый» эффект от чрезмерного повышения плотности парниковых газов (ПГ) в атмосфере в результате деятельности человека. Значительная часть литературы по изменению климата предполагает, что это единственный подходящий механизм, объясняющий быстрое повышение глобальной температуры с 1980 года. Мы согласны с тем, что парниковый эффект в настоящее время является основной причиной повышения температуры. Но мы не можем быть уверены в том, что глобальная температура будет продолжать неограниченно расти до тех пор, пока запасы ПГ не стабилизируются или не снизятся.  Этот прогноз игнорирует сложный термостатический механизм климатической системы, который реагирует на повышение температуры и может привести к ее понижению в будущем.   Термостатический эффект будет взаимодействовать с М-циклами, которые в настоящее время находятся в фазе легкого охлаждения, усиливая термостатический эффект, противостоящий эффекту потепления, вызванному ПГ. Чтобы понять, что такое термостатический механизм и как он может привести к снижению температуры, нам нужно начать с изображения климатической системы Земли, состоящей из двух турбулентных жидкостей, взаимодействующих друг с другом: воды и воздуха, которые по-разному нагреваются и охлаждаются Солнцем.

Вода

Вода бывает в трех фазах: жидкая, твердая и газообразная. Одно из самых важных водных течений – так называемая «Глобальная конвейерная лента» (ГКЛ). Она течет неравномерными кругами по океанам: в Атлантическом океане почти от одного полюса до другого, а в северной части – между Северной Америкой и Европой. Течение ускоряется и замедляется на протяжении веков. В среднем молекуле воды требуется около тысячи лет, чтобы обойти весь круг.

За последние 50 лет океаны поглотили более 90 процентов избыточного тепла, вызванного деятельностью человека (Коалиция по вопросам Антарктики и Южного океана). Гольфстрим и Североатлантический участок как части ГКЛ переносят огромное количество тепла, эквивалентное миллиону ядерных реакторов, в Северную Европу. Повышение температуры в полярных регионах может вызвать мощный приток пресной воды в результате увеличения количества дождей и таяния ледников, что приведет к замедлению и охлаждению ГКЛ, а также к существенному охлаждению атмосферы в высоких широтах на севере и юге.

Лед 

Отчасти потому, что тепло перетекает в холод, а не наоборот, полярные регионы нагреваются быстрее, чем любой другой крупный регион на земном шаре. За последние несколько лет объем антарктического морского льда сократился на 40%. Это приводит к потере регионального альбедо, или белизны – степени отражения излучения обратно в космос, что усиливает потепление. Таяние ледников ускоряется в обоих полярных регионах, включая гигантские ледники в Восточной Антарктиде, которые ранее считались стабильными. Это может привести к резкому повышению уровня океана на десятки метров.  Данный механизм затем способствует возможному замедлению и охлаждению ГКЛ, о котором мы только что говорили (Коалиция по вопросам Антарктики и Южного океана).

Водяной пар и дождь

По мере повышения температуры океаны испаряют все больше водяного пара в атмосферу, где он выступает в качестве самого мощного парникового газа. Бо́льшая часть тропиков уже достигла точки насыщения водяным паром, что усиливает дожди и наводнения. Водяной пар проникает в более холодные регионы, повышая температуру, вызывая дожди, наводнения и снег.

Будущее

Стивен Кунин назвал свою книгу о климатологии «Неопределённость» (2021). С учетом всех «неопределенностей» мы все же считаем, что можно сделать некоторые общие выводы о вероятном будущем. Если верить истории климатических циклов за последние миллионы лет, глобальная температура будет расти до тех пор, пока количество ПГ в атмосфере продолжит увеличиваться, вплоть до того момента, когда совокупность термостатических механизмов и М-циклов замедлит этот рост и обратит его вспять. Это вполне может начаться, когда температура будет всего на один-два градуса выше нынешней. Переход будет сопровождаться более суровой погодой, быстрым подъемом океанов, значительными изменениями региональных климатических условий (Линдзен 2018).

Мы уверены в направлении тенденций изменения этих климатических факторов, но не уверены в сроках. Размышляя о климатических изменениях, необходимо увязывать десятилетия с веками и тысячелетиями. Но, обсуждая будущее, мы, как правило, фокусируемся на ближайших десятилетиях, а на таком микроскопическом уровне сосредоточиться сложно. Сейчас можно лишь утверждать, что тенденции к потеплению сохранятся в ближайшем будущем, но насколько именно, мы сказать не можем. Вывод заключается в том, что человечеству необходимо сократить выбросы ПГ в максимальном объеме и в минимальные сроки, насколько это возможно в разумных пределах.

Из этого вытекает фундаментальная дилемма развития. В ближайшие несколько десятилетий Земля не сможет поддержать Южную Азию и Африку южнее Сахары, достигших ресурсоемкости современного Китая, не говоря уже о среднем западном уровне. Правительства многих развивающихся стран уже с трудом изыскивают средства даже на базовые государственные услуги, не говоря уже о постепенном выведении из эксплуатации существующих ресурсоемких предприятий, работающих на ископаемом топливе, и замене их на возобновляемые источники энергии. Давление на уже богатые страны с целью значительного увеличения финансирования возобновляемых источников энергии и адаптации к климату в развивающихся странах будет только нарастать. Однако в большинстве богатых стран темпы роста уже близки к нулю, и они отказываются брать на себя обязательства по финансированию энергетического перехода в развивающихся странах.

Но прежде, чем поддаваться апокалиптическим настроениям, отметим, что, по прогнозам Международного энергетического агентства (МЭИ), спрос на три вида ископаемого топлива, исходя только из сегодняшних политических установок правительств по всему миру, даже без новой климатической политики, достигнет пика еще до конца этого десятилетия (МЭИ, 2023). Это означает, что человеческая система замедления изменения климата, вероятно, будет достаточно эффективной в торможении роста и последующего ускорения снижения выбросов парниковых газов. Ускорение сокращения выбросов ПГ приведет к замедлению роста температуры. Замедлению роста температуры будет способствовать и естественная система термостатического контроля климата в сочетании с нынешней фазой охлаждения М-циклов.  Такая комбинация может существенно замедлить глобальное потепление – и облегчить стремительный переход к глобальному похолоданию.

Ссылки

– Antarctic and Southern Ocean Coalition, n.d., “Heating oceans”, Heating Oceans – Antarctic and Southern Ocean Coalition International Energy Agency, 2023, World Energy Outlook 2023, October

– Koonin, Steve, 2021, Unsettled: What the Climate  Science Tells Us, What It Doesn’t, and Why It Matters, BenBella Books

– Lindzen, Richard, 2018, “Global warming for the two cultures”, https://wattsupwiththat.com/2018/10/09/richard-lindzen-lecture-at-gwpf-global-warming-for-the-two-cultures/

– Ruddiman, William F., 2014, Earth’s Climate Past, Present and Future, 3 rd edition, W. H. Freeman and Company

– Seckler, David, 2024, An Essay on Global Warming and Cooling: Second Edition, at gwc-08-24-2022 (5).docx

– Wade, Robert, 2021,  “What is the harm in forecasting catastrophe from man-made global warming?”  Global Policy, July 22 at https://www.globalpolicyjournal.com/blog/22/07/2021/what-harm-forecasting-catastrophe-due-man-made-global-warming