В 2015 году уровень двуокиси углерода в атмосфере рос быстрее, чем в любой период из последних 55 миллионов лет. С марта 2016-го по март 2017-го уровень углекислого газа в районе погодной обсерватории Мауна-Лоа вырос на 0,000235 процента и достиг 0,040718 процента. На самом деле ситуация еще хуже: в апреле прошлого года содержание углекислого газа в атмосфере составило 0,040742 процента, и в текущем месяце этот рекорд может быть превзойден. 2016 год стал самым теплым за всю историю наблюдений. В 2017-м, вероятно, ситуация только ухудшится. В причинах и последствиях глобального потепления разбиралась «Лента.ру».

Уровень углекислого газа в атмосфере планеты с эпохи плиоцена (от 5,3 до 2,6 миллиона лет назад), когда уровень моря был на 25 метров выше, чем в настоящее время, никогда не превосходил 0,04 процента. Глобальное изменение климата стало привлекать внимание ученых только последние полвека, политическая активность в этом направлении началась еще позже — примерно 25 лет назад.

Человек начал оказывать заметное влияние на химический состав атмосферы примерно семь тысяч лет назад. С тех пор и до XVIII века содержание углекислого газа в атмосфере выросло на 0,002-0,0025 процента, прежде всего из-за подсечно-огневого земледелия. За последние пять тысяч лет незначительно увеличилось содержание в атмосфере метана, являющегося, наряду с двуокисью углерода, основным парниковым газом.

Все это вплоть до последней трети XVIII века, когда уровень диоксида углерода в атмосфере составлял 0,028 процента, не приводило к увеличению глобальной температуры. Но с началом промышленной революции уровень углекислого газа в атмосфере планеты начал резко расти, и ситуация кардинально изменилась. Ученые утверждают, что в XVIII веке наступил антропоцен — новая геологическая эпоха в истории Земли, которая пришла на смену голоцену — эпохе, отмеченной исчезновением плейстоценовой экосистемы, в частности, вымиранием мамонтов.

За последние 200 лет деятельность человека привела к выбросам в атмосферу более 600 миллиардов тонн углерода. В масштабах всей атмосферы это привело к росту содержания в ней углекислого газа примерно на 0,012 процента и спровоцировало увеличение средней глобальной температуры воздуха на один градус Цельсия (на 1,5 градуса — на континентах). Данные числа могут показаться небольшими, однако это не так: изменения температуры на один градус Цельсия достаточно, чтобы спровоцировать природные катаклизмы, которые могут привести в результате к массовому голоду.

Вероятно, именно климатический оптимум, достигнутый примерно семь тысяч лет назад, способствовал появлению городов и расширению присутствия современного человека в Европе и Азии. В настоящее время глобальная среднегодовая температура на планете должна была бы показывать долгосрочную тенденцию к снижению. Наблюдения показывают, что этого не происходит — из-за антропогенного фактора.

Первым свидетельством антропогенного влияния на климат планеты стал график Килинга, демонстрирующий уверенный рост концентрации диоксида углерода в атмосфере за последние полвека. Простые оценки выбросов парниковых газов, производимых при сжигании углеводородов человеком, позволяют назвать его виновником глобального потепления. За последние два века тенденция особенно заметна при усреднении глобальных температурах за несколько, а не одно десятилетие. При таком подходе становится ясно, почему климатологов обеспокоила пятнадцатилетняя пауза в глобальном потеплении, наблюдавшаяся в 1998-2013 годах, когда практически не росла среднегодовая температура. Специалисты нашли этому объяснение. По их мнению, в это время прогревалась не поверхность Мирового океана (на глубину нескольких сотен метров), а его толща. Вероятно, подобные процессы происходят с периодичностью в несколько десятилетий и дают знать о себе в силе и продолжительности Эль-Ниньо.

Еще хуже ситуация с вулканами. При извержениях вместе с углекислым газом в стратосферу попадает диоксид серы, который отражает солнечный свет и тем самым охлаждает планету. Фактически вулканизм больше способствует охлаждению, а не нагреванию планеты, но лишь в перспективе до двух лет. В атмосфере диоксид серы превращается в серную кислоту, которая разрушает озон и формирует кислотные дожди, тогда как углекислый газ не разрушается сотни лет.

По мере потепления вулканическому пеплу все труднее достигнуть стратосферы, из-за чего диоксид серы не выйдет за пределы тропосферы — приповерхностного слоя (высотой до 20 километров) газовой оболочки планеты, и в течение нескольких дней после извержения вулкана он выпадет на землю в виде кислотных дождей. Связано это с несколькими причинами: расслоением тропосферы (это уже сегодня наблюдается в тропиках), увеличением ее толщины и, как следствие, повышением нижней границы стратосферы.

Эмпирические данные и климатические модели подтверждают реальность глобального потепления. Так, в 2016 году рекордные температуры были отмечены в Таиланде (Мэхонгсон, 18 апреля, плюс 44,6 градуса Цельсия) и Индии (Фалоди, 19 мая, плюс 51 градус). Хуже всего ситуация на Ближнем Востоке и в Северной Африке: Кувейте (Митриб, 21 июля, плюс 54 градуса — самый высокий показатель в Азии за всю историю наблюдений), Ираке (Басра, 22 июля, 53,9 градуса) и Иране (Дехлоран, 22 июля, плюс 53 градусов). В Европе самая неблагоприятная ситуация складывается для Испании.

Эти наблюдения находят подтверждение в компьютерных симуляциях, согласно которым часть Ближнего Востока и Северной Африки к 2050 году станет непригодной для жизни, что приведет к массовым миграциям населения с этих территорий (частично эти явления наблюдаются уже сегодня). К 2050 году на этих территориях летние дневные температуры будут достигать 46 градусов Цельсия, средняя летняя температура ночью — не ниже 30 градусов (в оптимистичном прогнозе). Чрезвычайно жарких дней ожидается в регионе в пять раз больше, чем сегодня (80 вместо 16). К концу текущего столетия температура самых жарких летних дней может достичь 50 градусов, а их число вырасти до 118-200 суток (в зависимости от климатической модели).

В другом исследовании отмечается, что в период между 2071 и 2100 годами температура мокрого термометра в некоторых регионах Персидского залива, таких как Катар, ОАЭ и Иран, достигнет 35 градусов Цельсия. В зону риска попадают, в частности, Дубаи, Доха и Абу-Даби. Уже сегодня среднегодовые температуры в этих и других населенных пунктах близки к критическим значениям. Тело человека способно адаптироваться к перепадам при при температуре мокрого термометра, не превышающей 35 градусов Цельсия. Это значение определяет порог живучести человеческого организма. Большинство людей пребывание в условиях более высокой температуры в течение нескольких часов может привести к перегреванию и смерти.

Культурные, социальные и экономические последствия глобального потепления очевидны. Вероятно, в будущем станет невозможен хадж в Мекку — этот культовый для мусульман объект ежегодно посещают более двух миллионов человек. Большую часть времени паломники находятся под открытым небом. Из-за нехватки воды ВВП стран может к 2050 году сократиться на 14 процентов. Прогноз ученых справедлив в том случае, если страны Ближнего Востока не добьются повышения уровня осадков в регионе, например, созданием облаков или возведением горы.

Не менее остро стоит проблема глобального потепления для Черной Африки. Государства, расположенные в Сахаре и ниже пояса Сахеля, нехватка пресной воды может привести к 2050 году к падению ВВП на 11 процентов. Не исключено, что подобные глобальные изменения приведут к тому, что в данных регионах зима будет напоминать лето, на смену которому придет чрезвычайно неблагоприятный для жизни человека сезон.

К счастью, Россию входит в число стран, которые, скорее всего, выиграют от глобального потепления. Большая часть населения страны живет в европейской части, где глобальное потепление должно привести к удлинению летнего сезона и смещению границ пригодных для сельского хозяйства земель на север. Также увеличится навигация на Северном морском пути. С другой стороны, более 60 процентов России приходится на зону вечной мерзлоты — на этих территориях участятся наводнения, они могут сильно пострадать от глобального потепления.

Не вызывает сомнения тот факт, что ландшафты Сибири кардинально изменятся: почва оттает, просядет и наполнится водой. Со временем, вероятно, определяющая роль в этих процессах перейдет от роста среднегодовых температур к увеличению количества осадков. В самом негативном сценарии огромные территории нынешней вечной мерзлоты могут превратиться в глубокие болота. Деградация этих территорий наблюдается уже сейчас.

Широко известные ямальские воронки — один из примеров отрицательных форм рельефа, вызванных глобальным потеплением. Уже образовалось более десяти таких углублений диаметром и глубиной в несколько десятков метров. Это так называемые воронки газового выброса, возникающие из-за разрушения газогидратов — высвобождения содержащегося в верхних слоях вечной мерзлоты газа.

Однако не все однозначно. Мерзлота на большинстве территорий Сибири не протаивала сотни тысяч лет. Более того, в Сибири в течение двух миллионов лет успешно существовала плейстоценовая экосистема. На сравнительно небольшом участке одновременно могли уживаться один мамонт, пять бизонов, шесть лошадей и десять оленей. Столь высокая плотность крупных животных предполагает, что тундростепи были преимущественно покрыты необходимыми для активного выпаса травами, а не болотами.

Маловероятно, чтобы мамонты, бизоны, лошади и олени были жителями болот, как выходит в результате климатического моделирования. Это противоречие является одним из недостатков, свойственных климатическим симуляциям.

* * *

Современные климатические модели учитывают множество параметров, связанных между собой и меняющихся с течением времени. Влияние вулканизма, паузы в глобальном потеплении, мамонтовые экосистемы — типичные примеры взаимосвязанных явлений. Практически невозможно установить точный вид зависимости одних параметров от других, в связи с чем ученым приходиться пренебрегать некоторыми связями или параметрами по сравнению с другими. Это приводит к допущениям, которые могут работать в одном случае, но фактически будут ошибкой в другом.

Кроме того, некоторые климатические модели оказываются чувствительными к изменению начальных условий: небольшое изменение вводимых параметров приводит после симуляции (выполняемой, как правило, на суперкомпьютере) к принципиальному изменению выходных параметров. С математической точки зрения это означает, что климатическая модель является типичной хаотической системой. С физической точки зрения описание системы таким способом приводит к невозможности надежных количественных прогнозов — явление можно исследовать лишь на качественном уровне. При таком подходе ученым ничего не остается, кроме как полагаться на наблюдения и попытки построить линейные, но ограниченные в своей применимости климатические модели.

Андрей Борисов