6.1.2.Парниковый эффект

Научно-технический прогресс вызвал многие последствия, которые относят к экологическим. Сложилось обоснованное мнение о том, что последствием прогресса является деформация окружающей среды. Прежде всего это было замечено в отношении увеличения концентраций так называемых малых газов в атмосфере. Темпы их ежегодного прироста составляют диоксида углерода — 0,5%, метана — 0,9, оксидов азота 0,25, хлорруглеводородрв — 4%.

Тенденция роста концентрации малых газов особенно резко проявилась в середине XX века. Сравнения стали возможны благодаря анализу палеотемператур. Основой для их определения служит анализ соотношения стабильных изотопов во льду. Анализ ледяных кернов в Антарктиде позволил установить характерную тенденцию роста. Сейчас их роль парниковом эффекте не вызывает сомнений.

Парниковый эффект — это удержание значительной части тепловой Солнца у земной поверхности.

Понятие парникового эффекта вначале появилось в физике. Оно сформулировано Тиндаллом еще в-1863 г. В 1896 г. Аррениус показал, что диоксид углерода, составляющий ничтожную часть атмосферы примерно 0,03%), поддерживает ее температуру на 5-6° С выше, чем если этот газ отсутствовал. В 1938 г. Каллендер впервые высказал пред­ложение о возможном влиянии антропогенных выбросов углекислого на климат.

В 70-е гг. было доказано, что другие газы в еще меньших количествах, чем диоксид углерода, дают ощутимый парниковый эффект. В 70—80-е гг. были поставлены численные эксперименты, в том числе и в СССР, которые показали, что при удвоении концентраций углекислого газа возможно потепление глобального климата на 2-4*С, а в полярной области Северного полушария — на 6-8 °С.

Источниками малых газов, прежде всего углекислого газа, оксидов азота, являются сжигание ископаемого топлива, биота. Выделение метана происходит в результате сельскохозяйственной деятельности (животноводство, выращивание риса), а также вследствие нарушения естественного метанового фильтра (из бактерий). Галогенуглеводороды имеют исключительно антропогенное происхождение.

В табл. 6.1.2 приведены данные о вкладе разных стран в парниковый эффект.

85

84

Таблица 6.1.2

Вклад промышленности разных стран и регионов

в парниковый эффект в 1987 г. в пересчете на углекислый парниковый эквивалент¹

Регион, страна	Чистый вклад в парниковый эффект
	диоксид углерода	метан	хлорфторуг-леводороды	сумма газов	% мирового вклада
США'	540000	130000	35000	1000000	17.6
Европа	520000	85000	480000	80000	1085000
Китай	260000	98000	32000	380000	6,6
Япония	110000	12000	100000	220000	3,9
СССР	450000	60000	180000	690000	12,0
Мир в целом	2500000	800000	1400000	4700000	100 У г

В настоящее время ситуация с выбросом на территории бывшего СССР несколько изменилась. Во всех странах бывшего СССР произошел резкий спад промышленного производства, достигший к 1994 г. 30-55% и сопровождавшийся снижением потребления ископаемого топлива. Сум­марный объем выбросов от стационарных и мобильных источников в России снизился к 1994 г. на 20% и продолжает снижаться. Соответственно уменьшились объемы выбросов диоксида углерода. В то же время в других странах эмиссия парниковых газов продолжает расти.

Тем не менее Россия остается крупнейшим потребителем ископае­мого топлива и по величине выбросов диоксида углерода стоит на тре­тьем месте в мире (после США и Китая) (подробнее см. гл.11).

Разработано большое число различных сценариев развития энер­гетики и выбросов в атмосферу, а также последствий этих воздействий в глобальном масштабе. Наибольшее распространение получила концеп­ция глобального потепления на Земле вследствие парникового эффекта.

К настоящему времени сложился стереотип парникового эффекта и его влияния на глобальный климат, который состоит в следующем:

1. Происходит постоянное и нарастающее увеличение выбросов в атмосферу «парниковых» газов, прежде всего диоксида углерода. Источ­ники последнего — сжигание угля и других углеродсодержащих топлив, нефти, газа и производных продуктов, прежде всего бензина, в топках ТЭЦ, двигателях автомобилей и т.д.

Выбросы диоксида углерода особенно резко увеличились за последнии

¹ Данилов-Даншьян В.И., Горшков В. И., Арскт Ю. М., Лосев К. С. Окружающая среда между прошлым и будущим: мир и Россия (опыт эколого-экономического анализа). М.: ВИНИТИ, 1994.

30-35 лет в главных промышленных центрах мира: США, Западной Европе, бывшем СССР.

Еще более быстрыми темпами увеличиваются выбросы других газов, усиливающих парниковый эффект, — метана, оксидов азота, галогенуглеводородов. По некоторым оценкам, на последние годы приходится 15-20% парникового эффекта. Только в 1988 г. в атмосферу попало 5,5 млрд. т углерода вследствие уничтожения тропического леса. Если такая нагрузка будет сохраняться, то с 2010 г. в атмосферу будет ежегодно поступать в среднем 10 млрд. т углерода.

2. В результате выбросов в атмосферу на планете возросла и продолжает увеличиваться среднегодовая температура. По некоторым оценкам, в1890-е гг.- для мира в целом она составила 14,5°С, а в 1980-е гг. — 2°С. Изменения температуры происходят неравномерно в различные временные периоды. Так, в течение 1940—1970 гг. показатель оставался стабильным, однако всего за 7-8 лет в 80-е гг. он сразу возрос до назван­ой величины.

Конечно, увеличение температуры на 0,7'С за 90 лет не кажется значительным, но опасность может таиться в самой тенденции роста. По прогнозам, в 2030—2050 гг. среднегодовая температура в мире может оказаться на 1,5-4,5°С выше нынешней, т.е. на Земле будет теплее, чем за последние 2 млн. лет. По данным МГЭИК1, наиболее вероятно, что к 2100 г. станет теплее на 3,5° С. Однако темпы потепления в первой половине XXI века могут стать в 5-10 раз выше, чем в прошлом столетии.

3. Последствия потепления для населения и экономики разных стран могут оказаться различными и иметь как отрицательные, так и положительные стороны. Обсуждается, что и где возьмет верх. В глобальном масштабе чрезвычайно высокие темпы изменений, которые прогнозируются (.настоящее время, чреваты трудностями или даже невозможностью достаточно быстрой адаптации к новым условиям. Так, может оказаться, что уровень океана поднимется на 0,5-1 м к середине и на 2 м — к концу XXI века, в результате чего будут затоплены значительные территории суши. По данным МГЭИК, к 2100 г. подъем среднего уровня моря может составить 15-95 см, скорее всего примерно 50 см. Увеличится число метеокатастроф. Все это отразится на биоте: может резко сократиться "видовое разнообразие флоры и фауны, увеличатся масштабы обезлесивания, начнется необратимое разрушение экосистем.

Стереотип глобального потепления продолжает широко обсуждаться (в том числе в рамках российско-американской комиссии по экономическому и технологическому сотрудничеству). Главная проблема состоит в необходимости раскрыть соотношения между природно обусловленными и антропогенными изменениями климата. Сейчас стало очевидно, что нужна ревизия парникового стереотипа глобального потепления. На сегодняшний день основные выводы, касающиеся изменений глобального климата, сводятся к следующему:

1. Происходит существенное усиление антропогенных выбросов

1 Международная группа экспертов по изменению климата.

86

87

2. Данные моделирования с очевидностью указывают на следующие наиболее вероятные пределы повышения среднегодовой среднегло-бальной температуры приземного воздуха при удвоении концентрации углекислого газа: 1,5-4,5*С.

3. Существует много неопределенностей и расхождений в прогнозах возможных изменений климата в отношении величины, времени и регио­нального пространственного распределения изменений.

4. За последние 100 лет произошло повышение среднеглобальной приземной температуры воздуха в пределах 0,3-0,6*С.

5. Размер потепления в целом согласуется с прогнозами на основа­нии моделирования, но он имеет ту же величину, что и природно обус­ловленная изменчивость климата.

6. Однозначное обнаружение усиления парникового эффекта мало­вероятно раньше чем через 10 лет.

В целом современную ситуацию в области исследований глобально­го климата можно оценить как весьма противоречивую.

Вслед за многолетними усилиями по обоснованию стереотипа гло­ бального потепления разработки завершились выводами об отсутствии ве­ сомых доказательств парниковой обусловленности глобального потепле­ ния за последние 100 лет и о неприемлемости палеоаналогов для прог­ нозов.

На первый план вышли исследования внутренней изменчивости кли­матической системы (изучение климатообразующей роли динамики об­лачного покрова, взаимодействия атмосферы и океана, роли биосферы и т. д.).

Степень неопределенности прогнозов климата очень велика. Принци­пиально важные неопределенности связаны с многими причинами, но одной из наиболее существенных считают нерешенность проблемы гло­бального круговорота углерода, особенно в части усвоения антропоген­ных выбросов океаном (роль «биологического насоса») и функциониро­вания биосферы суши как источника или стока углерода (проблема «по­терянного стока» углерода).

Для всех параметров моделей характерен широкий диапазон оценок. Расхождения результатов вычислений с использованием различных мо­делей достигают 300%. Так, подъем уровня океана, который пока соста­вил 10 см, по одним оценкам, достигнет к середине следующего столе­тия 30 см, по другим, — 150 см и даже 2 м.

Следует сказать, что в отношении темпов повышения уровня Миро­вого океана в будущем веке взгляды специалистов год от года менялись. В 1990 г. наиболее вероятными величинами подъема океана была скорость, которая повлечет за собой повышение к 2100 г. на 30-100 см, к 2030 г. — на 18 см, к 2070 — на 44 см, к 2100 г. — на 66 см при соответствующем возрастании скорости подъема на 4; 5; 5.5 и 6,0 мм в год. Со временем про­гнозируемые средние величины уменьшились по сравнению с первона­чальными (к 1996 г. примерно на 30%), но все равно скорости остались в 2-4 раза больше, чем наблюдавшиеся в течение последних 100 лет¹.

¹ Цолотов Ю.С. Проблемы рационального использования и охраны прибрежных областей Мирового океана. М.:Научный мир, 1996. 304 с. •

Существует точка зрения, что парниковый эффект полезен, так как потепление будет способствовать расцвету сельского хозяйства, увеличению атмосферных осадков и т.п. Ясно, однако, что последствия будут раз­ными в разных регионах мира. Для России положительным считают тот факт, что уже сейчас все реже наблюдаются продолжительные холодные зимы и среднегодовая температура возрастает. В этой связи потребность в топливе снизится. В сельском хозяйстве последствия для России будут неоднозначными. Погодные аномалии в теплом климате могут стать более продолжительными. За последние десятилетия содержание водяного пара в приземной атмосфере возросло на несколько процентов; все реже на территории РФ происходят засухи. Негативными последствиями считают фактор, связанный с вечной мерзлотой, которая занимает 60% территории России. Потепление в этом регионе Сибири приведет к таянию льда, в результате чего могут разрушиться системы жизнеобеспечения (дороги, дома и т.п.), приспособленные к нынешнему климату. Более влажный климат проявится интенсификацией гидрологического цикла, увеличе­нием осадков, стока рек, повышением уровня воды в водоемах. многие районы Сибири превратятся в непроходимые болота.

Прогноз антропогенных изменений глобального климата, а также экологических и экономических последствий глобального потепления сделан специалистами Росгидромета до 2005 — 2020 гг.

В целом же последствия глобального потепления плохо предсказуемы, и прогнозы сильно отличаются для разных регионов. Возможно, что на севере Европы его не произойдет. Шведские ученые предполагают, что напротив, здесь и даже южнее — в Испании, Италии, Греции — наступает резкое похолодание. Многие климатологи предупреждают, что теплосистема в Мировом океане весьма чувствительна к климатическим изменениям и глобальное потепление может привести к тому, что морские потоки пойдут другими путями. Теплая вода Гольфстрима уже не будет продвигаться так далеко на север, как сейчас. Поэтому вполне вероятно, что глобальное потепление создаст большие проблемы.

Повышение температуры в Мировом океане может привести к повышению скорости ветра в ураганах и возрастанию их разрушительной мощи. Американские исследователи создали модель будущих ураганов с учетом глобальной модели климата, которая позволила заключить, что при увеличении температур в модели всего на 2,2° С скорость ветра в самых мощных ураганах (такие наблюдаются сейчас в северо-западной части Тихого океана) возрастает на 5-12%. Если скорость ветра возрастет на 16 км/ч, то наносимый ураганом ущерб увеличится примерно в два раза. В то же время может случиться и так, что глобальное потепление заставит теплое океанское течение Эль-Ниньо (см. р. 6.1.3), которое как бы подавляет образование ураганов в Атлантике, чаще проявлять себя в Тихом океане и ураганы будут зарождаться реже.

Прогнозируемое повышение уровня океана вследствие глобального потепления наиболее сильно отразится на состоянии прибрежных зон и свет их эволюцию. Развитие может пойти по пути смещения береговой линии в сторону суши, изменений берегового рельефа под воздействием

89

гидродинамических процессов, изменения ландшафтов, условий природопользования, нарушения инфраструктуры и в конечном итоге привести к экономическим ущербам. Это, однако, не исключает и опре­деленных выгод.

Трудно предвидеть, что произойдет с живыми организмами в случае глобального потепления, поскольку их взаимодействия весьма многооб­разны и сложны. Так, например, москиты, переносящие лихорадку денге, гибнут при повышении температуры и в этом случае должны чаще пи­таться, что увеличивает риск заболеваемости людей.

Адаптации к изменению климата проявляются по-разному. У неко­торых видов черепах, например, при повышении температуры окружаю­щей среды появляется больше женских особей. Вполне возможно, что потепление уже привело к отклонениям в соотношении полов среди некоторых популяций, что грозит их дальнейшему существованию.

Убывание оледенения в горах вызовет сокращение стока рек, что породит трудности в сельском хозяйстве и выработке гидроэлектроэнер­гии. Подъем уровня океана потребует защиты побережий и приморских городов. При потеплении увеличится испарение с поверхности океана и будет выпадать больше атмосферных осадков.

При глобальном потеплении на 1°С количество осадков заметно воз­растет на широтах от 10 до 30° с.ш. к северу от 50° с.щ., в то время как между 30 и 50° с.ш. количество осадков даже уменьшится.

Если прогнозы о предстоящем потеплении на ближайшие 50 лет оп­равдаются, то оно будет происходить в результате комбинации естествен­ных температурных трендов и парникового эффекта.

Гипотеза парникового эффекта основана на представлениях о высо­кой чувствительности термического режима Земли к изменениям концен­трации диоксида углерода в атмосфере с учетом тенденции роста потреб­ления минерального топлива на ближайшие десятилетия.