Що таке клімат, як у ньому беруть участь люди і чи має людство шанс не допустити критично небезпечне підвищення температури на Землі на два градуси? Про це розповідає Олександр Чорнокульський, старший науковий співробітник лабораторії теорії клімату Інституту фізики атмосфери ім. А. М. Обухова РАН, кандидат фізико-математичних наук. Кліматолог Олександр Чорнокульський Фото: Ігор Іванко, Коммерсант Кліматолог Олександр Чорнокульський Фото: Ігор Іванко, Коммерсант — У світі постійно виникають прямо-таки урагани з геополітичних спекуляцій на кліматі. Але якщо відмовитися від геополітики, які є основні кліматичні тенденції на Землі? Що найважливіше у кліматичних подіях? — Коли ми говоримо про зміну клімату, важливо розуміти, про які обрії мова. Звичайно, людей насамперед цікавить, що відбувається з кліматом зараз, а не мільйони років тому. Обивательське уявлення про клімат - це "середня погода" конкретного місця, регіону. Їдемо до Анапи відпочивати і дивимося, який там клімат, до чого готуватись. А для вчених клімат — система з п'яти оболонок: крім атмосфери це обов'язково гідросфера, насамперед океан, кріосфера — льодовики, біосфера — ліси, болота, всі наші екосистеми — і літосфера — верхній шар суші, оскільки він також бере участь, наприклад, у біо- та геохімічних циклах, обмін вуглецем на великих тимчасових проміжках.Десь у середині XX століття прийшло розуміння, що клімат — це якийсь стійкий стан і що середнє за відносно короткий проміжок часу саме по собі також може змінюватися. Почали дивитися, чому клімат змінюється. Сербський вчений Мілутін Міланкович на початку XX століття знайшов зв'язок зміни клімату, а саме перебудови льодовикових та міжльодовикових епох з астрономічними параметрами. Стислість орбіти, нахил земної осі, її прецесія — їх циклічність трохи перерозподіляє енергію від Сонця планетою. Для зміни льодовикових та міжльодовикових епох важливо, скільки енергії приходить від Сонця влітку до Північної півкулі. — Чому саме до Північної півкулі? — У Північній півкулі більше суші, тут запускається ланцюжок зворотних зв'язків, зумовлених снігом. Через зміни параметрів орбіти менше приходить сонця влітку, довше лежить сніг, він білий, відбиває сонячні промені, ще трохи холоднішає і ще довше лежить сніг тощо — і наростає льодовик. А потім знову зміни: тепла від сонця приходить більше – льодовик відступає. Це довгі цикли: 40 тис. років-100 тис.-400 тис. років. Є й інші цикли: сонячної активності, коливання в океані тощо. А є так звані імпактні впливи — наприклад, метеорит упав, вибухнув, в атмосферу піднялася гігантська кількість пилу, вона накрила планету таким своєрідним аерозольним екраном, він відбиває частину сонячного світла. Починається різке похолодання. Схожий сценарій міг би втілитись і після ядерного конфлікту – це називається «ядерна зима». Або виверження супервулкану, при якому в атмосферу також потрапляє багато аерозолів. — А що сьогодні відбувається? — Ми переживаємо такий імпактний вплив на клімат, не циклічний, а разовий,— вплив людини. В останні 200 років ми почали масово спалювати викопне паливо, яке накопичувалося мільйони років, і збільшувати концентрацію парникових газів в атмосфері, насамперед вуглекислого газу, а ще метану, закису азоту. Концентрація цих парникових газів зараз зросла безпрецедентно, що добре видно по льодовикових кернах. Мало того, що висока концентрація, якої не було вже кілька мільйонів років, то ще й безпрецедентна швидкість, з якою вона наростає. Безпрецедентна, принаймні, для останнього мільйона років: весь цей час концентрація коливалася в межах 180–300 частин на мільйон, а зараз — уже 415 частин. За ізотопним складом ми бачимо, що це відбувається саме через використання викопного палива. Ми відправляємо в атмосферу близько 10 гігатон вуглецю. Океан і біосфера намагаються поглинути частину цього, приблизно по три гігатони кожен — лише шість. Тому океан стає кислим, а біота – більш зеленою. Її різноманітність ми втрачаємо, але у багатьох видів рослин стає більш соковитим і великим листя і так далі. Але 4 гігатони щороку залишаються в атмосфері, і концентрація вуглекислого газу зростає, а це другий за значенням парниковий газ після водяної пари. Водяна пара дає дві третини парникового ефекту Землі, вуглекислий газ — 25%, інші гази припадає близько 9%. Якби не було парникового ефекту, у нас рівноважна температура (розрахована залежно від того, скільки світла приходить до нас від Сонця) складала б –18 градусів. Завдяки парниковому ефекту частина довгохвильової радіації від землі відбивається і повертається назад.В результаті рівноважна температура становить +15 градусів. Тож парниковий ефект становить 33 градуси. Зараз збільшуючи вміст вуглекислого газу в атмосфері, ми збільшуємо цей ефект ще на градус. Антропогенний вплив оцінюється близько 2 ватів на квадратний метр. Парниковий ефект дає близько 3 ват, що охолоджує вплив аерозолів, твердих частинок, які теж виділяються в атмосферу при антропогенній діяльності, компенсує 1 ват. І ми бачимо зростання температури повітря та серйозне накопичення тепла в океані. Він поглинає 90% тепла, що повертається, 4–5% поглинають кріосфера і суша і 1% — атмосфера. Куди йде надлишок тепла - зараз активно досліджується: мабуть, йде в глибинні шари, частково назад в атмосферу. Ми зараз живемо в епоху радіаційної нерівноваги — 340 ватів на квадратний метр від Сонця до нас приходить, і лише 339 ватів іде в космос. 1 Вт • кв. м - розбаланс. Скептики кажуть: ну що тут такого, 340 Вт доставляє Сонце і якісь 2 Ват додають люди в парниковий ефект, але мінливість сонця в залежності від 11-річної циклічності становить близько 0,2 Вт, а ми своєю життєдіяльністю додаємо вдесятеро більше ! Сучасні зміни клімату вченими впевнено пов'язуються з використанням викопного палива — це видно і за ізотопним складом та балансовими оцінками, скільки всього видобувається та спалюється викопне паливо. Ми знаємо, що клімат зараз теплішає і що відповідальна у цьому людина! — Чи можуть міжнародні угоди в галузі клімату якось змінити ситуацію на краще? — Це питання скоріше політичне та економічне.Зрозуміло, що ми суспільство споживання і зараз зав'язані використання викопного палива. На початку цього століття у Китаї спостерігалося просто шалене зростання спалювання вугілля, оскільки майже всі транснаціональні корпорації винесли туди своє виробництво. Вугілля – найдешевша енергія. Зараз дешевшає сонячна енергетика, але вона поки що не замінює традиційні джерела, а скоріше доповнює. Якщо повернутися до теми клімату, то, якщо ми зараз виведемо на нуль цей вуглецевий слід, перейдемо на атомну, гідро-, сонячну та вітрову енергетику, ми залишимося в парадигмі теплішого клімату, але не перейдемо небезпечний рубіж у два градуси. Перехід цього рубежу може призвести до суттєвої зміни клімату, дестабілізації покривних льодовиків Антарктиди, більшого зростання рівня океану, великих економічних та природних втрат. Проблема в тому, що поки що ніхто нічого скорочувати не збирається. Тільки Євросоюз щось таке робить, а азіатські країни, США, та й ми не надто перебудовуємо нашу енергетику. Так, на мою думку, люди й не дуже розуміють, як її перебудовувати. Це величезний процес, який швидко не запуститься і відбуватиметься довго. — А чи є ще способи змінити ситуацію на краще? — Так, є інший напрямок, і вже є напрацювання з вилучення вуглекислого газу з атмосфери — це так звана негативна емісія, російською мовою звучить дивно, але такий термін прижився. Йдеться, наприклад, про те, що треба висаджувати ліси з тих порід дерев, які більш активно поглинають вуглекислий газ. Щоправда, відразу виникає питання, а що з цими лісами робити, бо через кілька десятків років ефект від лісу, що виріс, стає незначним.Його треба вирубувати, кудись використовувати, садити нові дерева. Є пропозиції про пряме уловлювання вуглекислого газу, наприклад про розпилення базальтової крихти, яка активно вилуговуватиметься за рахунок поглинання вуглекислого газу з атмосфери. Всі ці експерименти поки що проводяться в маленькому масштабі — десь у розмірі кілотонни вуглецю на рік, різниця у шість порядків із викидами. Поки що це лише розробки вчених, і не до кінця зрозуміло, чи вийде щось робити у великих масштабах. Очевидно, що зараз важливо, щоб паралельно йшло кілька процесів для зниження вуглецевого сліду: ми повинні споживати менше енергії, виробляти її на джерелах, не пов'язаних із викопним паливом, а також намагатися вловлювати вуглекислий газ. Тільки тоді можна запобігти тіканню клімату в «червону зону». І ще один момент важливий: треба навчитися адаптуватися до змін клімату. — Місце Росії у цих процесах? Як змінюється кліматична ситуація у нашій країні? — Якраз переходячи до Росії, хотілося б наголосити, що ми вже давно говоримо про адаптацію. У нас потепління йде швидшими темпами — у 2,5 рази швидше, ніж у світі загалом. З нами можна порівняти лише хіба що такі ж північні країни: Канада та скандинавські держави. Середньорічна температура в Росії зросла за 40 років приблизно на 2 градуси, а у світі – на 0,8 градуса. Тому в нас зміни клімату яскравіші, але слід зазначити, що клімат у нас спочатку дуже холодний і в багатьох місцях жити стає навіть комфортнішим.Історично люди в основному селилися в місцях із середньорічною температурою порядку +13–15 градусів, а у нас вона становить від 0 до +5 градусів, тому ми швидше знаходилися в зоні некомфорту і лише наближаємося до більш приємної зони з точки зору людини як біологічної. виду. Проблема в іншому, якщо згадати китайське прислів'я «Не дай вам Бог жити в епоху змін!». Ми надто швидко підходимо до цієї зони, і ось ця швидкість змін може призводити до неприємних обставин. — А що тут особливо поганого? — Найнегативніший наслідок для Росії — це танення вічної мерзлоти, де всі наші вміння жити за таких обставин стають непридатними. В умовах довгої зими багато населених пунктів звикли жити без доріг, пересуватися зимниками, льодом, мати зв'язок з Великою землею, наприклад, дев'ять місяців на рік, а тут раптом замість дев'яти цих місяців стає вісім, потім сім і так далі! У цьому сенсі нам треба адаптуватись. Крім того, на півдні Росії зменшується кількість опадів, все частіше настає посуха. Очевидно, що пом'якшення зимових температур — плюс для організму, але водночас зростає повторюваність та інтенсивність хвиль спеки, до чого більшість населення країни, за винятком півдня, не звикла. Для нашої середньої смуги +40 – неймовірна спека, а нещодавно у Канаді на широті між Волгоградом та Саратовом фіксувалося майже +50 градусів – абсолютний рекорд для країни. Це те, до чого потрібно бути готовим адаптуватися і нам — зрозуміти, наприклад, що кондиціонери потрібні всім. Зате на опалення ми витрачатимемо менше. Земля теплішає швидше в полярних областях, на півдні не так, тому що Антарктида — найвищий континент, в Арктиці це помітніше.Арктика відкривається, стає менше льоду, зростає рівень води в океані за рахунок танення покривних льодовиків та термічного розширення води. З відходом льоду в Північному Льодовитому океані посилюється вітрове хвилювання. У наші арктичні береги, складені з мерзлоти, що тане, починають бити високі хвилі, в результаті Росія в прямому сенсі втрачає метри берегової лінії, територія країни зменшується! І не лише у нас: схожий процес спостерігається, наприклад, і на Алясці. Це створює проблеми для формування берегової інфраструктури, необхідної для обслуговування Північного морського шляху, про який так багато йдеться і таке інше. І це також суттєвий виклик. — Вибачте за обивательське питання, але в суспільстві популярна тема кліматичної зброї. Чи можливе його створення, адже точково люди навчилися керувати природою, наприклад, розганяти хмари перед парадами? — Тут важливе слово «керувати». З погляду загальних фізичних принципів у кліматі складно зробити щось кероване без наслідків своєї країни. Зброя, яка б'є і по ворогові, і по собі, як мінімум, дивна. Впливати точково на погоду ми навчилися, але це дуже локальний, короткочасний і найголовніше дорогий, енерговитратний процес. Можливо, з погляду придушення граду і виправдано, але навіть там ефективність підтвердити складно. Про клімат загалом — не думаю, що така зброя можлива, оскільки немає меж в атмосфері, впливати на когось цілеспрямовано дуже складно, не отримавши при цьому несподіваного побічного ефекту у своїй країні. Інтерв'ю взяв Володимир Олександров, «Пряма мова» Підписуйтесь на автора: Про парниковий ефект зазвичай говорять у зв'язку зі зміною клімату. Чи насправді парниковий ефект шкідливий для нас і що потрібно про нього знати? Парниковий ефект - це природне явище, яке підвищує температуру на планеті для комфортного існування. Як воно виникає? На нашу планету надходить сонячна радіація, що нагріває поверхню. Випромінювання від сонця короткохвильове, тому парникові гази, що знаходяться навколо Землі, вільно пропускають його. Якусь незначну частину сонячного світла можуть відобразити аерозолі, які знаходяться разом з парниковими газами в атмосфері Землі. У свою чергу, коли планета нагрівається, вона віддає теплову радіацію – інфрачервоне випромінювання (довгі хвилі). Але так як випромінювання довгохвильове, то парникові гази не дають йому повністю полетіти в космос. Частково тепловому випромінюванню все ж таки вдається обійти парникові гази, але значна частка відбивається назад, що і підвищує температуру на Землі. Першим, хто описав парниковий ефект, став французький учений Жан-Батист Жозеф Фур'є в 1824 році, його називають автором терміна. Вуглекислий газ (CO2) - Вважається найважливішим парниковим газом антропогенного походження. Вуглекислий газ виникає і природним шляхом при кругообігу вуглецю, але саме людина збільшила його концентрацію в атмосфері на 47% з моменту індустріальної революції. [1] Метан (CH4) — за своїм парниковим ефектом метан вважається навіть сильнішим за вуглекислий газ, але в атмосфері його помітно менше. Природні джерела – болота та термітники. Антропогенне походження - звалища, сільське господарство, видобуток вугілля та природного газу. Закис азоту (N2O) утворюється при спалюванні твердих відходів та викопного палива.2O йде від сільського господарства. Синтетичні хімічні речовининаприклад, гідрофторвуглеці, галогеновані вуглеводні, гексафторид сірки та інші синтетичні гази. Основне джерело - це хімічна промисловість. Озон (O3) - природним чином зустрічається в стратосфері та тропосфері Землі і не викликає значного парникового ефекту. Водяна пара - за обсягом займає перше місце серед усіх парникових газів, проте прямі викиди водяної пари впливають на парниковий ефект найменшим чином. що його не існує, середня температура на Землі становила б -18℃, тобто річки та океани завжди були б замерзлими і ніде не зростали рослини. З його ж допомогою на нашій планеті середня температура сягає +15℃. Найбільший парниковий ефект спричиняє спалювання палива, його видобуток і транспортування, виробництво сировини (цемент, сталь та інші метали), харчова промисловість, поховання та спалювання відходів. Вчені вивели потенціал глобального потепління, що дозволяє порівняти кліматичні ефекти парникових газів за різні періоди часу. Наприклад, 1 кг метану поглинає теплове випромінювання у 84 рази краще, ніж 1 кг CO2якщо брати 20-річний період. [8] У газів різний час життя, наприклад, у метану воно становить близько 12 років, у N2O - 114 років. [9] Частина антропогенних викидів вуглекислого газу видаляються з атмосфери протягом кількох десятиліть, але значна частина залишається в атмосфері аж до кількох тисячоліть. Зміна температури прямо пропорційна радіаційному впливу. Вчені вже підрахували, що якщо кількість CO2 подвоїться, це спричинить потепління від 1,5 ° C до 4,5 ° C - це так звана чутливість клімату. Вже зараз концентрація вуглекислого газу в 1,5 рази вища за доіндустріальний рівень. [10] Некомерційний дослідницький центр Oxford Economics опублікував дослідження щодо впливу глобального потепління на економіку. Вчені взяли за основу показник оптимальної температури, за якої люди працюють максимально продуктивно, а сільськогосподарські культури дають найбільший урожай. Експерти визначили цей показник у 15°C. Держави, в яких середньорічна температура нижча від цього значення, можуть отримати невеликі переваги від потепління. Країни з більш жарким кліматом, навпаки, зазнають збитків. У ході дослідження фахівці з Oxford Economics проаналізували дані про становище в 203 розвинених країнах і країнах, що розвиваються, і спрогнозували падіння світового ВВП на 20% до 2100 року.Такий висновок заснований на припущенні, що середня температура продовжуватиме зростати з такою самою швидкістю, що й зараз (приблизно на 0,2°C у десятиліття). університету та Каліфорнійського університету в Берклі. На думку експертів з Oxford Economics, найбільше постраждає економіка Індії: ВВП на душу населення в країні впаде на 90% до 2100 року, якщо викиди парникових газів в атмосферу не знизяться. Якби середня температура була на 1,1 ° C нижче. За прогнозом, він був би значно вищим. душу населення Нігерії міг би бути на 35% більше, ніж зараз. Існує безліч шляхів вирішення проблеми, які можна умовно поділити на фантастичні та реальні. До фантастичних відноситься пропозиція розпорошити частинки срібла в стратосфері, щоб ті відбивали якомога більше сонячного світла. вони здатні відбивати сонячне світло, що надходить Землю. Що можна реально робити вже зараз, щоб парниковий ефект не зашкодив нам у майбутньому:
Атмосфера Землі пропускає сонячні промені і нагріває поверхню планети, але теплова енергія, що випромінюється Землею, затримується атмосферою і не йде в космічний простір, виникає парниковий ефект. Його виникнення пов'язане з тим, що в атмосфері є гази, що затримують довгі хвилі – це «парникові» або «тепличні» гази. Вони перебували в атмосфері з моменту її утворення, щоправда, в дуже невеликих кількостях, але цього було достатньо підтримки теплового балансу на придатному для життя рівні. Це природний парниковий ефект і якби його не було, то середня температура планети була на 30 градусів нижче, тобто. не +15 градусів, а -18 градусів. Цей природний парниковий ефект ні цивілізації, ні самої планети не несе жодної загрози, тому що кількість парникових газів за рахунок природного кругообігу підтримувалась на одному рівні. Збільшення концентрації парникових газів, що призводить до збільшення парникового ефекту та порушення теплового балансу планети, саме це відбувається на Землі в останні 200 років. З розвитком виробництва людина створює нові джерела забруднення атмосфери, які дають щорічно близько 22 млрд. тонн парникових газів Досить поширеними та добре відомими парниковими газами є водяна пара, вуглекислий газ, метан, закис азоту – це парникові гази прямої дії. Основна їхня частина з'являється в ході спалювання органічного палива. До парникових газів прямої дії належать ще галовуглеці та гексафторид сірки, які потрапляють в атмосферу в результаті промислових процесів в електроніці та холодильному обладнанні. На парниковий ефект вони впливають значно сильніше, ніж вуглекислий газ. Якщо говорити про парникові гази прямої дії, то треба сказати, що водяна пара відповідає за 60% природного парникового ефекту. Концентрація його в атмосфері за рахунок антропогенного фактора не відзначається, але якщо інші фактори призведуть до збільшення температури планети, то випаровування води в океані буде сильнішим, відбудеться концентрація водяної пари в атмосфері і, як наслідок – посилення парникового ефекту. Завдяки відображенню сонячного світла хмарами надходження енергії на Землю зменшується і, звичайно, зменшується парниковий ефект. З усіх парникових газів вуглекислий газ є найвідомішим. Природними джерелами вуглекислого газу є вулканічні викиди та життєдіяльність живих організмів. До антропогенних джерел відноситься спалювання органічного палива, лісові пожежі, виробництво скла, цементу. Фахівці вважають, що саме вуглекислий газ відповідає за глобальне потепління. За останні два століття промислового розвитку його концентрація в атмосфері збільшилася на 30%. За значимістю на другому місці знаходиться такий газ, як метан, який щорічно поповнює атмосферу за рахунок спалювання вугілля, використання добрив, внаслідок витоку з трубопроводів, при горінні біомаси та інших джерел. вуглекислого газу 21 раз. На третьому місці знаходиться закис азоту, що міститься в атмосфері в дуже невеликих кількостях, але за ступенем впливу сильніший за вуглекислий газ у 310 разів. Джерелами закису азоту є життєдіяльність рослин, тварин, виробництво та використання мінеральних добрив, підприємства хімічної промисловості. Дуже великий вплив на парниковий ефект мають галовуглеці, створені для заміни озоноруйнівних речовин, що використовуються в холодильному устаткуванні. Надходження в атмосферу гексафториду сірки пов'язане з електронікою та виробництвом ізоляційних матеріалів. У зв'язку з тим, що концентрація парникових газів в атмосфері планети підвищується, відбувається збільшення середньої температури – це фахівці називають глобальним потеплінням. Як показують прямі кліматичні спостереження за останні 200 років середні температури стали вищими – причини цього підвищення є предметом дискусій, проте найбільш обговорюваною є антропогенний парниковий ефект. Збільшення концентрації парникових газів в атмосфері внаслідок антропогенного впливу призводить до порушення природного теплового балансу, посилення парникового ефекту та викликає глобальне потепління. Протягом останніх 100 років середня температура планети збільшилася на 1 градус, тобто. процес цей повільний і поступовий, та й 1 градус підвищення, не так і багато, тоді чому ж світова громадськість б'є на сполох і вимагає вжиття заходів для скорочення викидів парникових газів. Насамперед цього градусу вистачило для того, щоб полярні льоди почали танути і піднімати рівень Світового океану.Танення вічномерзлих порід субарктики призводить до того, що в атмосферу йде велика кількість метану і парниковий ефект посилюється. Танення льодів опріснює воду в океані і викликає зміну течій, наприклад, теплої течії Гольфстрім, а це позначиться на кліматі Європи. Таким чином, виходить, що глобальне потепління спричинить кліматичні зміни внаслідок ланцюгової реакції, запущеної людиною. Внесок людини в парниковий ефект підтримується на рівні вчених, урядів, громадських організацій, засобів масової інформації, але однозначно сказати, що це так, ніхто не може. Проте сьогодні з'являється більше фактів впливу людини на глобальну зміну клімату: Ряд фахівців роблять прогноз на 2100 г і вважають, що температура може збільшитися на 1,4-5,8 градуса в тому випадку, якщо не буде вжито заходів щодо скорочення парникових викидів в атмосферу. Збільшиться тривалість періодів із спекотною погодою, і вони за температурами будуть більш екстремальними. У різних регіонах планети ситуації розвиватимуться по-різному, і передбачити, як саме піде їхній розвиток, досить складно. Якщо позитивні наслідки парникового ефекту і є, їх не так багато. Малюнок 1. Позитивні наслідки парникового ефекту. Автор24 - інтернет-біржа студентських робіт Явище це було виявлено в XIX столітті, але й сьогодні для науки воно не представляє остаточно ясного і зрозумілого факту. Цілком очевидно, що нагрівання атмосфери є великою перешкодою для глобального похолодання. Якби це сталося, то багато форм життя, ймовірно, зазнали цього згубного впливу. Цілком імовірно, ця сторона є цілком позитивною, але є і зворотний бік – зі зростанням середньої температури можуть бути спровоковані поява нових видів живих організмів і загибель вже наявних. Парникові гази захищають планету від космічного пилу і навіть у ряді випадків знижують рівень радіаційного випромінювання. Малюнок 2. Негативні наслідки парникового ефекту. Автор24 - інтернет-біржа студентських робіт Більш ясною є ситуація з негативними наслідками парникового ефекту:"Без парникового ефекту на Землі було б мінус 18 градусів"
Кліматолог Олександр Чорнокульський про глобальне потепління та шанси людства
"Клімат теплішає, і відповідальна за це людина"
«Проблема в тому, що поки що ніхто нічого скорочувати не збирається»
«Територія країни зменшується»
Парниковий ефект: навіщо він потрібен як впливає зміну клімату
Що таке парниковий ефект?
Які на Землі є основні парникові гази
Причини парникового ефекту
Наслідки парникового ефекту
Шляхи розв'язання
Парниковий ефект: користь чи шкода
Глобальне потепління та людина
Плюси та мінуси парникового ефекту