Научная оценка будущего Земли

Земля – это наш общий большой дом. Надо сказать, что мы ведем себя по отношению к этому дому не очень бережно – сжигаем леса, взрываем бомбы, засоряем океаны. Кроме того, мы все еще вынуждены выкачивать и сжигать нефть и газ, как основной источник энергии, необходимой нам для нашей современной цивилизации. Все это не может не сказаться на состоянии окружающей среды, так называемой биосферы. Однако большинство последних метеорологических научных исследований показывают, что проблема не только в загрязнении воздуха и воды, она еще более серьезная – человек своей деятельностью стал все интенсивнее влиять на общий климат планеты, что постепенно может привести нашу цивилизацию к гибели. Проблема глобального изменения климата все еще ставится под сомнение некоторыми публицистами. Но в то же время, существует много серьезных научных исследований, в которых делается вывод о необходимости принять срочные меры для предотвращения глобальной климатической катастрофы. 

 Поскольку проблема является общей для всех жителей Земли,  Всемирная Метеорологическая Организация (ВМО) и Организация Объединенных Наций (ООН) учредили Межправительственную группу экспертов по изменению климата (МГЭИК). Она является открытой для всех стран-членов ООН и ВМО. 

Как отмечено на официальном сайте МГЭИК, роль МГЭИК состоит в оценке на всесторонней, объективной, открытой основе имеющейся научно-технической и социально-экономической информации, связанной с пониманием научной основы риска изменения климата, вызванного деятельностью человека, его потенциального воздействия и вариантов адаптации и смягчения последствий. МГЭИК не ведет ни научных исследований, ни мониторинга данных, связанных с климатом, или других соответствующих параметров. Ее оценки основываются, главным образом, на прошедшей внешнее рецензирование и опубликованной научно-технической литературе. 

Основная задача МГЭИК состоит в выпуске с регулярными интервалами так называемых Оценочных докладов и технических документов, посвященных состоянию климата Земли и оценке его изменения в будущем. МГЭИК уже выпустило несколько оценочных докладов. Самый последний пятый доклад был выпущен в 2013-2014 гг. Он состоит из трех частей. Первая часть, опубликованная в октябре 2013 г. является основной и посвящена научному объяснению происходящих изменений климата и прогнозам на будущее. Сам доклад и его краткое изложение, так называемое  «резюме для политиков» опубликованы на сайте организации. Причем, как в докладе, так и в резюме всегда отмечена высокая или низкая степень достоверности тех или иных приводимых данных. Мы советуем всем интересующимся посетить сайт МГЭИК и из первоисточника скачать документы, которые доступны на русском языке.

В первой части доклада обобщаются данные по современному состоянию атмосферы, креосферы и океана, а также делается вывод о том, что не осталось сомнений в том, что основной причиной изменения климата является увеличение содержания СО₂ и других парниковых газов в атмосфере. Приведем цитату из доклада: «Потепление климатической системы является неоспоримым фактом, и начиная с 1950-х годов многие наблюдаемые изменения являются беспрецедентными в масштабах от десятилетий до тысячелетий. Произошло потепление атмосферы и океана, запасы снега и льда сократились, уровень моря повысился, концентрации парниковых газов возросли». Факторами, влияющими на изменение климата, являются природные и антропогенные вещества и процессы, которые изменяют энергетический баланс Земли. Причем некоторые процессы могут сдерживать потепление климата. Природным процессом, отрицательно влияющим на тенденцию повышения температуры Земли является  извержение вулканов и последующее воздействие стратосферных вулканических аэрозолей.  Понизить скорость изменения температуры может также снижение Солнечной активности. Данные спутниковых наблюдений за изменениями суммарного солнечного излучения с 1978 по 2011 гг. показывают, что последний минимум был ниже двух предыдущих. Однако совокупное естественное воздействие, связанное с изменениями в потоке солнечного излучения и стратосферных вулканических аэрозолей, внесло лишь незначительный вклад в суммарное воздействие за последнее столетие, за исключением коротких периодов после крупных извержений вулканов. 

Для прогнозирования изменений климатической системы учеными используются климатические модели разных уровней сложности. Эти модели рассчитывают изменения вплоть до 2100 г. на основе набора сценариев антропогенных воздействий. Для пятого доклада (ДО5) использовался новый набор сценариев, а именно Репрезентативные траектории концентраций (РТК). Они определяются приблизительной суммарной величиной радиационного воздействия в 2100 г. по сравнению с 1750 г.: 2,6 Вт.м^-2 для РТК2.6; 4,5 Вт.м^-2 для РТК4.5; 6,0 Вт.м^-2 для РТК6.0 и 8,5 Вт.м^-2 для РТК8.5.  Во всех РТК концентрации СО2 в атмосфере выше в 2100 г. по сравнению с сегодняшним днем из-за продолжающегося в XXI-м веке увеличения совокупной эмиссии СО2 в атмосферу. 

Основной вывод состоит в том, что продолжающаяся эмиссия парниковых газов будет являться причиной дальнейшего потепления и изменений во всех компонентах климатической системы. Ограничение климатических изменений потребует значительного и непрерывного снижения выбросов парниковых газов. 

Конкретно для атмосферы прогноз такой: Изменение глобальной приземной температуры в конце XXI-го века, вероятно, превысит 1,5 °С по сравнению с периодом 1850-1900 гг. во всех сценариях РТК, кроме РТК2.6. Оно превысит, вероятно, 2 °С в сценариях РТК6.0 и РТК8.5 и, скорее вероятно, чем нет, превысит 2 °С в сценарии РТК4.5. Потепление продолжится после 2100 г. согласно всем сценариям РТК, кроме РТК2.6. Потепление будет продолжать демонстрировать изменчивость на интервалах от года до десятилетия и в региональном масштабе не будет однородным. Что касается нашего близкого будущего, то изменение средней глобальной приземной температуры за период 2016–2035 гг. по сравнению с 1986–2005 гг. будет, вероятно, в диапазоне 0,3–0,7 °С (средняя степень достоверности). Эта оценка основывается на многочисленных данных и предполагает отсутствие крупных извержений вулканов или долговременных изменений суммарной солнечной радиации. Ожидается, что по сравнению с естественной внутренней изменчивостью повышение в краткосрочной перспективе среднесезонных и среднегодовых значений температур будет более значительным в тропиках и субтропиках, чем в средних широтах (высокая степень достоверности). Практически определенно, что по мере повышения средних глобальных температур над большей частью поверхности суши в суточном и сезонном временных масштабах будут более часто наблюдаться экстремально высокие и реже – экстремально низкие температуры. Весьма вероятно, что волны тепла будут наступать более часто и будут более продолжительными. По-прежнему в зимнее время порой будут отмечаться экстремально низкие температуры. По мере повышения средней глобальной приземной температуры интенсивность и повторяемость выпадения экстремальных осадков над большей частью суши в средних широтах и над влажными тропическими регионами к концу этого века, весьма вероятно, увеличится. 

Интересные данные приведены для изменения температуры и уровня воды в океане. Основное резюме говорит о том, что температура Мирового океана будет продолжать повышаться в течение XXI-го века. Теплота будет проникать с поверхности в глубокие слои и оказывать влияние на океаническую циркуляцию. Однако для Гольфстрима (АМОЦ) дается довольно спокойный прогноз : «Весьма маловероятно, что в рассмотренных сценариях в XXI-м веке АМОЦ претерпит резкие изменения или коллапс. Степень достоверности оценки эволюции АМОЦ после XXI-го века низкая из-за ограниченного количества исследований и неоднозначных результатов. Однако невозможно исключить ее коллапс после XXI-го века в случае значительного и продолжительного потепления.»

 Что касается повышения уровня моря, то в Оценочном докладе ДО5 говорится, что «за период, прошедший со времени выхода предыдущего Оценочного доклада ДО4, уверенность в результатах прогнозирования повышения среднего глобального уровня моря возросла благодаря более четкому пониманию физических причин повышения уровня моря, большей согласованности моделей, описывающих различные процессы, с данными наблюдений и включению динамических изменений ледяных щитов.» Оценки даны также для разных сценариев увеличения концентрации СО₂ (РТК). В самом опасном сценарии РТК8.5 повышение уровня моря к 2100 г. составит от 0,52 до 0,98 м. Исходя из современного понимания, только разрушение, если оно начнется, участков ледяного щита Антарктики, основания которых находятся ниже уровня моря, могло бы стать в XXI-м веке причиной значительного увеличения вероятного диапазона повышения среднего глобального уровня моря. В то же время существует средняя степень достоверности в отношении того, что этот дополнительный вклад не превысит нескольких десятых метра роста уровня моря в XXI-го веке. 

Очень важным разделом доклада ДО5 является анализ взаимодействия антропогенных факторов и естественных циклов изменения климата Земли. Важный вывод был сделан об инерционности изменений климата и их необратимости. Большая доля антропогенного изменения климата, обусловленного выбросами СО₂, является необратимой во временных масштабах от нескольких столетий до тысячелетия, за исключением случая значительного чистого удаления СО₂ из атмосферы в течение длительного периода. После полного прекращения чистых антропогенных выбросов СО₂ приземные температуры будут оставаться повышенными и примерно постоянными на протяжении многих столетий. Вследствие длительных временных масштабов переноса тепла с поверхности океана в его глубинные слои повышение температуры океана будет длиться веками. В зависимости от сценария, около 15–40 % выброшенного СО₂ будет сохраняться в атмосфере в течение более 1 000 лет. 

Были предложены методы целенаправленного воздействия на климатическую систему для предотвращения изменения климата (геоинжиниринг). Однако, было отмечено, что недостаточность данных не позволяет провести всестороннюю количественную оценку управления солнечной радиацией (УСР) и удаления двуокиси углерода (УДУ), а также их воздействия на климатическую систему. Методы УДУ имеют биогеохимические и технологические ограничения их потенциала в глобальном масштабе. Не хватает знаний для того, чтобы количественно определить, какой объем выбросов СО₂ может быть частично удален посредством УДУ в столетнем временном масштабе. Результаты моделирования показывают, что методы УСР, в случае их практической реализации, могли бы в значительной мере нейтрализовать повышение глобальной температуры, однако они привели бы также к изменению глобального гидрологического цикла и не снизили бы уровень кислотности океана. При прекращении УСР по какой-либо причине существует высокая степень достоверности в отношении того, что глобальные приземные температуры весьма быстро повысятся до значений, обусловленных воздействием парниковых газов. Методы УДУ и УСР имеют другие побочные эффекты и долговременные последствия в глобальном масштабе. 

Как пишут на сайте Общероссийской организации «Социально-экологический Союз», журналисты назвали пятый доклад МГЭИК «спокойным». Некоторые западные эксперты критикуют новый доклад за то, что в нём не учтены риски, касающиеся метановых выбросов в результате таяния вечной мерзлоты, не включена также возможность быстрого разрушения Гренландского и Западно-Антарктического ледяных щитов. Причина одна: трудно оценить вероятность этих событий. Один из ведущих авторов нового доклада Майлс Аллен из Оксфордского университета (Великобритания) уверен, что оценка МГЭИК неизбежно будет консервативной, ведь никогда нет 100-процентной уверенности, что модели полностью описывают реальный мир. 

Несмотря на то, что прогнозируемое в ДО5 повышение температуры в ближайшие годы не велико, заметьте, что даже это потепление может вызвать экстремальные температуры и наводнения в отдельных регионах. Сравнение различных сценариев показывает, что уменьшить негативные последствия неизбежного потепления можно только снизив выбросы в атмосферу образующихся при сжигании топлива газов. 

Третья часть пятого доклада Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК), посвященная мерам, которые могут смягчить воздействие человека на климат, опубликована в апреле 2014 г. Основываясь на том, что удержание потепления ниже критического уровня возможно, ученые делают вывод, что для этого потребуется широкомасштабное преобразование системы энергетического обеспечения во всем мире, с одновременным быстрым и эффективным снижением выбросов. Согласно мнению экспертов, чтобы избежать повышения температуры более чем на 2 °С, нам необходимо втрое, если не вчетверо увеличить использование безуглеродных или низкоуглеродных источников энергии к 2050 г. В выводах третьей главы отчета говорится, что возобновляемые источники энергии должны занять главное место в этом преобразовании, их использование становится все более выгодным, перспективы развития очень благоприятны, в частности, в случае если правительства возьмут на себя внедрение стимулирующей политики. Рабочая группа РГ3, работавшая над третьей частью Оценочного доклада,  также посвятила некоторую часть работы одной из ключевых задач, с которой сталкивается планета и общество: к 2030г. городское население вырастет в три раза. Этот факт имеет прямое отношение к изменению климата, поскольку именно города ответственны за потребление около 70% мировой энергии и такое же количество выбросов CO2, связанных с энергетикой. 

Тема экологии, защиты жителей Земли от пагубных изменений климата объединяет ученых всего мира. Именно задумываясь о будущем Земли мы становимся людьми, хозяевами нашей планеты, которые не должны допускать борьбы за территории и ресурсы, войн, вражды, а должны объединяться и найти способы сохранения жизни на Земле.

Статьи экологической тематики на сайте Temperatures.ru:

Глобальное изменение климата

Остановится ли Гольфстрим?

Острова из мусора в океане

Мусор в космосе

Листья в полиэтилене

Аномальное поведение человека

Разрешите спасти одно дерево

Что вреднее ртутный термометр или ртутная лампа?

Божья коровка, улети на небо

Меховой воротник

Человек или автомобиль

Мировой температурный рекорд пересмотрен