Выраженной в отклонениях от среднего за 1961-1990гг

(А.Шмакин, ИГ РАН, 2004)

Сплошные горизонтальные линии – средние значения за 1951-1989гг. и 1989-2001гг.; пунктирные линии – 99% доверительные интервалы

Глобальное потепление климата и повышение уровня океана рассматривается как экологическая угроза беспрецедентного масштаба. Прогнозируется, что при повышении уровня океана на 1,5-2 м под затопление попадает около 5 млн. км² суши. Хотя эта площадь и не велика (лишь около 3% от общей поверхности суши), но это наиболее плодородные и густонаселенные земли. На них проживает около 1 млрд. человек и собирается около 1/3 урожая отдельных сельскохозяйственных культур, что показывает небывалые в человеческой истории экономические ущербы. Считается, что такая страна, как Бангладеш (с населением около 150 млн. человек), почти полностью уйдет под воду даже в том случае, если повышение уровня океана не превысит 1м. Прогнозируется, что потепление климата будет сопровождаться увеличением степени неустойчивости погоды, смещением границ природных зон и вечной мерзлоты, ростом числа штормов и ураганов, ускорением темпов вымирания животных и растений.

Большую тревогу вызывает также возможность уменьшения различий температуры в высоких широтах и экваторе в основном за счет более сильного потепления полюсов. С последним явлением может быть связано уменьшение площадей вечномерзлых почв и высвобождение из них (особенно с заболоченных территорий) метана и углекислого газа, что, в свою очередь, будет интенсифицировать парниковый эффект. Более того, вызванное потеплением протаивание многолетнемерзлых грунтов может привести к резкому увеличению числа аварий и нанести колоссальные экономические ущербы предприятиям нефтегазового комплекса Западной Сибири, где в условиях вечной мерзлоты проложены десятки магистральных и многие сотни промысловых нефте-, газопроводов и других производственных объектов и сооружений. Все это дало основание к заявлениям на Международной конференции по проблемам изменения климата (Торонто, 1979г.) о том, что «конечные последствия парникового эффекта могут сравниваться только с глобальной ядерной войной».

Основной причиной поступления углекислого газа в атмосферу является сжигание органического топлива. В настоящее время только предприятиями теплоэлектроэнергетики в атмосферу выбрасывается примерно 1 т углерода на человека в год, или около 6 млрд. т/год на земном шаре. Наибольшие объемы выбросов углекислого газа в атмосферу дают сегодня три страны – США, Россия и Китай, внося в общий мировой вклад соответственно 22, 11 и 10 процентов. По некоторым оценкам, уже в первой половине XXI столетия выброс может возрасти до 10 млрд. т/год. Климатологи крайне опасным считают выброс порядка 15-20 млрд. т/год.

Отметим, что в биосфере идут процессы, препятствующие накоплению углекислого газа в атмосфере. Основными факторами вывода двуокиси углерода из атмосферы являются фотосинтез и поглощение океаном. Так, экспериментально было показано, что удвоение концентрации СО₂ в воздухе обусловило увеличение площади ассимиляционного аппарата растений на 30-40% (сорго, кукуруза) и повышение урожайности испытуемых сельскохозяйственных культур: хлопка – на 124%, томатов и баклажанов – на 40%, пшеницы, риса, подсолнечника – на 20%, фасоли, гороха и сои – на 43%. Отметим, что океан поглощает до 50% СО₂, образующегося в результате деятельности человека. Океан потенциально мог бы поглощать и существенно больше углекислоты, но этому препятствует слабая перемешиваемость глубинных вод.

Кроме того, учеными разных стран рассматриваются технические варианты сокращения объемов выброса углекислого газа в атмосферу за счет его захоронения в вечную мерзлоту или закачки его в нефтяные пласты вместо воды для вытеснения нефти.

Справедливости ради необходимо упомянуть и о существовании других гипотез, позволяющих объяснить наблюдаемое потепление. Так, сторонники противоположной точки зрения обращают внимание на то, что повышение температуры в течение последнего столетия (примерно на 0,5°С) произошло на фоне заканчивающегося холодного природного цикла, имевшего место в конце XIX столетия. Кроме того, отмечается, что повышение температуры было значительным в 1881-1917 гг., т. е. еще до периода интенсивного техногенного накопления в атмосфере парниковых газов. С этих позиций потепление в последние десятилетия может рассматриваться как одно из проявлений природного цикла, который в недалеком будущем (по некоторым оценкам 20-25 лет) может измениться на противоположный (похолодание).

Существуют и другие природные факторы, действующие в направлении, противоположном парниковому эффекту. Так, увеличивающаяся запыленность атмосферы препятствует прохождению к земной поверхности солнечной радиации, и тем самым ее тепловой составляющей. Подобным образом действует повышение влажности воздуха и облачность. Существенным фактором является также изменение отражательной способности (альбедо) земной поверхности, всякое увеличение которой ведет к выхолаживанию нижних слоев атмосферы и понижению температуры земной поверхности.

4.3.2. Эффект «озоновой дыры»

«Озоновые дыры» представляют собой протяженные области пониженного содержания озона в озоновом слое атмосферы. Их опасность для человека и других живых организмов связана со значительным превышением уровня ультрафиолетового излучения, что вызывает мутации (генные нарушения) и способствует развитию онкологичесикх заболеваний. Впервые они обнаружены в Антарктиде в начале 80-х гг. прошлого столетия. Размер «дыры» с пониженной концентрацией озона возрастает примерно на 4% в год. В последние годы она вышла за пределы континента и по размерам превышает площадь США. «Дыра» несколько меньших размеров не так давно обнаружена на севере Сибири. Учащается также появление «блуждающих дыр» площадью от 10 до 100 тыс. км² в других регионах, где потери озона достигают 20-40% от нормального уровня.

Причины возникновения «озоновых дыр» до конца не ясны. Основным антропогенным фактором, разрушающим озон, в настоящее время считают накопление фреонов в верхних слоях атмосферы. Фреоны – хлорфторуглводороды (ХФУ) широко используются как газы-носители (пропилленты) в различного рода баллончиках, холодильных установках и т. п. Для широкого использования в качестве пропиллентов фреоны избраны как весьма стойкие (инертные) газы. Однако чисто технический подход к их оценке только по одному свойству привел к непредвиденному отрицательному эффекту. Оказалось, что именно благодаря высокой устойчивости (срок жизни 100 лет) фреоны оказались способными достигать озонового слоя, в агрессивной среде которого из них высвобождается хлор. Каждый атом хлора как катализатор способен разрушить до 100 тысяч атомов озона.

Некоторые ученые считают, что аналогичные явления имели место ранее и вызывались исключительно природными процессами, в частности 11-летними циклами солнечной активности. Что касается фреонов, то пузырьки воздуха из кернов льда подтверждают наличие их в атмосфере и в доиндустриальную эпоху. Из других причин разрушения озонового слоя специалисты называют уничтожение лесов как основных поставщиков кислорода в атмосферу. Зарегистрировано также разрушение озона при выводе в космос летательных аппаратов (только один запуск «Шаттла» ответственен за потерю 10 млн. т озона), при ядерных взрывах в атмосфере, крупных пожарах и других явлениях, сопровождающихся поступлением в верхние слои атмосферы оксидов азота и некоторых углеводородов. Существует также гипотеза срыва озонового слоя кометой Галлея. Полагают, что с ее уходом концентрация озона обычно восстанавливается.

В разных странах принимаются меры к уменьшению, а в дальнейшем и к прекращению производства фреонов. Так, Монреальским протоколом, подписанным в 80-х гг., многие государства взяли обязательство сократить к 2000 г. производство фреонов на 50%, заменив другими, менее стойкими газами. Однако вследствие высокой стойкости фреоны могут еще долго сохраняться в атмосфере, даже если их производство будет прекращено. В ряде стран (США, Великобритания, Франция) фреоны – хлофторуглеводороды (ХФУ) – заменяются на гидрохлорфторуглеводороды (ГХФУ) и гидрофторуглеводороды (ГФУ), срок жизни которых значительно короче (2-25 лет).