Сегодня уже мало кто сомневается в факте глобального потепления. Содержание парниковых газов в атмосфере увеличивается, льды в Арктике тают, а температуры на Земле неуклонно растут и обещают к концу этого столетия вырасти на 2 °C. И тем не менее в кругах, далёких от науки, вокруг этой темы формируются различные легенды и мифы.
Сегодня уже мало кто сомневается в факте глобального потепления. Научные публикации извещают нас о том, что содержание парниковых газов в атмосфере увеличивается непрерывно, льды в Арктике стремительно тают, а температуры на Земле неуклонно растут и обещают к концу этого столетия вырасти на 2 °C, как минимум. И тем не менее в кругах, далёких от науки, вокруг этой темы формируются различные легенды и мифы, как вокруг любого явления глобального масштаба. Те люди, кому хочется верить, что всё обойдётся, утверждают, что потепление — это часть колебаний климатической системы. Ведь потепления и похолодания и раньше сменяли друг друга. Те люди, которые, наоборот, склонны верить в катастрофы, опасаются, что глобальное потепление отбросит нас в новый ледниковый период, причём ещё при нашей жизни. Для того чтобы в этом разобраться, надо понять, как же работает климатическая система Земли, а следовательно, заглянуть в прошлое.
Почему возникают оледенения
Всему виной течения
Предпосылки для оледенений на Земле существовали всегда. На них указал астроном и физик Милютин Миланкович ещё в 30-е годы ХХ века. Они обусловлены тем, что земная орбита меняется от окружности к эллипсу и обратно. Кроме того, меняется угол наклона земной оси; мало того, угол наклона земной оси ещё и вращается. Поэтому полюса получают то больше, то меньше тепла от Солнца. Эти цикличные изменения происходят непрерывно, т.к. Землю притягивает не только Солнце, но и другие космические тела. Причём наиболее сильно на эти изменения реагируют Северный и Южный полюса. А на экваторе, наоборот, температурные колебания ощущаются мало, он ведь всегда освещается Солнцем равномерно, ну не совсем, но почти. Однако, несмотря на этот факт, настоящие оледенения на нашей планете возникают только в определённые моменты и в истории Земли они занимают сравнительно короткий период, а в основном климат на нашей планете был тёплым.
И тем не менее приблизительно 1,8 млн лет назад наша планета вошла в цикл отчётливых и резких климатических колебаний: тёплые фазы стали сменяться оледенениями. Почему это произошло? Объяснение этому впервые сформулировал американский учёный В. Брокер (W. Broecker). Дело в том, что есть факторы, которые могут усиливать климатические изменения, происходящие на полюсах из-за колебаний земной орбиты, и 1,8 млн лет назад включился именно такой фактор. В это время закрылся Панамский перешеек и исчез пролив, который соединял Атлантический и Тихий океаны. До этого вода из Атлантического океана беспрепятственно попадала в Тихий, но с этого момента оформилась система течений Гольфстрима. Вот это событие и заставило климат на всей планете меняться от тёплого к холодному и обратно, т.к. система Гольфстрима и является тем рычагом, который переключает климат с одной климатической моды на другую. В дальнейшем мы будем говорить просто «Гольфстрим» или «тёплое Атлантическое течение», хотя, согласно географической номенклатуре, любое течение после его разветвления приобретает новое название. Так, в тропических и субтропических широтах это течение называют Гольфстримом, несколько севернее — Северо-Атлантическим течением, а в полярных широтах, на уровне Скандинавии, — Норвежским течением. Здесь, в полярных широтах, находится, образно говоря, мотор всей современной океанической циркуляции, который постоянно работает и заставляет тёплые поверхностные воды продвигаться на север. Это течение имеет повышенную солёность, и когда в Норвежско-Гренландском бассейне оно сильно охлаждается, то его плотность становится значительно выше, чем плотность окружающей воды, и оно под действием силы тяжести тонет на глубину и образует глубоководное течение южного направления. Это течение идёт к берегам Антарктиды, потом разветвляется. Одна его ветвь уходит в Индийский океан, а другая в Тихий. Но обе в конце концов всплывают на поверхность и возвращаются в Карибское море и Мексиканский залив, откуда берёт своё начало Гольфстрим. Круг замыкается. Так осуществляется циркуляция воды в Мировом океане во время межледниковий.
Это тёплое течение сегодня отвечает за 30% теплового бюджета Западной Европы. Ещё точнее, именно благодаря этому течению зимы в Европе очень тёплые и мягкие. Сравните, например, среднемесячные январские температуры на побережье Норвегии и на северном побережье Чукотки. Они соответствуют 0… –5°C и –30… –35°C. Разница, согласитесь, есть, а находятся они приблизительно на одинаковой широте.
Что такое ледниковый период
Но когда полюса начинают охлаждаться из-за того, что они получают меньшее количество солнечной энергии, тёплая вода уже не может продвигаться столь далеко на север, т.к. она охлаждается намного южнее. Хотя океанический конвейер и продолжает работать, но в сильно ослабленном режиме и температура в средних широтах падает на 8—10°C, а это создаёт условия для наступления ледникового периода. Летние сезоны становятся настолько холодными, что в высоких северных широтах снег летом стаивает не полностью, а остаётся на следующую зиму. Начинают расти ледники. А надо сказать, что именно Северное полушарие ответственно за наступление ледниковых периодов, т.к. в Антарктиде ледник присутствует постоянно. Объём льда там огромный, толщина современного ледника составляет около 4 тыс. метров в середине континента. Он не стаивает во время межледниковий, однако и во время ледниковых периодов не может сильно увеличиться. Дело в том, что он ограничен океаном, а вода в океане не может промёрзнуть, т.к. её объём очень велик и она постоянно перемешивается. То есть на Южном полюсе во время ледниковых периодов внешне мало что меняется. Зато на всех материках вокруг Северного полюса — в Северной Америке, на территории Канады, в Европе, на территории Польши, Германии, Прибалтийских стран и в Азии, на территории России — суша покрывается мощными ледниковыми щитами. Общее снижение температуры и присутствие обширных ледников полностью меняют облик нашей планеты. Над ледниками всегда формируются области высокого атмосферного давления, и с них постоянно дуют так называемые стоковые холодные ветры. Во время ледниковий ветер дует приблизительно в 20 раз сильнее, чем сейчас, выдувая огромное количество пыли из голых, не покрытых растительностью горных пород. Меняется растительность на континентах: широколиственные леса отступают, уступая своё пространство тундре. Наибольшим температурным изменениям подвержены полярные и приполярные области, а также средние широты. На экваторе и в субтропиках температуры во время ледниковых периодов снижаются всего на 2—4 °C, но и там становится жить неуютно из-за сильных ветров.
Как бы это ни было печально, ледниковые периоды длятся приблизительно 100 тыс. лет, то есть намного дольше межледниковых, которые обычно продолжаются 10 тыс. лет. Такова особенность нашей климатической системы. Она обусловлена теми самыми изменениями орбитальных параметров нашей планеты, о которых мы говорили в самом начале. Межледниковье, в которое мы с вами живём, в геологии называется голоценом (в геологии каждый период имеет своё собственное имя). И длится это межледниковье уже как раз около 10 тыс. лет. И надо сказать, что вся человеческая цивилизация развилась именно за эти последние 10 тыс. лет, т.к. до этого климат не позволял людям быстро развиваться — основные силы уходили на выживание. Так что сейчас самое время спросить себя: что нас ждет впереди?
Что нас ждёт впереди?
Гипотеза раннего антропогенного воздействия
Какие климатические изменения грядут? Вообще-то многие учёные сходятся на том, что естественные факторы в настоящий момент должны вести климатическую систему к похолоданию. Однако, согласно гипотезе раннего антропогенного воздействия, выдвинутой американским учёным Уильямом Рэддиманом (W. Ruddiman), нам очень сыграла на руку сельскохозяйственная деятельность человека. Действительно, уже в самом начале развития нашей цивилизации люди осели, стали очищать земли от лесов, возделывать поля, разводить скот. Эта деятельность привела к некоторому возрастанию в атмосфере углекислого газа, которое увеличило парниковый эффект и сдержало природный тренд к похолоданию.
Я напомню, что парниковый эффект создают газы с крупными молекулами. Коротковолновое солнечное излучение достигает Земли, нагревает её поверхность, а потом отражается от неё в виде уже длинноволнового теплового излучения. Однако для этого длинноволнового излучения крупные молекулы газов в атмосфере становятся серьёзным препятствием. Длинные волны натыкаются на них и отражаются обратно к Земле — таким образом происходит дополнительный разогрев атмосферы.
То есть получается, что ранняя сельскохозяйственная деятельность человека оказала на климат планеты очень положительное влияние, препятствуя наступлению нового ледникового периода. Однако это слабое воздействие не следует путать с тем эффектом, который вызвала индустриальная революция.
Глобальное потепление. В чём его опасность?
Уже на сегодняшний день содержание углекислого газа в атмосфере на одну треть превышает норму, характерную для межледниковий. И под действием промышленных выбросов содержание углекислого газа в атмосфере продолжает нарастать очень стремительно, вызывая такой же стремительный и резкий разогрев атмосферы. Почему такой разогрев опасен? Дело в том, что в климатической системе задействовано много факторов и они тоже начинают изменяться в ответ на разогрев атмосферы. Разогрев атмосферы — это первое звено в цепи очень неприятных для нас событий, которое запускает весь сценарий. Становится теплее — тают льды. В настоящий момент на нашей планете присутствуют два обширных ледника — один в Гренландии, его максимальная толщина достигает 2 км, другой — в Антарктиде, его толщина достигает 4 км. Кроме того, многолетние ледяные покровы образуются в Северном Ледовитом океане в виде пакового льда, толщина этого льда сравнительно невелика — до 4 м. И помимо этого есть высокогорные ледники. То есть льда на планете довольно много и таять есть чему. Одна из опасностей, к которой приводит таяние льда, довольно очевидна — это поднятие уровня Мирового океана. Даже сейчас существуют территории суши, которые находятся либо ниже уровня Мирового океана (например, западная Голландия), либо приподняты над уровнем океана на незначительную высоту, и людям, живущим на этих территориях, приходится строить и поддерживать дамбы, чтобы оградить себя от разрушительных наводнений. С поднятием уровня моря таких территорий станет намного больше. Но это не единственная беда, которой нам грозит таяние льдов.
Из-за сокращения поверхности льдов снижается альбедо. Альбедо — это способность земной поверхности отражать солнечную энергию. Чем светлее поверхность, тем интенсивнее она отражает солнечный свет и тем меньше поверхность нагревается. Льды отражают приблизительно 80—90% солнечной энергии, а поверхность океана — всего лишь 5%, остальная энергия поглощается и уходит на нагрев. То есть процесс глобального потепления дополнительно ускоряется.
Кроме того, огромные территории на Земле покрыты вечной мерзлотой. Она образовалась во время ледниковых периодов, когда покровные ледники километровой толщины занимали огромную часть суши. С потеплением климата сами ледники растаяли, но земная кора не успевает за короткие летние сезоны прогреться так сильно, чтобы растаял лёд. Оттаивает только верхний почвенный слой, а вечная мерзлота не сдаёт позиций — глубина замерзания иногда превышает 1000 метров. Вечная мерзлота занимает приблизительно 25% земного шара, её нет только на двух континентах — в Африке и Австралии. В нашей стране она широко распространена в Сибири и Забайкалье, её южная граница доходит до Алтая. 65% территории России — районы вечной мерзлоты. Проблема состоит в том, что вечная мерзлота является мощным потенциальным источником углекислого газа и метана. Подсчитано, что в ней содержится в 2 раза больше СО2,чем сейчас присутствует в атмосфере. Разогрев атмосферы приводит к ускоренному таянию вечной мерзлоты и освобождению СО2 и метана, что, соответственно, должно неизбежно усиливать парниковый эффект.
Таким образом, становится понятно, что темпы глобального потепления в перспективе будут ускоряться. Однако сейчас учёные сходятся на том, что у нас ещё есть в запасе приблизительно 100 лет, чтобы не дать этому процессу развиться в глобальную катастрофу. Однако если ситуацию не переломить, то может случиться самое худшее, чего опасаются учёные, — это то, что большое количество талой воды, образовавшейся от таяния льдов в Арктике и в Гренландии, распреснит поверхность моря в Норвежско-Гренландском бассейне и нарушит современную океаническую циркуляцию. В результате перекроется Гольфстрим и наступит резкое похолодание, которое может привести к наступлению нового ледникового периода. Правда, в утешение хочется сказать, что последние расчёты показывают, что для такого исхода нужно очень большое количество талой воды. И тем не менее эта причина заставляет сейчас людей искать выход из создавшейся ситуации и пути скорейшего сокращения углекислого газа в атмосфере.
