9.5. Проблема глобального потепления (парниковый эффект)

Практически еженедельно появляют­ся сообщения об исследованиях в этой сфере. Вот британские натуралисты сообщают о смещении к северу ареа­лов некоторых видов птиц. Канадцы отмечают, что северные реки остаются замерзшими в среднем на две недели меньше, чем полвека назад. В Грен­андии в последние годы резко уско­рилось движение ледников, спускаю­щихся к морю. Арктические льды от­ступают летом значительно дальше на север, чем прежде. На Антарктическом полуострове, который вытянулся в сто­рону Южной Америки, тоже идет бы­строе разрушение ледников. По неко­торым данным, стал замедлять свое течение Гольфстрим.

Складывается впечатление, что на Земле действительно наступает «оттепель». Однако, чтобы говорить об этом уверенно, нужно проследить за гло­бальными изменениями температуры приземного воздуха, что совсем не так просто, как может показаться на пер­вый взгляд: температура на нашей планете испытывает значительные ко­лебания как во времени, так и в про­странстве. Чтобы с некоторой точно­стью определить ее среднюю величи­ну, нужны тысячи измерений, причем, что важно, все они должны быть вы­полнены по единой методике. А чтобы уверенно зафиксировать потепление, такие измерения надо проводить не­прерывно в течение нескольких сотен лет. Подобной методики пока не суще­ствует. Большинство метеостанций создано лишь недавно, а самые ста­рые, где накоплены многолетние на­блюдения, часто расположены в боль­ших городах, где с развитием энерге­тики стал формироваться особый ми­кроклимат, существенно отличающий­ся от климата окружающих территорий. Почти не охвачены измерениями об­ширные пространства океанов, высокогорные районы.

За все время существования жизни на Земле средняя приземная температура заведомо не выходила за пределы 5-50^оС и последние шестьсот миллионов лет колебалась в пределах 10-20^оС, что в среднем составляет15^оС. Единственным объяснением существовавшей устойчивости пригодного для жизни климата Земли является предположение о действии биотической регуляции окружающей среды, т.е. поведение альбедо (отраженная планетой часть солнечного излучения) и всех других, важных для жизни характеристик климата Земли находятся под контролем глобальной биоты.

Из-за сложностей анализа глобальных изменений температуры некоторые ученые до сих пор не признают поте­пление фактом и предпочитают гово­рить о нем как о правдоподобной ги­потезе, нуждающейся в тщательной проверке. И все же подтверждений с каждым годом становится все больше. Климатологи из крупнейших миро­вых исследовательских центров, со­брав доступные архивы метеоданных из разных уголков земного шара, об­работали их и привели по возможно­сти к единой шкале (рис. 9.5.1) Получилось четы­ре ряда глобальных температур, начи­нающихся со второй половины XIX ве­ка. На них видны два отчетливых пика планетарного потепления. Один из них приходится на период с 1910 по 1940 год. За это время средняя темпе­ратура на Земле выросла на 0,3— 0,4°С. Затем в течение 30 лет темпера­тура не росла и, возможно, даже нем­ного снизилась. А с 1970 года начался новый период потепления, который продолжается до сих пор. За это время температура повысилась еще на 0,6— 0,8°С. Таким образом, в целом за XX век средняя глобальная температура приземного воздуха на Земле выросла примерно на один градус. Это доволь­но много, поскольку даже при выходе из ледникового периода потепление обычно составляет всего 4-5°С.

Факт поте­пления более бесспорен и заметен для Северно­го полушария Земли. В Южном полушарии по-настоящему серьезное потепление отмечается только на Антарктическом полуострове. На всей же остальной тер­ритории Антарктиды, особенно в ее центральных районах, ничего похоже­го в последние 50 лет не наблюдалось. Все это дает основание ряду ученых говорить, что потепление носит ло­кальный характер, связанный с Се­верным полушарием Земли.

Наиболее сильные колебания тем­пературы наблюдаются в Арктике, Гренландии и на Антарктическом по­луострове. Именно приполярные ре­гионы, где вода находится на границе таяния и замерзания, наиболее чув­ствительны к изменениям климата. Здесь все пребывает в состоянии неу­стойчивого равновесия. Небольшое похолодание приводит к увеличению площади снегов и льдов, которые отражают в космос солнечное излучение, способствуя тем самым дальнейшему понижению температу­ры. И наоборот, ее повышение приводит к сокращению снежно-ледового по­крова, что приводит к лучшему про­греву воды и почвы, а от них уже и воздуха. Возможно, что именно эта особенность полярного равновесия является одной из причин тех перио­дических оледенений, которые нео­днократно переживала Земля на про­тяжении последних нескольких мил­лионов лет.

Итак, в дальнейшем будем исходить из гипотезы, что глобальное потепление действительно имеет место. В таком случае резонно поставить вопрос о его причинах. Сказать, что современная наука не может объяснить это явление, было бы не совсем верно. Скорее, заг­воздка в том, что она может истолко­вать его слишком большим числом способов, и на сегодняшний день совершенно непонятно, какому из них следует отдать предпочтение. Самая ходовая гипотеза, объясняющая все происходящее, связывает изменение климата с так называемым парнико­вым эффектом, то есть различной сте­пенью прозрачности земной атмосфе­ры для видимого и инфракрасного из­лучения.

Какие же причины вызывают это потепление?

Накопление углекислого газа, а также так называемых парниковых газов в атмосфере — одна из основных причин парникового эффекта, возрастающего от разогревания Земли лучами Солнца.

Максимум спектра солнечного из­лучения, как известно, приходится на видимый диапазон. Это излучение почти беспрепятственно проходит че­рез земную атмосферу, если только в ней нет облаков. Попав на земную по­верхность или в воду, фотоны частично поглощаются, отдавая свою энергию, и частично рассеиваются — отражаются в произвольном направлении в виде длинноволнового инфракрасного излучения. В глобальном масштабе, содержащиеся в воздухе «парниковые газы» играют туже роль, что и стекло в парнике, не пропуская длинноволновое излучения в космос и тем самым дополнительно разогревая поверхность нашей планеты (рис.9.5.2).

Одним из главных по значению парниковым газом является водяной пар, за ним следует углекислый газ, метан, фреоны, закись азота.

Основным источником углекислого газа антропогенного происхождения является сжигание ископаемого топлива (уголь, нефть, горючие сланцы, торф, дрова). По оценкам экспертов ЮНЕСКО, доли некоторых стран в глобальном выбросе углекислого газа таковы: США — 24%, Россия и Китай — 11%, Германия и Япония по 5%. В последние десятилетия стало отмечаться постепенное возрастание в атмосфере содержания метана - СН₄ ( в среднем 1% в год). Это связано как с природными факторами (метан, как известно, - болотный газ; стоит поворошить палкой дно болотистого водоема, как видны пузырьки газа, это метан), так и с антропогенными причинами (сжигание биомассы, выращивание риса на полях, отходы от содержания крупного рогатого скота). Например, установлено, что рисовые поля поставляют в атмосферу метана в 8-10 раз больше, чем сельхозугодья США и Европы. Но максимальное количество метана выделяет крупный рогатый скот (74% от всех видов животных), овцы и козы около 13%, поэтому уже сейчас в высокоразвитых странах применяют ингибиторы, которые существенно снижают выброс этого газа в атмосферу. Газы фреоны или фторхлоруглероды были синтезированы человеком и активно начали применяться в производстве с 50-х годов. Концентрация закиси азота с начала века выросла на 20% в связи с применением азотных удобрений.

Как показывают измерения, концен­трация СО₂ основного парникового га­за в земной атмосфере, повысилась за последние сто лет на 26% и сейчас каждый год увеличивается на полпроцента. Причем соответствующего роста совокупной биомассы зеленых растений, питающихся углекислым газом, почему-то не наблюдается.

Казалось бы, нет ничего более естественного, чем увязать глобаль­ное потепление с ростом концентра­ции углекислого газа в атмосфере, а этот рост — со сжиганием ископаемо­го топлива. При таком объяснении звенья выстраиваются в одну цепь, да еще и сразу становится понятно, что надо делать — сокращать выбросы СО₂, а значит, отказываться от исполь­зования угля, нефти и газа.

На III Конференции Сторон Рамоч­ной конвенции ООН об изменении климата в г. Киото, Япония, 11 декабря 1997 г. был при­нят Киотский протокол к Рамочной кон­венции ООН об изменении климата, в кото­ром были определены некоторые количест­венные обязательства по сокращению вы­бросов парниковых газов для стран - сторон протокола. Эти страны - по отдельности или совместно - должны сократить совокупные выбросы парниковых газов в эквиваленте СО₂ - на 5% от уровня 1990 г. в период действия обязательств (с 2008 по 2012 гг.).

В рамках Киотского протокола были предложены три механизма, позволяющие достичь необходимого сокращения выбро­сов парниковых газов с наименьшими затратами.

1. Развитые страны и страны с переходной экономикой вправе совместно осуществлять проекты по снижению выбро­сов парниковых газов в атмосферу на территории одной из стран, а затем «делить» произведенный эффект, т.е. передавать друг другу полученные «единицы снижения выбросов». Такие проекты получили назва­ние проектов совместного осущест­вления.

2. Для сотрудничества с развива­ющимися странами предусмотрен в целом сходный механизм осуществления совмест­ных проектов, который называется механиз­мом чистого развития. Проекты по сокращению выбросов парниковых газов в рамках действия этого механизма осуществляются развитыми странами и странами с переход­ной экономикой, включенными в Приложе­ние! к РКИК.

3. Третий механизм снижения выбросов парниковых газов, предусмотрен­ный Киотским протоколом, это механизм торговли квотами на выбросы. (Квоты на выбросы - это допустимые в рамках Киотского протокола ежегодные объемы выбросов парниковых газов, утверждаемые для каждой страны, являющейся стороной протокола). Такой механизм позволяет одной стороне протокола, которая не израсходовала квоту разрешенных ей выбросов, переуступить или продать излишек другой стороне, исчерпавшей свою квоту.

Таким образом, Киотским протоко­лом заложен рыночный стимул снижения выбросов парниковых газов. С одной стороны, возможность торговли достигну­тыми сокращениями выбросов выгоден для обеих сторон, участвующих в сделке. С другой стороны, механизм торговли квотами, побуждающий страны и компании к созданию запаса квот на продажу, станет не только способствовать росту конкуренции между ними, но объективно будет способст­вовать поиску наиболее эффективных, надежных и дешевых методов снижения выбросов парниковых газов.

Киотский протокол вступил в силу 16 февраля 2005 г.

Республика Беларусь подписала Рамочную конвенцию ООН об изменении климата (РКИК) 11 июня 1992 г. и ратифици­ровала ее 11 мая 2000г., став полноправной ее стороной.

Но если при подготовке Киотского протокола ситуация каза­лась вполне ясной, то к моменту всту­пления его в силу, в 2005 году, сомне­ния в научной обоснованности предла­гаемых в нем мер стали общим местом в высказываниях климатологов. Ока­зывается, пока нельзя уверенно утвер­ждать, что наблюдаемые изменения действительно связаны с деятельно­стью человека. Вполне возможно, что, принимая на себя вину за глобальное потепление, правительства вместо по­иска истины идут по пути самооговора, к которому их активно склоняют эколо­ги. Люди, не имея достоверных данных о том, что повышение уровня СО₂ в атмосфере носит техногенный характер, тем не менее готовы принять на себя весьма обременительные обязатель­ства по сокращению его выбросов.

В этой связи небезинтересно мнение известных экологов Санкт-Петербургской школы глобальной экологии, которые считают, что «парниковый эффект» связан не просто с поступление углекислого газа в атмосферу, в результате сжигания ископаемого топлива, а с нарушением равновесного состояния биоты Земли под влиянием антропогенного воздействия. Согласно принципу Ле Шателье, скорость поглощения углерода биотой при ее малых относительных возмущениях окружающей среды (т.е. ее деградацией, снижением продуктивности, биоразнообразия, которые происходят под влиянием деятельности человека), пропорциональна приросту его концентрации в окружающей среде по отношению к невозмущенному состоянию. Если принцип выполняется, коэффициент пропорциональности положителен. Таковым он был до начала XX столетия, судя по скорости выбросов ископаемого углерода и его накопления в атмосфере. Биота суши подчинялась принципу Ле Шателье, т.е. была слабо возмущена и эффективно компенсировала все воздействия человека на биосферу.

С начала нашего столетия вследствие возмущения биоты суши человеком она перестала поглощать углерод из атмосферы, наоборот, начала выбрасывать его, увеличивая, а не уменьшая загрязнение окружающей среды промышленными предприятиями. В то же время современные данные по распределению радиоуглерода в океане и изменению кислорода в атмосфере показывают, что пока еще невозмущенная биота океана поглощает избыток СО₂, выбрасываемые в атмосферу человеком, т.е. биота океана еще функционирует в соответствии с принципом Ле Шателье.