4.1.1. Антропогенные факторы влияния на тепловой режим Земли.

По мере роста использования энергии, которая после всех преобразований в конце концов переходит в форму тепловой, вклад антропогенного тепла в тепловой баланс планеты непрерывно возрастает. Решающее значение этот вклад приобретает при этом, однако, не в суммарном теплообмене планеты, от которого он пока еще составляет доли процента. Важным фактором, влияющим на климатические особенности отдельных территорий, оказывается скопление антропогенных источников тепла на ограниченных участках концентрированного размещения больших городов и промышленных зон. Создавая устойчивые восходящие потоки нагретого воздуха, крупные промышленно-городские центры не только изменяют ход климатических процессов в непосредственной близости от себя, но могут, по-видимому, влиять и на характер распределения воздушных потоков. Такой техногенный тепловой поток, хоть он определяется энергией, часто на много порядков меньшей, чем та, которая реализуется в атмосферных процессах, может сыграть роль стрелочника. Действительно, ничтожная по сравнению с энергией движущегося поезда энергия, затрачиваемая на перевод стрелки, определяет выбор направления его движения.

Вклад техногенного запыления атмосферы в изменения альбедо может быть двояким. С одной стороны, уменьшение прозрачности атмосферы увеличивает отражение и рассеяние в пространстве солнечного излучения. В то же время за-пыление горных ледников и заснеженных поверхностей снижает их отражательную способность и ускоряет таяние.

Но наибольшую угрозу для теплового баланса Земли создает увеличение концентрации в атмосфере углекислого газа. За последние десятилетия содержание углекислого газа в атмосфере повысилось на 12-15%. Углекислота поглощает инфракрасное излучение, поэтому она не влияет на приток к поверхности планеты световой энергии, но препятствует излучению тепла в пространство. Эта роль углекислого газа аналогична роли стеклянной крыши теплицы или парника, почему нагревание поверхности Земли из-за повышения его содержания в атмосфере и названо «парниковым эффектом».

Подобным свойством обладают и некоторые другие газы, в частности газообразные углеводороды. Из них только метан вносит заметный вклад в парниковый эффект, поскольку его содержание в атмосфере много выше, чем всех остальных «парниковых» газов из числа углеводородов. Он попадает в воздух как из естественных источников,-болот и застойных водоемов, в илах которых идут процессы метанового брожения, так и при утечках в процессе добычи, транспортировки и использования природного газа. Но угроза развития парникового эффекта связана в основном, минимум на 80%, с углекислым газом.

Основным источником энергии для самых разных систем промышленности, энергетики и транспорта еще на многие годы останется, очевидно, сжигание нефти, каменного угля, газа и других углеродсодержащих видов топлива. Угроза дальнейшего повышения концентрации углекислого газа в воздухе по этой и другим причинам, речь о которых впереди, и развития парникового эффекта совершенно реальна.

Изменения теплового баланса Земли зависят от множества параметров, которые сложным образом взаимодействуют, и далеко не всегда может быть строго учтено их влияние на среднюю температуру и особенности переноса тепла в атмосфере и гидросфере. Поэтому однозначно предсказать характер и масштабы возможных последствий вмешательства человеческой деятельности в теплообмен планеты невозможно. Вместе с тем прогнозирование последствий дальнейшего развития тех тенденций воздействия на тепловой баланс, которые регистрируются современной наукой, позволяет описать некоторые сценарии возможного хода событий, достаточно правдоподобные.

Одна из наиболее устойчивых тенденций последних десятилетий — рост концентрации углекислого газа в атмосфере. В конце XIX — начале XX века она составляла 0,029%, в настоящее время — 0,034% , то есть увеличилась примерно в 1,12 раза. Ежегодный рост содержания двуокиси углерода в воздухе медленно, но неуклонно увеличивается, и если эта тенденция не изменится, содержание этого газа в воздухе удвоится к 2020 году. Следствием этого станет развитие парникового эффекта и подъем средней температуры на Земле.

Различные расчеты предсказывают потепление вследствие парникового эффекта в среднем на 3-5 градусов Цельсия, но достоверность таких количественных прогнозов невелика, поскольку практически невозможно учесть все сопутствующие явления. Пока еще нет методов, которые давали бы возможность с высокой степенью надежности определить изменения систем океанских течений и воздушных потоков в условиях нового теплового баланса, учесть изменения альбедо из-за таяния полярных льдов и противоположно влияющего увеличения облачного покрова планеты. Вместе с тем опасность таяния ледниковых полярных льдов заключается не только в уменьшении альбедо, что приведет к дальнейшему разогреву, но и в возможном повышении на несколько метров и даже десятков метров уровня Мирового Океана. Если это произойдет, огромные площади низменностей, на которых ныне живет не менее четверти человечества, окажутся под водой.

Впрочем, возможен и вполне благоприятный для человечества вариант режима повышения средней температуры планеты при развитии «парникового эффекта». Медленное, растянутое на многие десятилетия повышение температуры может привести к смещению к полярным областям зон оптимального земледелия, увеличить влажность климата и равномерность распределения осадков, что сократит площади пустынь. Если события будут развиваться достаточно медленно, положительные социальные последствия такого потепления могут оказаться значительнее отрицательных. Ясно, по-видимому, что пока нет достаточной уверенности в том, что в условиях современной географической ситуации на планете события будут развиваться именно по «медленному» варианту, сохраняется вероятность катастрофического варианта. Из этого следует необходимость выработки мер по предотвращению развития «парникового эффекта».

Есть два основных пути предотвращения опасного повышения концентрации в атмосфере углекислого газа. Один из них — уменьшение сжигания органического топлива. Он пока лежит в области перспективных технических разработок новых, экологически безопасных источников энергии, и вряд ли достигнет в ближайшие годы масштабов, достаточных для отказа от сжигания нефтепродуктов и каменного угля. Второй путь — увеличение площади лесов, способных поглотить избыточную двуокись углерода, связав ее в синтезируемом органическом веществе. При этом приходится иметь в виду, что в любой зрелой, равновесной и устойчивой лесной экосистеме выделение углекислого газа в результате дыхания растений и животных, гниения органических остатков равно его поглощению в процессах фотосинтеза, и только накопление органического вещества сопровождается выделением кислорода в сумме процессов, проходящих в экосистеме.

Лес становится активным потребителем атмосферного углекислого газа только в тех случаях, когда органическое вещество не полностью деградирует и окисляется в трофических сетях экосистемы, а часть его изымается на образование гумуса почвы, захоранивается с последующим образованием пород, содержащих восстановленный углерод, или изымается человеком (не для сжигания!). Кроме того, устойчивая тенденция сведения лесов должна быть при этом заменена тенденцией увеличения лесных площадей, что потребует разработки и реализации грандиозных международных программ, требующих перестройки экономики многих стран.

Наряду с этим необходимо иметь в виду, что повышение содержания углекислого газа в атмосфере — результат не только сжигания углеродсодержащего топлива. Возможно, гораздо более важную роль играет массовое осушение болот, в которых органическое вещество накапливается в виде торфа в моховых болотах и других органических отложениях в болотах тропиков. В этом же направлении влияет на содержание углекислого газа в воздухе и загрязнение океана, ведущее к снижению фотосинтетической активности фитопланктона, а значит, к уменьшению интенсивности накопления органических веществ в донных отложениях.

Имеющиеся научные данные указывают на то, что наиболее реальной опасностью сегодня остается возможность перегрева планеты вследствие парникового эффекта. Сложная система взаимодействия атмосферы, гидросферы и литосферы, активная роль биосферы создают вероятность в течение всего нескольких десятилетий к существенному повышению температуры и катастрофическому развитию необычайно сложных процессов и созданию трудноразрешимых проблем в экономике, демографии, политике, связанных с массовым переселением людей, острым недостатком продовольствия, ростом социальной и, естественно, международной напряженности. Но даже если ценой огромных и неизбежных потерь человечество сумеет приспособиться к жизни в новых климатических условиях, этого не сможет сделать подавляющая часть видов животных и растений, что приведет к катастрофическому уменьшению видового разнообразия жизни на Земле и поставит под вопрос саму возможность сохранения биосферы современного типа, в которой только и может существовать человек.