Выводы диссертации будут способствовать изменению подхода к моделированию глобальной климатической ситуации и ее мониторингу — в сторону увеличения роли космического зондирования атмосферы и ввод его результатов в международную информационную сеть.
Изложенная в диссертации концепция водородной энергетики может служить технологической основой стратегии элиминации выбросов парниковых газов в атмосферу. Использование материалов настоящего исследования может способствовать выходу России из экологического и экономического кризиса и обретению ей статуса мирового технологического лидера в области энергетики и машиностроения.
Апробация результатов исследования.
Основные положения и выводы работы обсуждены и изложены на заседаниях проблемной группы и кафедры социальной экологии РАГС, на ежегодной международной конференции «Пути самопознания человека в философии, религии, науке» (Киев-Севастополь, 1995-1996), отражены в ряде публикаций.
Структура диссертации.
Работа состоит из введения, двух глав, заключения, списка литературы и приложений.
Одной из основных граней опасности экологической катастрофы является проблема изменения глобального климата, способная при сохранении сегодняшних тенденций стать угрозой существованию человечества. Особое место в философском рассмотрении этой глобальной проблемы занимает анализ ее онтологических оснований, в данном случае означающий анализ климатической ситуации и хода ее обсуждения.
Климат принято определять как среднюю динамику температуры и количества осадков определенной местности в течение года. Диссертант считает такое определение недостаточно наглядным и непригодным для использования в системном анализе, поэтому в данной работе используется следующее определение:
Климат — средняя динамика тропосферных явлений определенной местности в течение года, основными показателями которых являются: солнечная радиация, циркуляция воздушных масс, температура воздуха, осадки, влажность воздуха.
Преимущества такого определения в том, что оно не вырывает температуру и осадки из биосферы и атмосферы как нечто особое и изолированное, а констатирует их детерминированность атмосферными явлениями, которые в свою очередь зависят от бесчисленного множества биотических и абиотических явлений.
В этом параграфе излагаются положения, практически не вызывающие разногласий в научном мире, которые и послужат фундаментом настоящего философского исследования.
Что же вызывает такое беспокойство мирового сообщества в связи с глобальным климатом? Прежде всего то, что климат — это та часть природы, которую человек ощущает непосредственно, с которой связано его ощущение комфорта или дискомфорта. Не менее важным является прямая зависимость климатической и продовольственной безопасности - на сегодняшний день (а радикальных изменений ждать не приходится) основная часть всего мирового сельского хозяйства существует в естественном климате и, несмотря на достижения науки и техники, сгладить негативные климатические изменения не в состоянии. К примеру, засухи уничтожают урожай в эпоху научно-технической революции практически столь же эффективно, что и в древнем Египте (вспомним хотя бы засуху 1988 года в США1 , погубившую 40% урожая кукурузы). Таким образом, климат является фактором, от которого прямо зависит физическое существование человека: изменения климата влияют на его безопасность непосредственно, без какой-либо отсрочки и действуют очень быстро (к примеру, от перегрева человек умирает в течение нескольких часов).
И этот фактор меняется. Увы, изменения незапланированные, неуправляемые и могут привести к катастрофическим последствиям. К несчастью, уже есть примеры, подтверждающие этот тезис: вспомним наводнения в Китае, Восточной Европе, Турции и ураганы в США, вызванные усилением парникового эффекта.
Рассмотрим, чем обусловлены климатические изменения и в чем они состоят.
Все изменения среднеглобальной температуры вызываются изменениями теплового баланса атмосферы. Тепловой баланс атмосферы формируется радиационным балансом атмосферы и иными источниками тепла (в том числе геотермальными и антропогенными). Радиационный баланс зависит от активности Солнца и физико-химического состава атмосферы, некоторые компоненты которой задерживают длинноволновое излучение Земли, создавая парниковый эффект.
Таким образом, климат зависит как от естественных, так и антропогенных воздействий на атмосферу. Оценим (по возможности количественно) их значения и роль в изменениях глобального климата.
Явление парникового эффекта заключается в следующем.
Наличие в атмосфере газов, молекулы которых состоят из трех и более атомов (такие газы называются парниковыми) приводят к образованию т.н. парникового эффекта: прозрачные для солнечной коротковолновой радиации (0,40..0,75 мкм), они задерживают тепловое излучение земной поверхности, нагретой Солнцем (от 5 до нескольких десятков мкм).
Парниковый эффект можно определить как разность температур:
ΔT = Ts - Tr
где Ts — температура поверхности планеты
Tr = [F ↑ / σ]0,25— радиационная температура планеты
F ↑ — поток радиации, уходящей с поверхности планеты
σ — постоянная Больцмана
Согласно расчетам, в настоящее время ΔT = 33.2 К Вклад в ΔT основных парниковых газов представлен диаграммой в приложении 1.
Следует подчеркнуть, что парниковый эффект является неотъемлемой составляющей радиационного баланса Земли в течение миллионов лет, и жизнь на ней без парникового эффекта немыслима. Т.е. проблема не в наличии парникового эффекта, а в его антропогенном усилении.
Антропогенное увеличение концентрации парниковых газов приведет к повышению глобальной среднегодовой температуры на 2-4°С в течение всего лишь 50 лет. Отметим вклад в это потепление основных парниковых газов (см. Приложение 1).
Как видно из диаграммы, основную роль в усилении парникового эффекта играет увеличение концентрации углекислого газа, обусловленного четырьмя антропогенными источниками:
Основной вклад в глобальный антропогенный выброс вносит сжигание органического топлива. На графике в Приложении 4 показан рост мирового потребления ископаемого топлива с начала технической революции 3 , а на диаграмме в Приложении 5 — удельный вес источников энергии в мировом потреблении4 . Суммарный выброс углекислоты при производстве цемента и сжигании попутного газа составляет не более 3% 5 .
Таким образом, в атмосферу ежегодно поступает, помимо естественных источников, ≈ 5,5 млрд. т СО2 от сжигания топлива и еще ≈ 1,7 млрд. т за счет сведения и выжигания тропических лесов и окисления органического вещества почвы (гумуса). На основании расчетов в 1993 году полный антропогенный выброс составил 7.2 ГтС (в пересчете на тонны углерода)6 .
В таблице в Приложении 7 приводятся данные об источниках СО2 , полученные различными исследователями.
Приведенные данные свидетельствуют, что природные выбросы СО2 на порядок меньше антропогенных, обусловленных сжиганием углеводородного топлива.
Имеются эмпирические данные, подтверждающие усиление парникового эффекта. На сегодняшний день они спорны: изменения климата столь незаметны, что позволяют многим климатологам объявить их нормальным отклонением от среднего. Но серьезного внимания они заслуживают: согласно математическим моделям теории катастроф, практически невозможно бороться с катастрофой, когда ее признаки станут уже заметными: скорость их увеличения неограниченно возрастает по мере приближения к катастрофе.
Регулярные наблюдения за климатом ведутся уже более 100 лет. Шесть самых жарких лет за это время пришлись на 80-е годы нашего века [источник этих сведений датирован 1990 годом], что позволило Джеймсу Хансену (Институт космических исследований им. Годдарда при НАСА) заявить в 1988 году Конгрессу США, что потепление климата уже ощутимо7 . В 1989 году А.Стронг (Национальное управление по исследованиям атмосферы и океана) доложил: «Измерения температуры океанической поверхности, произведенные со спутников в период 1982-1988 гг., ...показывают, что океан постепенно, но заметно нагревается примерно на 0,1°С в год»8 . Это чрезвычайно важно, так как из-за своей колоссальной теплоемкости океаны почти не реагируют на случайные климатические флуктуации. Обнаруженная тенденция к их потеплению доказывают серьезность проблемы.
В этой связи предметом особенно пристального внимания ученых-климатологов является обмен углекислотой между атмосферой и океаном.
Количество углекислоты, растворенной в океане, на два порядка превышает ее содержание в атмосфере Земли9 . Анализируя математические зависимости потоков СО2 в системе «атмосфера — океан», Н.Н.Моисеев приходит к выводу: «Если окажется, что
π > y3 =χT*2/(4l),
[где π — антропогенное поступление углекислоты в атмосферу
χ — коэффициент пропорциональности между способностью океана поглощать углекислоту и температурой атмосферы.
T* — некая критическая температура атмосферы.
l — коэффициент линейной аппроксимации зависимости между температурой атмосферы и содержанием углекислоты в атмосфере
— примечание диссертанта]