то, какова бы ни была начальная концентрация СО2 в атмосфере, механизм воздействия будет работать как насос, выкачивающий СО2 из океана»10 . К сожалению, современная математика не располагает моделями, расчет которых указал бы нам значения π и T*. Но очень важно помнить, что при некоторых их значениях возможно лавинообразное потепление глобального климата и увеличение концентрации углекислоты в атмосфере. Деятельность живой материи не способна будет полностью ликвидировать проявление механизма насоса.
В контексте этих закономерностей полезно проанализировать изменения климата в более широком отрезке времени, отражающем историю Земли. Такой анализ необходим для ответа на вопрос: не являются ли изменения климата, фиксируемые в наши дни, проявлением неких циклических процессов, происходящих на нашей планете?
Действительно, ледниковые эпохи обладают удивительной периодичностью. Окончание последнего ледникового периода почти на памяти человечества. А переход от максимума голоцена к малому ледниковому периоду произошел всего сотни лет назад и изменил всю историю освоения Америки: в период освоения скандинавами Гренландии последняя оправдывала свое название (Greenland - зеленая земля (англ.)) и при сохранении климатических условий той эпохи именно она сделалась бы базой колонизации Америки 11 .
Естественно задаться вопросом — не находимся ли мы уже в конце затянувшегося межледниковья? И может быть, описанные выше процессы глобального потепления спасут человечество от нового оледенения?
Масштабы антропогенных воздействий на климат заставляют ответить на этот вопрос отрицательно: деятельность человека еще Вернадским была определена как наиболее мощный геологический фактор. Антропогенные выбросы СО2 на порядок превышают выбросы земной биоты (связывание которых к тому же ежегодно уменьшаются за счет сведения человеком тропических лесов), и как показал Н.Н.Моисеев, способны вывести климатические процессы из колебательного режима в апериодический, возможно экспоненциальный.
Приведем некоторые количественные характеристики углеродного цикла (Приложение 8).
Таблица в приложении 8 иллюстрирует, что человечество обладает колоссальным потенциалом выброса углекислоты в атмосферу: каждый год оно увеличивает на 1% количество углекислого газа в атмосфере.
Среднеглобальная температура в эпоху динозавров (меловой период, от 140 до 66 млн. лет назад) была на 10-15°С выше сегодняшней. Геохимики подсчитали, что это соответствует превышению содержания СО2 в атмосфере в 4-8 раз по сравнению с наблюдаемым в наши дни12 .
На первый взгляд эти данные утешают и обнадеживают: была и большая концентрация углекислоты, чем сейчас, и температуры были выше нынешних — и ведь биосфера не деградировала, а, напротив, породила огромное количество видов живых существ! Но необходимо сделать три замечания.
Первое. Изменения климата произойдет так быстро, что биота просто не успеет приспособиться к новым условиям существования: повышение среднегодовой температуры на 4°С прогнозируется всего за 50 лет! Это при том, что для естественного повышения среднегодовой температуры на эту же величину требовалось не менее нескольких тысячелетий.
Второе. Энергопотребности человечества не обнаруживают тенденции к уменьшению — напротив, скорость их увеличения постоянно растет. Например, в одном только Китае планируется использование до 2025 года количества угля, достаточного для выделения в атмосферу 3 Гт углекислого газа в год, т.е. более половины современного годового антропогенного выброса СО2 в настоящее время13 . А сжигание всех разведанных месторождений угля и нефти увеличит содержание углекислоты в атмосфере до 2000 Гт, что в 3 раза превышает его содержание в атмосфере в настоящее время.
Третье. К сожалению, знания человечества о системе механизмов глобального климата слабы, чтобы дать точный ответ на вопрос: при каких уровнях концентрации парниковые газы будут вызывать беспрецедентные изменения климата. Поэтому мы имеем неопределенность, связанную с возможным влиянием положительных обратных связей, повышающих среднегодовую температуру. Примером такой положительной обратной связи служит вероятный «механизм насоса», показанный Н.Н.Моисеевым и изложенный выше.
Таким образом, сохранение нынешних тенденций в мировой энергетике весьма вероятно повысит среднегодовую температуру нашей планеты до величин, превышающих когда-либо существовавшие на Земле в эпоху жизни высокоразвитых животных.
Ураганы и наводнения
Планета Земля имеет весьма неоднородную поверхность, вследствие чего неодинаково отражает солнечные лучи и нагревается Солнцем. Это приводит к неоднородности температур воздуха, а значит, и атмосферного давления, что и обусловливает перемещения воздуха из области более низких температур (и более высокого давления) в область более высоких температур (и более низкого давления).
Антропогенные выбросы парниковых газов сильно увеличивают перепад температуры. Во-первых, потому, что в холодных областях (т.е. не прогреваемых Солнцем) увеличение концентрации углекислоты не повысит температуру, в то время как в нагретых Солнцем областях повысит. Во-вторых, выбросы парниковых газов в свою очередь распределяются неравномерно по поверхности Земли, причем, как правило, совпадая с сильно поглощающими солнечную энергию антропогенными ландшафтами.
Увеличение перепадов температур вызовет и усиление ветров, которые в некоторых местностях в силу рельефа и направлений течения рек будут вызывать наводнения.
Поднятие уровня мирового океана
Уровень моря может подняться в силу двух причин: термического расширения воды и таяния материковых льдов.
Термическое расширение воды за счет повышения среднегодовой температуры на 4°С составит 20-70 см14 , что способно нанести ущерб жителям прибрежных областей. Больше того — некоторые государства могут просто исчезнуть с лица земли при указанном повышении уровня мирового океана. Так, заместитель премьер-министра Голландии говорил в 1989 году президенту Бразилии, что если леса в Амазонии будут полностью сведены при продолжении существующего поступления углекислоты в атмосферу, Голландия перестанет существовать как страна из-за затопления. И это очень серьезно: две страны, имеющие рекордно высокую плотность населения — Голландия и Бангладеш — расположены на территориях, находящихся едва выше или даже ниже уровня океана.
Также надо отметить, что в отличие от этих стран, ведущих активную работу по укреплению морских побережий, есть целая группа малых государств, не имеющая для этого ни людских, ни финансовых ресурсов. Часть из них — Кирибати, Мальдивская республика, Токелау, Тувалу — расположена на коралловых островах, возвышающихся не более чем на 1 м над уровнем океана. На карте мира середины XXI века этих государств может не оказаться.
Так проявляется одна из социально-политических проблем, связанных с глобальным потеплением: перед его наиболее трагическими последствиями окажутся страны, не несущие ответственности за нарушение мирового теплового баланса — то есть страны, практически не производящие и не потребляющие энергетических ресурсов.
Таяния льдов Антарктики, а также горных ледников при указанном потеплении не ожидается. Но 4°С - не конец истории; при дальнейшем потеплении они могут начать таять, приводя к катастрофическому поднятию уровня мирового океана.
Потери плодородных почв
В обширных регионах планеты увеличение среднегодовой температуры приведет к усилению испарений влаги из почвы, что приведет к их пересыханию.
Необходимость переориентации сельскохозяйственных регионов на новые культуры.
Вообще говоря, сельское хозяйство могло бы приспособиться к новому климату. Но основная трудность здесь — в незнании, чего следует ожидать. Фермеры в США уже теряют в среднем один урожая из пяти из-за неблагоприятной погоды15 . При климатических сдвигах ее капризы станут еще более ощутимы, и потери в связи с этим урожая возрастут катастрофически.
Усиление распространения инфекционных заболеваний.
Жестокие засухи в одних регионах и наводнения и тропические бури в других приведут к разрушению среды обитания и уничтожению целых видов животных, уменьшению биоразнообразия. Для людей это обернется распространением опаснейших болезней - малярии, желтой и тропической лихорадки, менингита, лихорадки Эбола и т.д.16 .
Наиболее трагичные оценки потерь, которые могут быть вызваны отмеченными последствиями глобального потепления к середине следующего столетия, превышают 100 млн. человек и 1 триллион долларов17 . Конечно, следует критично относиться к этим цифрам, но они отражают порядок ответственности руководителей макроуровня за принятие решений, определяющих развитие национальной и мировой энергетики.
Проблема антропогенных выбросов СО2 с технической точки зрения решаема даже сегодня: рабочая группа 2 МГЭИК (международная группа экспертов по изменению климата) при ООН составила реестр 105 технологий18 , исключающих или значительно снижающих выбросы углекислоты. Ряд их исследований показывает, что можно добиться снижения эмиссий парниковых газов на 10-30% почти бесплатно за счет энергоэффективности. Для России это особенно актуально: энергоемкость национального российского продукта в два раза (!) превышает аналогичный показатель развитых стран. Осмыслим данный факт: мы можем сократить энергопотребление вдвое и производить продукции столько же, сколько производим теперь!