Что с Землей? Она нагревается

Все слышали про «глобальное потепление» или «парниковый эффект», но не все понимают, что это, из-за чего и чем грозит. Зожник предлагает разобраться, почему «теплеет», на сколько градусов уже «потеплело», чем это хорошо и чем плохо, что будет дальше. Разумеется, только с научной точки зрения.

Действительно ли Земля нагревается?

Да, с начала XX века средняя температура воздуха повысилась на 0,74 градуса Цельсия. Причем, 2/3 этого повышения произошло после 1980 года.

За последние десятилетия скорость роста температуры на Земле продолжается. Каждое из последних трёх десятилетий было теплее предыдущего, температура воздуха была выше, чем в любое предшествующее десятилетие, начиная с 1850 года.

График средней температуры воздуха на планете Земля с 1880 года.

*Впрочем, даже тут, несмотря на консенсус мировых ученых, находятся и другие ученые,  не видящие никакой тенденции, но зато углядевшие в теме «глобального потепления» миф и происки «врагов»: «Проблема глобального потепления — фантом и выдумка бывшего вице-президента США Альберта Гора, получившего за эту теорию Нобелевскую премию», — заявил директор Мурманского морского биологического института, академик РАН Геннадий Матишов. (2016).

Почему Земля нагревается?

Атмосфера Земли наполнена различными газами, многие из которых работают как пленка в парнике – препятствуют потери тепла, щедро поливаемого на нас Солнцем. Чем больше парниковых газов – тем больше солнечного тепла задерживается на планете. Это и есть «парниковый эффект».

Основные парниковые газы на Земле:

  • водяной пар (ответственен примерно за 36-70% парникового эффекта),
  • углекислый газ (9-26 %),
  • метан (4-9 %),
  • озон (3-7 %).

Содержание в атмосфере всех этих газов долгое время было стабильным. Пока не начало бурно развиваться человечество.

С тех пор как homo sapiens активно обжился на Земле, популяция заметно выросла, но еще больше выросло потребление, на которое работают разные индустрии – от животноводства до металлургии. И все это вместе выделяет в атмосферу углекислый газ. Часть выдыхает почти 8 млрд людей, часть – животные, но больше всего (3/4 всех выбросов углекислого газа за последние 20 лет) выделяется во время сжигания нефти, угля, природного газа.

С момента начала промышленной революции содержание углекислого газа в атмосфере выросло на 31%, а метана – вообще на целых 149%. Согласно отдельным исследованиям, такие уровни концентрации достигнуты впервые за последние 650 тысяч лет.

И углекислого газа в атмосфере «благодаря» промышленной революции действительно становится больше. Вот так росли выбросы углекислого газа в атмосферу в последние 25 лет:

Ученые согласились, что текущее глобальное потепление с высокой вероятностью объясняется ростом концентрации углекислого газа в атмосфере Земли, и, как следствие, увеличением парникового эффекта.

На сколько еще нагреется планета в XXI веке? Какие прогнозы?

Вероятная величина возможного роста температуры на протяжении XXI века на основе климатических моделей составит 1,1-2,9 °C для минимального сценария эмиссии;

В случае же продолжения роста выбросов углекислого газа в течение этого века температура за это столетие может вырасти по разным оценкам на 2,4-6,4 °C — для сценария максимальной эмиссии. Разброс в оценках определяется принятыми в моделях значениями чувствительности климата к изменению концентрации парниковых газов.

При этом важно понимать, что повышение температуры воздуха – это только верхушка айсберга.

Больше всего задержанного на Земле тепла аккумулирует океан – около 93% (у воды, как вы знаете, теплоемкость выше, чем у почвы или воздуха), на нагрев атмосферы уходит только около 1% тепла от парникового эффекта.

Чем грозит дальнейшее нагревание? Какие прогнозы?

Пока температура планеты выросла менее, чем на 1 градус и изменения климата пока не особо заметны (разве что активно тают льды в Арктике).

В целом эксперты не могут со 100% уверенностью сказать, чем же именно может грозить нагревание планеты на 2-6 градусов и оперируют вероятностями. И не исключают в том числе и непредвиденных последствий.

Есть целый ряд предположений, чем грозит потепление:

  1. Повышение уровня мирового океана (за счет таяния льдов) — некоторые ученые говорят о цифре — на 0,5 метров за столетие.
  2. Таяние арктических льдов со скоростью примерно 600 тыс. км² за десятилетие.
  3. Изменения в количестве и распределении атмосферных осадков. В результате могут участиться природные катаклизмы: наводнения, засухи, ураганы и другие. Потепление должно, по всей вероятности, увеличивать частоту и масштаб таких явлений. Атмосфера становится более влажной, выпадает больше дождей в высоких и низких широтах, и меньше — в тропических и субтропических регионах Поскольку в систему «накачивается» больше энергии, атмосфера начинает вести себя более бурно.
  4. Изменение кислотности океанов. С 1890 кислотность океана повысилась на 30%. В 1995-2010 в верхних 100 метрах океана между Гаваями и Аляской кислотность повысилась на 6%. Последствия — изменение пищевых цепочек биосферы океана за счет живых организмов, чьи раковины образованы из углекислого кальция.
  5. Таяние вечной мерзлоты и образование провалов. Американский популярный блог Business Insider сделал даже отдельную статью об этом и приложил фото одного такого провала в 660 км от Якутска:

Фото: Александр Габышев. Research Institute of Applied Ecology of the North

Неконтролируемый парниковый эффект?

Взаимное влияние изменения климата и экосистем пока плохо изучено. Все еще остаётся неясным, усиливаются или ослабляются эффекты глобального потепления в результате действия природных механизмов.

Например, увеличение концентрации диоксида углерода приводит к интенсификации фотосинтеза растений, что препятствует росту его концентрации.

Есть предположения экспертов, что в дальнейшем парниковый эффект может неконтролируемо увеличиваться за счет целого набора одновременно действующих факторов — вот это уже действительно опасно для сохранения жизни.

Судьба Венеры

4 миллиарда лет назад атмосфера Венеры была больше похожа на земную и на ее поверхности была вода. Однако с тех пор активность Солнца заметно выросла и сейчас атмосфера Венеры состоит в основном из углекислого газа и парниковый эффект нагревает поверхность планеты до 460 градусов по Цельсию.

Впрочем, все равно со временем (примерно через 500 млн лет) жизнь на Земле в любом случае также станет невозможной для живых существ из-за роста солнечной активности.

Механизм неконтролируемого парникового эффекта, к примеру, может быть таким: рост температуры вызывает увеличение влажности в атмосфере, а водяной пар, в свою очередь, усиливает парниковый эффект, который увеличивает температуру и так по кругу.

Есть и другие факторы, которые вносят свой вклад:

  • Этот эффект усиливается сокращением объема отражаемого с поверхности Земли солнечного света, за счет таяния снегов — изменение альбедо (площадь снега и льда на планете уменьшается по мере потепления, что приводит к увеличению поглощения солнечной энергии и дополнительному потеплению).
  • Изменения облачного покрова (могут воздействовать как в сторону потепления, так и похолодания).
  • Изменения углеродного цикла (например, высвобождение CO2 из почвы и океана).
  • Увеличение инфракрасного излучения с земной поверхности в космос по мере её нагрева. По закону Стефана-Больцмана удвоение температуры приводит к увеличению излучения энергии с поверхности в 16 раз.
  • Уменьшение объема зеленых растений на планете (они поглощают углекислый газ).

Положительное влияние парникового эффекта

Положительные изменения, по мнению члена научно-консультационного комитета климатического центра АТЭС для России вот такие:

  • Увеличение периода навигации на Северном морском пути;
  • Смещение на север северной границы земледелия, и связанный с этим рост сельскохозяйственных угодий;
  • Снижение расходов энергии на отопление в зимний сезон для значительной части населённых пунктов.

А кто-нибудь вообще обеспокоен глобальным потеплением?

Да, безусловно. И решать эту проблему планеты даже собирались мировые правительства сообща. Киотский протокол — это как раз договоренности мировых правительств о снижении выбросов углекислого газа ради сохранения планеты.

Однако этот протокол действовал только до 2012 года (согласован в декабре 1997, вступил в силу в феврале 2005). Протокол охватывал более 160 стран мира и покрывал около 55% общемировых выбросов парниковых газов.

Страны, участвующие в протоколе, взяли на себя обязательства по ограничению выбросов с 2008 года по 2012 год. Цель — снизить совокупный средний уровень выбросов 6 типов газов (углекислый газ, метан, фторуглеводороды, фторуглероды, закись азота, гексафторид серы) на 5,2 % по сравнению с уровнем 1990 года.

Основные обязательства взяли на себя индустриальные страны:

  • Евросоюз должен сократить выбросы на 8 %
  • США — на 7 %
  • Япония и Канада — на 6 %
  • Страны Восточной Европы и Прибалтики — в среднем на 8 %
  • Россия и Украина — сохранить среднегодовые выбросы в 2008—2012 годах на уровне 1990 года.

Развивающиеся страны, включая Китай и Индию, обязательств на себя не брали. Однако после 2012 года экологические проблемы снова были оттеснены экономическими, второй этап Киотского протокола так и не был согласован и некоторые страны вышли из соглашения:

Доживем до спада эры углеводородов

Впрочем, естественные изменения в глобальной энергетике и переход в ближайшие десятилетия на возобновляемые источники энергии, что позволит в будущем значительно сократить выбросы усиливающего парниковый эффект углекислого газа:

Все прогнозы разных организаций и стран по развитию мировой энергетики сводятся к похожей картинке — снижение потребления нефти и газа и увеличение роли возобновляемых источников (renewables).

Ученые сейчас рассчитывают, что благодаря этой тенденции удастся ограничить величину потепления планеты 2 градусами. И похоже, что как минимум на столько Земля все же нагреется в ближайшие годы.

Как я могу внести свой вклад в сокращение парникового эффекта

  • Делать выбор в пользу возобновляемых источников энергии, там где это возможно. Например, перевести свой дом на автономное электроснабжение за счет солнечных батарей и ветряка.
  • Внедрять любые энергосберегающие технологии в своем быту — начните с энергосберегающих лампочек.
  • Сажать больше деревьев или хотя бы завести больше комнатных растений (Кстати, они отлично очищают воздух).
  • Голосовать за правителей, которые готовы активно участвовать в решении экологических проблем.

 

Читайте также на Зожнике:

Насколько безопасна чугунная сковорода?

Как и когда Tesla и её последователи победят смог мегаполисов и цены на нефть

Карма — новые деньги

9 шагов на пути к вечной жизни. Наука о том, как дожить до бессмертия

Проект «Россия-2045». Сможем ли мы дожить до бессмертия?

Расскажите друзьям: