Однако из-за потепления разница давления между высоким уровнем на Азорских островах и низким в Исландии уменьшилась. Воздушные массы начали двигаться все больше и больше в меридиональном направлении, а не с запада на восток. Арктический воздух может проникать глубоко на юг, принося с собой холодный воздух.
Почему происходит глобальное потепление
Чем быстрее развивается технология, тем большее воздействие на окружающую среду она оказывает. Инструменты, транспортные средства и другие технологии для добычи полезных ископаемых совершенствуются с каждым днем, но устойчивость их использования ставится под сомнение. Концентрация углекислого газа увеличилась на 40% по сравнению с доиндустриальным периодом. В основном это связано с тем, что мы начали активно сжигать углеводороды, то есть использовать их в качестве источника энергии для транспорта, производства и других целей.
Что происходит, когда мы сжигаем углеводороды: Уголь, нефть и газ? В этом процессе происходит химическая реакция, в результате которой образуются углекислый газ (CO2) и вода (H2O). В результате этого процесса выделяется тепло, которое мы используем для получения энергии. Помимо углекислого газа, в атмосфере присутствуют окись углерода, двуокись серы, окись азота и углеводороды, включая метан.
Чем опасен углекислый газ? Концентрация этих и других веществ выше, чем была на протяжении 800 000 лет. Чем они выше, тем быстрее растет температура Земли. Только за последнее столетие она повысилась на 1°C. Углекислый газ является одним из парниковых газов. Это парниковый газ антропогенного и природного происхождения. В доиндустриальные времена он составлял 511 мг/м3, но сейчас он вырос до 876 мг/м3, то есть в 1,5 раза. Эти изменения являются одной из причин глобального потепления.
Земля получает солнечный свет и испускает излучение в инфракрасном спектре. Он не может беспрепятственно покинуть атмосферу нашей планеты. Молекулы углекислого газа поглощают тепло и отдают его во всех направлениях, в том числе обратно на поверхность Земли. Этот процесс цикличен, и мы находимся в «теплице», где температура растет. И чем выше доля парниковых газов в атмосфере, тем более интенсивным становится этот процесс.
В 1970-х годах советский климатолог Михаил Иванович Будыко рассчитал, что удвоение концентрации углекислого газа означает увеличение радиационного баланса на 4,5 ватта на квадратный метр. Этой цифры достаточно, чтобы повысить температуру Земли на 1,5-5°C. Человечество активно стимулирует этот процесс. Помимо сжигания углеводородов для отопления, наш транспорт приводится в движение двигателями внутреннего сгорания и выбрасывает в атмосферу углекислый газ; в сельском хозяйстве используются удобрения, которые насыщают почву азотом, но увеличивают выбросы закиси азота; при пищеварении скота выделяется газ метан. При таких темпах концентрация парниковых газов может удвоиться к 2050 году.
Природа уже реагирует на небольшие изменения в радиационном бюджете. Мировой океан уже поглотил ⅓ углекислого газа, производимого человеком. Это привело к масштабному закислению вод. Процесс развивается стремительно: в 2014 году был зафиксирован самый высокий рост кислотности воды за последние 300 миллионов лет, и он будет продолжаться до середины 21 века. Это очень опасно для морских организмов, которые поглощают карбонат кальция и образуют известковые раковины, поскольку повышается кислотность воды, что может повлиять на их численность и, соответственно, на численность животных, которые ими питаются. Разрушение пищевых цепей приводит к исчезновению видов, затрагивая не только отдельных морских животных, но и целые экосистемы.
Как изменится мир в связи с глобальным потеплением
Последний межледниковый период (около 130 000 лет назад) был примерно на 2°C теплее, чем доиндустриальный период. Повышение температуры на 2°C не имело катастрофических последствий для глобального климата: льды на Северном полюсе остались нетронутыми, атмосфера Земли осталась стабильной, а процессы в ней не изменились. Сегодня мы знаем, что если планета потеплеет на 2°C, то глобальных изменений не произойдет. Однако если температура повысится более чем на 2°C, произойдут как количественные, так и качественные изменения. Для их прогнозирования ученые разрабатывают математические модели и компьютерные программы, которые описывают взаимодействие различных климатических факторов. В результате существуют сценарии изменения климата, которые зависят от различных условий. Очевидно, что многое будет зависеть от глобального социально-экономического развития и от того, какое направление выберет человечество — сохранение или экономическое развитие, интеграция или фрагментация. Наилучший сценарий предполагает, что страны договорятся и объединят усилия для спасения планеты. Наихудший сценарий выглядит следующим образом: Экономика сосредоточена только на производстве, и каждый действует автономно в соответствии со своими целями и задачами.
Согласно наилучшему сценарию, к концу XXI века температура поверхности Земли повысится на 1°C по сравнению со средней температурой в начале века. Выбросы начинают снижаться в первой трети века, но окружающая среда стагнирует в течение десятилетий. Задержка связана с тем, что сокращение выбросов не приведет к немедленному уменьшению парниковых газов в атмосфере, особенно углекислого газа и N2O. Мировой океан также будет меняться медленно по мере повышения температуры. При благоприятном и неблагоприятном сценариях следует ожидать повышения уровня воды на нашей планете на 50 см. Это изменение будет опасным для стран и городов с низкими прибрежными зонами: Под угрозой окажутся Флорида, Бангладеш, часть азиатского побережья Северного Ледовитого океана и некоторые острова, не защищенные специальными гидротехническими сооружениями, например, Нидерланды или Санкт-Петербург. Кроме того, портовые сооружения также находятся в зоне риска: если уровень воды поднимается, они становятся более уязвимыми для штормов и других бедствий.
Независимо от того, по какому сценарию будет меняться климат, прогнозы не имеют существенных различий до середины 21 века — начиная с 2050 года показатели начинают расходиться. Поэтому бессмысленно искать ответ на вопрос, как именно изменится климат до этого времени. Однако необходимо предвидеть угрозы и риски, связанные с этим процессом.
Повышение температуры на несколько градусов будет более заметным в Арктике, так как ледники в этом регионе тают, земля открыта и температура значительно повышается. Необходимо также рассмотреть возможность строительства зданий на постоянных ледниках: Они не смогут оставаться на оттаявшей земле, и целые города будут вынуждены приспосабливаться к новым температурным условиям.
Потепление также будет связано с увеличением частоты засушливых периодов. В районах, страдающих от засухи, ситуация будет ухудшаться. Опустынивание распространится по всему земному шару и приведет к усилению голода и нехватке питьевой воды, особенно в развивающихся странах.
Как остановить глобальное потепление
Ученые убеждены, что температурный порог, при котором изменение климата окажет наибольшее негативное воздействие, составляет 2°C. С начала века средняя температура на Земле повысилась на 0,8°C. Чтобы замедлить рост и не превысить этот показатель, необходимо сократить выбросы углекислого газа на 70%. К сожалению, это невозможно, иначе вся мировая энергетика, а значит и экономика, должна была бы остановиться. Поэтому многие специалисты начали разрабатывать методы геоинженерии для решения этой проблемы. Например, посадить как можно больше деревьев, чтобы переработать как можно больше углекислого газа, или выкачать CO2 из атмосферы и хранить его в отработанных шахтах. Реализовать этот план нелегко, поскольку для каждого завода, выбрасывающего углекислый газ, требуется специальный объект, и он будет занимать около ⅓ мощности, вызывая дополнительные выбросы CO2. Поэтому в настоящее время этот инструмент экономически целесообразен только для крупных производств, таких как нефтяная и угольная промышленность. Однако отдельные инновации не решат проблему системно.
На протяжении многих лет эксперты формулировали самые невероятные и оригинальные идеи. Например, установка системы мониторов в фиксированном положении между Солнцем и Землей для контроля потока солнечной радиации. Ученые смогут отрегулировать их, чтобы создать полутень и уменьшить приток солнечной энергии. Чем их меньше, тем медленнее разогревается планета. Другая идея — ввести искусственные облака сернистых аэрозолей в стратосферу, поддерживаемые самолетами на больших высотах. Они будут охлаждать Землю так же, как аэрозольные частицы сернистого газа, извергающиеся из большого вулкана, — охлаждая поверхность планеты в течение трех лет после извержения. Вещество, которое должно достичь стратосферы, может быть соединением H2S, потому что оно содержит много серы и его дешево доставить в стратосферу. Эта идея имеет много недостатков. Последствия вмешательства в климатическую систему непредсказуемы. Однажды мы можем оказаться на планете, где температурный баланс поддерживается искусственно.
К сожалению, ни одна технологическая разработка или идея пока не воспринимается всерьез в плане глобального решения климатической проблемы. И все же мы можем что-то с этим сделать. Мы можем замедлить рост температуры путем сокращения потребления ископаемого топлива, систематического перехода на возобновляемые источники энергии и расширения использования ядерной энергии. Мы можем реализовать эту стратегию двумя способами: административно и через рынок. Рыночная стратегия может включать в себя налог на выбросы углерода. Административные методы — запрет особо «грязных» технологий и обязательное использование «чистых» решений. Экономические или рыночные инструменты могут представлять собой налог на выбросы парниковых газов, субсидии на сокращение выбросов или систему ограничения и торговли.
