Вброс о выбросах, или История глобального потепления

Итак, мы вспомнили, как в ХХ веке человечество озаботилось вопросом: что будет, если опять настанет ледниковый период? Надо сказать, что ученых-климатологов вопрос в такой формулировке — ледники или парниковый эффект? — никогда особенно не тревожил, потому что это вопрос глупый (климат не может не меняться, и проживи наша планета еще достаточно долго, будут на ней и похолодания, и потепления). Их, скорее, беспокоило, насколько быстро вообще способна меняться климатическая система планеты в ту или другую сторону и насколько на это может влиять деятельность людей. Решение этой проблемы было тесно связано с концепцией парникового эффекта; с нее мы и начнем.

Мы живем в парнике и давно привыкли к этому

Идея парникового эффекта проста и наглядна: Солнце нагревает Землю своими лучами, Земля греется и испускает тепло в основном в виде инфракрасного излучения. Температура земной поверхности  — результат равновесия этих двух процессов. Если сделать расчет в соответствии с законами физики, получится, что равновесие должно наступить при температуре поверхности планеты около минус 19^оС. Реальная средняя температура — около +14^оС. Причина расхождения — наличие атмосферы: некоторые ее компоненты (парниковые газы) хорошо пропускают солнечный свет, но эффективно поглощают инфракрасное излучение. В результате, чтобы достичь равновесия и отдать в космос всю получаемую от Солнца энергию, планете приходится стать горячее.

Главный парниковый газ у нас — это водяной пар, он отвечает за бо́льшую часть парникового эффекта. Из парниковых газов, которые производит человечество в ходе своей хозяйственной суеты, важнее всего (в порядке убывания поглощающей силы) закись азота, метан и углекислый газ. Вклад углекислого газа примерно втрое ниже, чем водяного пара, однако именно он оказался главным героем этой истории: зависимость климата от концентрации СО₂ была установлена раньше и надежнее остальных. И поскольку его количество в атмосфере выросло за последнее столетие на 40%, интерес к нему становится совершенно понятен.

Историю идеи парникового эффекта можно начать с работ О. Б. де Соссюра (XVIII в.), Ж.-Б. Фурье, Джона Тиндаля, Сванте Аррениуса или Томаса Чемберлена. Или так, как начали мы — с английского физика и изобретателя Гая Стюарта Каллендара, который подсчитал, как человечество может влиять на климат, выпуская в атмосферу больше или меньше углекислого газа («эффект Каллендара»).

Объясняет профессор Сергей Семенов, научный руководитель Института глобального климата и экологии им. Ю. А. Израэля:

«Это был первый знак того, что человек может изменить состав глобальной атмосферы — именно по СО₂, метану и закиси азота. По водяному пару не может, если даже очень постарается: его очень много в атмосфере. А по углероду может: сейчас метана в атмосфере примерно вдвое больше, чем в доиндустриальный период, а углекислого газа больше примерно на 40%».

Если теория настолько проста и существует уже более ста лет, значит ли это, что теперь мы можем точно рассчитывать климат Земли на годы и века вперед и спорить больше не о чем? Нет, не значит:

«Теория парникового эффекта дает возможность рассчитать, как увеличится температура с ростом концентрации тех или иных малых газовых составляющих. Но эта теория работает при всех прочих стабильных факторах: мы фиксируем все прочие параметры и увеличиваем концентрацию парниковых газов. То, что мы наблюдаем в природе, — это совсем другая история, потому что в реальности параметры не фиксированы. Например, человек выбрасывает в атмосферу сернистые аэрозоли, а это способствует охлаждению. Это тоже антропогенный фактор. Мы наблюдаем суммарное действие всех факторов. Может так случиться, что на каком-то этапе парниковое потепление будет скомпенсировано естественным похолоданием. А следующие 10–15 лет — наоборот».

Интермедия: медленно, чуть быстрее, еще быстрее

Сейчас мы вкратце объясним, почему идея Каллендара, согласно которой деятельность человека может вызвать изменение климата, сначала не произвела ни на кого надлежащего впечатления. Объяснить это нужно потому, что ровно та же причина породила множество других недоразумений, из-за которых широкая публика так часто думает и говорит о климате всевозможные глупости.

Человеческое воображение не способно постичь категорию «миллион лет». Нам что миллион, что десять тысяч, что двести лет одинаково означает «чертовски долго — столько не живут». Ученые говорят нам, к примеру, что на исходе геологического периода криогения (720–635 млн лет назад) климат изменился довольно быстро — потеплело буквально за сотню тысяч лет. Мы вздрагиваем от слова «быстро», но тотчас успокаиваемся, кое-как осмыслив числительное с пятью нулями.

Эту особенность воображения можно использовать в коварных манипуляторских целях — причем как с алармистских позиций, так и для обоснования климатического скептицизма. Скептик — например, та же Латынина — скажет (и уже сказала), что нынешнее потепление на 1 градус — это мелочи, потому что 50 млн лет назад на острове Врангеля водились крокодилы, и в их недобрых глазах отражалось полярное сияние. Колебание средней температуры тогда составило около 8 градусов, однако биосфера сумела приспособиться к таким переменам — сумеем и мы. Ложь здесь в том, что эти перемены заняли десятки тысяч лет, сегодня же речь идет о том, как бы ограничить скорость потепления двумя градусами за век, а это по любым критериям довольно быстро.

С другой стороны, алармист может начать рассказывать вам, какая страшная судьба постигла планету Венеру, где парниковый эффект сделал климат совершенно непригодным для развития жизни. Если, мол, станете и дальше испускать свой CO₂, у вас будет так же плохо. И это тоже чепуха: нынешний венерианский климат формировался миллиарды лет. Земной климат за это время тоже несколько раз менялся до полной неузнаваемости: климат планеты на таких масштабах времени не может не меняться.

Когда ученые-климатологи предупреждают нас об опасности изменения климата Земли, они имеют в виду куда более скромные и ограниченные во времени процессы. Речь о том, что в ближайший век-два деятельность человека может привести (а может и не привести) к потеплению на несколько градусов, в результате чего людям придется решать целый ряд нелегких, но вполне соразмерных человеческой истории задач. Предсказать превращение Земли в Венеру нынешние климатические модели не способны в принципе, и из них ничего подобного не следует. То, о чем спорят климатологи, касается прогнозов в масштабе одного столетия.

Но дело в том, что на протяжении большей части ХХ века климатологи полагали, что так вообще не бывает: изменения климата не могут происходить быстрее, чем на «геологических» отрезках времени. Такие процессы представляют лишь академический интерес. Ну в самом деле, вы ни за что не сможете заинтересовать мировые правительства или ООН научной теорией, согласно которой что-то ужасное должно произойти с человечеством буквально в ближайшие сто-двести веков.

А потому, наверное, самым важным открытием климатологов ХХ века стало не «глобальное потепление», что бы это ни значило, а сам факт, что климат Земли способен меняться — и, очевидно, неоднократно менялся — куда быстрее, чем думали раньше. А именно в пределах жизни нескольких поколений людей.

Как холодная война навела на мысль о потеплении

В начале 1950-х СССР и США всерьез обдумывали вариант обмена ядерными ударами. В таком сценарии больше шансов у того, кто разместит свои пусковые установки поближе к границам противника. В этом смысле ледники Гренландии казались почти идеальными: сравнительно недалеко от Москвы, да к тому же и местность безлюдная: некому протестовать против гонки вооружений. Так возник проект «Ледяной червь» — подземный городок в толще ледника со всей необходимой инфраструктурой. Соображения секретности (а все это делалось в тайне даже от властей Дании, формально контролирующей эту территорию) требовали какого-то прикрытия всей этой лихорадочной деятельности. Так и появилась исследовательская база «Кэмп Сенчури», на которой климатологам предстояло неспешно исследовать пробы гренландского льда, пока в глубине этого льда военные монтировали свои зловещие железяки.

История саркастически подмигнула и тем, и другим: проект «Ледяной червь» был вскоре заброшен (ледник оказался гораздо мобильнее и пластичнее, чем думали), а вот климатологам из «Кэмп Сенчури» удалось получить важные данные о климате, которые легли в основу последующих теорий.

Исследователи измеряли соотношение изотопов кислорода в слоях льда, ежегодно откладываемых на леднике. По ряду причин оно зависит от температуры. Таким образом, гренландский ледяной щит сохранил подробную летопись температур со времен последнего ледникового периода. Из нее следовало, во-первых, что перемены климата, ознаменовавшие переход от ледниковой эры к нынешнему межледниковью, происходили очень быстро — иногда на протяжении одного века. Кстати, об одной из таких перемен — переходе от нижнего дриаса к Аллеродскому потеплению и далее к верхнему дриасу — рассказывала одна из заметок этой рубрики.

Вот картинка, суммирующая результаты исследования.

Так менялись средние температуры на Земле за последние 14 тысяч лет. Видно, как внезапно, да еще и с какими-то дикими рывками, закончилась последняя эра ледников (в нижней части графика). Но у этой картинки есть и «во-вторых»: данные последних 10 тысячелетий, сглаженные плавной кривой, на самом деле нисколечко не гладкие. Температуры, усредненные здесь в каждой точке за несколько десятилетий, бешено скачут вверх-вниз, вплоть до «малого ледникового периода» (предпоследний торчащий влево зубчик в верхней части кривой) и нынешнего приятного тепла.

Подробно про дискуссию климатологов о том, возможно ли быстрое изменение климата Земли, можно прочитать в прекрасной главе из прекрасной книги историка Спенсера Уирта «Открытие глобального потепления». Все, о чем вы хотели бы узнать, но не узнали из наших скромных заметок, можно найти там.

Одним из ученых, отстаивавших в конце 1960-х идею быстрых перемен климатической системы, был Уоллес Брокер, скончавшийся в начале этого года. Результаты, полученные в «Кэмп Сенчури», использованы в статье Брокера, которой было суждено стать исторической. С нее ведут историю термина «глобальное потепление».

В 1975-м, когда вышла статья, средние температуры на Земле год от году понижались. Данные «Кэмп Сенчури» указывали, что это похолодание — часть большого колебательного процесса (когда «пилу» на предыдущей картинке аппроксимировали синусоидами, получалось два цикла, один длиной в 80, а другой 180 лет). Брокер в своей статье утверждал, что реальные данные по средним температурам можно представить как сумму двух процессов: циклического, который он называет «циклы Кэмп Сенчури»*, и нарастающего — ожидаемого эффекта накопления СО2 в атмосфере. Вот эта картинка.

График удачно заканчивается на 2018 году, и прогнозируемый прирост температуры составляет 1,25^оС (в реальности получилось всего 0,9^оС). Кстати, многие коллеги и оппоненты признавали особый дар Брокера: на основании неточных данных с помощью сомнительных методов делать верные выводы. Это качество проявилось в нескольких его работах, и в этой в том числе.

В названии статьи — вопрос: «Стоим ли мы на грани выраженного глобального потепления?» Ответ Брокера: да. Спустя несколько лет после публикации, к концу 70-х, глобальные температуры вновь начали устойчиво повышаться. До создания Межправительственной группы экспертов по изменению климата (IPCC) оставалось десять лет.

Возможность откосить

Нынешний объем данных о земном климате превышает тот, что был в распоряжении Брокера, раз этак в двести, а о сравнении вычислительных мощностей глупо даже заводить речь. Если от статьи 1975 года еще можно было отмахнуться, то сегодня голоса тысяч и десятков тысяч климатологов, поддержанные авторитетом ООН и правительств, так просто не перекричишь. А голоса эти, если вычленить самое главное, транслируют следующую идею:

«Средняя глобальная приземная температура воздуха выросла в конце XX века на 0,9^оС по сравнению с доиндустриальным уровнем. До конца столетия температура может повыситься на 1,5–2^оС, что предсказывает большинство моделей».

Но можно ведь сосредоточиться и не на этом выводе, а на всевозможных оговорках, осложняющих обстоятельствах и факторах неопределенности — это в том случае, если верить ученым на слово вам категорически не хочется. Специально для этой категории читателей приводим несколько пунктов, которые могли бы подкрепить их скептицизм, если у них возникнет такое желание.

Вот некоторые из возможных зацепок для скептика:

— Когда во второй половине ХХ века обсуждалась возможность быстрых изменений климата, важнейшим механизмом представлялось изменение океанической циркуляции. О том, как под действием глобального потепления «перестанет течь Гольфстрим», нам сообщили сотни научно-популярных заметок. Однако, согласно последнему докладу IPCC, «имеющихся данных недостаточно, чтобы установить, существует ли тенденция в термохалинной циркуляции». Другими словами, Гольфстрим вроде бы не реагирует на рост средних температур так нервно, как от него все ожидали.

— Все знают, что в результате потепления тают льды, и когда оттает Антарктида, уровень воды в океанах страшно повысится. Тем не менее тот же доклад сообщает, что в площади антарктических океанских льдов «отсутствует статистически достоверный мультидекадный тренд, что соответствует отсутствию повышения приземных атмосферных температур на континенте». Антарктика (в отличие от Арктики) не оттаивает.

— Концентрация СО² в атмосфере выросла с 280 ppm в доиндустриальную эру до 400 ppm  в наши дни, то есть примерно на 40%. Какая часть этого дополнительного углекислого газа обязана своим происхождением сжиганию ископаемого топлива? Это можно установить по соотношению изотопов углерода. Ответ: следы сжигания угля и нефти достоверно присутствуют в атмосфере, однако не объясняют даже одной десятой прироста. Отсюда следует аргумент скептиков: возможно, рост концентрации углекислого газа не причина, а следствие потепления (нагревшийся поверхностный слой океанов может поглотить меньше углекислоты). А скорее всего, все еще сложнее.  

На все эти незатейливые соображения у климатологов есть аргументы, а у других климатологов — контраргументы. Самое время вспомнить завет профессора Семенова из первой заметки цикла: «Решать сложный научный вопрос путем обсуждения с широкой публикой — дело бесполезное». Автор этих строк, в конце концов, сам нерушимо верит в выводы IPCC и в упор не понимает, почему должен подпитывать чей-то климатический скептицизм под предлогом взвешенной позиции. Если вам нужны такие аргументы, рекомендуем обратиться к ресурсу Global Warming Policy Foundation (GWPF) — лоббистской организации, заботливо собирающей все факты и мнения, которые могут подорвать концепцию антропогенного глобального потепления. Последний документ этой британской организации, подписанный норвежским профессором Оле Хумлумом, содержит, в числе прочих, следующие тезисы:

2018-й год оказался холоднее, чем 2016-й и 2017-й. Пик температур в 2015–2016 гг. может объясняться необычно сильным явлением Эль-Ниньо. Нулевые годы ознаменовались «хиатусом», то есть паузой в росте средних температур, и за вычетом годов Эль-Ниньо эта пауза, возможно, продолжается. Температура стратосферы не повышается уже 24 года. Снежный покров зимой в Северном полушарии в среднем стабилен с 1972 года…

…и другие подобные наблюдения, ничего по существу не опровергающие, но вносящие нотку неопределенности.

Ученым, казалось бы, следует любить неопределенность: с одной стороны так, а с другой этак. Тем не менее аргументация GWPF и вообще вся деятельность этой организации многих из них не на шутку бесит. Мы обещали читателю — и профессору Семенову в особенности — в научные дискуссии не вмешиваться. Мы полностью доверяем ученым в вопросах научной истины, а сами сосредоточимся на эмоциональной составляющей: почему, несмотря на все клятвы в непредвзятости и научной добросовестности, некоторые участники климатической дискуссии все же не вполне чистосердечны с широкой публикой?

Об этом — следующая заметка цикла.

* Примечание: Сегодня это называют мультидекадной осцилляцией, и вообще вся картина выглядит значительно сложнее, чем казалось в 1975 году.

Выражаю огромную признательность профессору С. М. Семенову за критические замечания и пожелания к этой статье

Автор — научный редактор Forbes.