Блог

Состояние планеты: как деятельность человека влияет на изменение климата

Поскольку деятельность человека вызывает изменение климата с угрожающей скоростью, Коринн Ле Кере и Джоанна Хей обращаются к глобальным действиям, которые необходимо предпринять, чтобы свести к минимуму наше воздействие на планету.

«Теперь ясно, что мир нагревается с беспрецедентной скоростью, намного быстрее, чем это происходило естественным образом в прошлом».

Первые предупреждения появились более 80 лет назад.

Инженер канадского происхождения по имени Гай Стюарт Калландар заметил, что с мировыми температурными рекордами что-то не так. Поверхность планеты становилась все теплее. Причиной, по его предположению, было дополнительное количество углекислого газа (CO2), которое люди выбрасывают в атмосферу при сжигании ископаемого топлива.

Потребовалось еще 50 лет, прежде чем более широкий научный мир начал видеть в его прозрении то предупреждение, которым оно было. Новости о влиянии человеческой деятельности в глобальном масштабе и о том, что это будет означать для изменения климата, начали появляться в заголовках только в конце 1980-х годов.

Измерения, переданные на Землю со спутников на орбите, начали давать нам нашу первую реальную глобальную картину происходящего.Исторические данные, полученные, например, на основе химических веществ, пыли и организмов, попавших в ледяные керны и озерные отложения, помогли нам проследить, как климат нашей планеты менялся и в прошлом.

Что сейчас ясно, так это то, что мир нагревается с беспрецедентной скоростью, намного быстрее, чем это происходило естественным образом в прошлом. С начала промышленной революции, когда мы начали всерьез сжигать ископаемое топливо, глобальные средние температуры повысились более чем на 1°C. В то же время уровень CO2 выше, чем в любой другой момент, по крайней мере, за последние 800 000 лет. На протяжении всего этого периода у нас есть записи о том, что уровень CO2 никогда не поднимался выше 300 частей на миллион (это означает, что на каждый миллион молекул газа в воздухе приходится 300 из них CO2). В настоящее время уровень CO2 в нашей атмосфере превышает 413 частей на миллион и продолжает расти. И снова скорость увеличения CO2 была необычайной. Значительное сокращение глобальных выбросов CO2 в результате мер по борьбе с пандемией COVID-19 в 2020 году носит временный характер и не поможет справиться с изменением климата.

Базовая физика, лежащая в основе взаимосвязи между CO2 и температурой, хорошо изучена с 19 века.

Подавляющее большинство тепла Земли исходит от Солнца в виде коротковолнового излучения, обладающего высокой энергией и проходящего через атмосферу, где оно поглощается поверхностью планеты. Ночью часть этого тепла возвращается обратно в воздух, но уже в виде длинноволнового излучения. Он имеет меньше энергии и движется медленнее, что означает, что он поглощается определенными молекулами газа в атмосфере, которые сами излучают тепло во всех направлениях, в том числе обратно на поверхность планеты.

Эти молекулы «парникового газа» образуют своего рода изолирующее покрытие вокруг Земли, которое помогает удерживать часть тепла и сохранять тепло на планете. Это эффект, за который мы тоже должны быть благодарны.Без этого парникового эффекта Земля была бы очень холодной — около -18℃ — и вряд ли мы смогли бы на ней выжить. Марс, например, имеет очень мало атмосферы, чтобы удерживать тепло, которое он получает от солнца, и на его поверхности становится смертельно холодно.

Парниковые газы возникают естественным образом — наиболее распространенным является водяной пар, но углекислый газ, метан и закись азота оказывают сильное влияние на количество улавливаемого тепла. Но проблемы начинаются, когда уровни этих газов выходят из равновесия.

Люди увеличили их количество в атмосфере, сжигая ископаемое топливо, производя цемент и синтетические удобрения, а также вырубая леса, высвобождая углерод, который они естественным образом хранят, в атмосферу.

По сравнению с водяным паром, который конденсируется с образованием облаков и дождя, эти дополнительные парниковые газы остаются там в течение длительного времени – годы в случае метана, столетия в случае CO2.

У нас были периоды в геологическом прошлом Земли, когда уровни CO2 были выше, чем сегодня. Около 200 миллионов лет назад они были очень высокими — во время мощных вулканических извержений уровень CO2 достигал 2000–3000 частей на миллион. Но планета также была совсем другим и более горячим местом. Полюса были практически свободны ото льда круглый год, а приматам еще предстояло эволюционировать. Возможно, примечательно, что примерно в это время триасовый период закончился массовым вымиранием, которое было связано с этим повышением уровня парниковых газов, которое происходило в течение десятков тысяч лет.

Потепление сегодня происходит гораздо быстрее. Некоторые предсказывают, что если люди не изменят скорость, с которой они выделяют парниковые газы, мы можем начать видеть уровни CO2, достигающие 1500 частей на миллион в течение следующих нескольких столетий.

Потепление на 1℃, которое мы навязали климату с 1850 года, привело к неоднозначной картине в разных частях мира. В отличие от роста выбросов CO2, это происходит неравномерно во всем мире.Некоторые районы, такие как Арктика, потеплели гораздо сильнее, чем другие. Континентальные массивы суши, такие как Африка, Азия, Южная Америка и некоторые районы Северной Америки, нагреваются в два раза быстрее, чем в среднем по миру, более чем на 2℃, в то время как температура над Северной Атлантикой немного снижается.

География, различные типы землепользования, океанские течения и естественные циклы, такие как Эль-Ниньо, могут влиять на изменения температуры в той или иной местности.

Последствия этих повышений температуры еще труднее распутать. Связать отдельное событие или изменение с изменением климата сложно, но с помощью сложного компьютерного моделирования мы можем сказать, более или менее вероятно, что это произойдет в более теплом мире. Запустив миллионы симуляций, целью которых является воспроизведение мирового климата в соответствии с различными уровнями CO2 и степенью потепления, мы можем сравнить их с наблюдаемыми данными, чтобы найти сценарии, наиболее точно соответствующие тому, что происходит.

Становится ясно, что экстремальные явления происходят гораздо чаще, поскольку выбросы, вызванные деятельностью человека, усиливают естественные закономерности. Волны тепла, подобные тем, которые мы наблюдали в Европе в 2019 году, когда температура во Франции впервые в истории поднялась выше 45℃, гораздо более вероятны в условиях изменения климата. Мы также можем ожидать новых засух, подобных тем, с которыми боролась Калифорния, наряду с сопутствующими лесными пожарами. Температурные максимумы, которые, как мы ожидали, могут происходить раз в 1000 лет в 1950 году, когда глобальный климат был более прохладным, теперь, вероятно, будут происходить раз в 15 лет.

Температура также является лишь одним из параметров изменения климата. По мере того, как атмосфера становится теплее, она может удерживать больше водяного пара, а также увеличивается испарение из океанов. Это означает, что количество осадков также становится все более экстремальным, что может оказать еще большее влияние на жизнь людей в некоторых районах. Экстремальные ливни и бури вызывают наводнения, смывают почву и уничтожают урожай так же легко, как и засухи.Ураганы также усиливаются. Погодные условия меняются — путь, по которому следуют штормы, сместится к полюсу, а летние муссоны в Индии станут более интенсивными.

Мы уже видим признаки этих изменений, происходящих вокруг нас сегодня, но если мы продолжим выбрасывать парниковые газы, как сейчас, мы подтолкнем наш климат к еще большему уровню разрушения. Межправительственная группа экспертов ООН по изменению климата недавно предупредила, что, если не будут приняты радикальные меры по сокращению выбросов углерода, в течение следующих 10–30 лет мы можем достичь потепления на 1,5℃ выше доиндустриального уровня.

Такое потепление климата принесет дополнительные проблемы, такие как повышение уровня моря, поскольку вода, запертая в ледяных щитах над Гренландией и в Антарктике, тает в океанах. Тепло, переходящее из воздуха в воду, также приведет к расширению самих океанов — более теплая вода занимает больше места, чем холодная. Для людей, живущих в прибрежных и низменных районах, а это около 10% населения мира, вода из океанов будет чаще вторгаться в их жизнь и дома.

Повышение содержания CO2 в атмосфере также означает увеличение выбросов в океанах. Между морем и воздухом происходит постоянный газообмен, но более высокие концентрации CO2 в морской воде повышают ее кислотность, что имеет серьезные последствия для морских животных, таких как моллюски.

Существуют также потенциально опасные обратные связи, которые, если мы достигнем критической точки, могут подтолкнуть наш мир к периоду потепления, с которым мы ничего не сможем поделать. Если вечная мерзлота растает, выпустив в атмосферу метан, который задерживался там на протяжении тысячелетий, это может спровоцировать стремительное потепление. Подобные эффекты можно было бы наблюдать в тропических лесах, если изменение климата подтолкнет их к точке, где они больше не смогут поддерживать себя и вытягивать углекислый газ из атмосферы.

В совокупности все эти изменения повлияют на жизнь миллиардов людей в грядущих поколениях и могут иметь разрушительные последствия для биоразнообразия на нашей планете.Но есть и надежда, если мы будем действовать достаточно быстро.

Нам нужно найти способы использовать меньше энергии за счет повышения эффективности наших домов и предприятий, нам нужно перейти на чистые, возобновляемые источники энергии и меньше использовать транспорт. Мы можем сажать деревья, внедрять улавливание и хранение углерода и разрабатывать экспериментальные методы, позволяющие извлекать CO2 непосредственно из атмосферы.

Но решения, необходимые для этого, должны быть приняты сейчас, если мы надеемся ограничить потепление до 1,5 ℃. Великобритания, например, взяла на себя обязательство добиться к 2050 году нулевых выбросов углерода, и большое количество стран объявили об аналогичных целях. Чтобы достичь своей нулевой цели, Великобритания обязалась запретить продажу бензиновых и дизельных автомобилей с 2030 года. Теперь это необходимо сделать, чтобы обеспечить плавный переход от обычных автомобилей к электрическим как для промышленности, так и для домашних хозяйств.

Миллионы домов каждый год должны будут переходить с газовых котлов на такие альтернативы, как тепловые насосы. Промышленность также должна уже иметь планы по переходу на возобновляемые виды энергии и тепла. Программы по озеленению и восстановлению торфяников необходимо ускорить.

В последние годы риторика вокруг изменения климата приобрела новую актуальность. Хотя ученые уже много лет предупреждают о необходимости действий, ощущение чрезвычайной ситуации, с которой мы сталкиваемся, усиливается. Мы можем своими глазами увидеть последствия изменения климата сейчас и гораздо лучше представить себе, какой вред мы рискуем нанести в будущем.

Но надежда еще есть, если действовать сейчас. Согласованные глобальные действия могут обеспечить сокращение выбросов, необходимое для сведения к минимуму воздействия, которое мы оказываем на климат. МГЭИК подробно описала изменения, которые нам необходимо внести в образ жизни, чтобы ограничить глобальное потепление до 1,5 ℃. Их рекомендации амбициозны и требуют дальновидности и планирования, при этом в этом году и в этом десятилетии должны быть осуществлены крупные изменения, скоординированные с восстановлением после пандемии COVID-19.Но пользы будет во много раз больше, и для нас самих, и для наших детей, и для нашей экономики, и для нашей планеты.

Вот только времени в обрез.

© Земная обсерватория НАСА. Изображение Джошуа Стивенса.