3. Вызывает ли деятельность человека изменение климата?

Деятельность человека привела к увеличению концентрации парниковых газов в атмосфере.

Атмосферные концентрации углекислого газа ( CO₂), метан и закись азота начали подниматься около двухсот лет назад после того, как мало изменились с момента окончания последнего ледникового периода тысячи лет назад. Концентрация СО₂ увеличилось с 280 частей на миллион (частей на миллион) до 1800 года до 396 частей на миллион в 2013 году. Эта история концентраций парниковых газов была установлена ​​путем сочетания современных измерений и анализа древних пузырьков воздуха в полярных льдах (вставка 2.1).

Особенно важен CO₂. Огромные количества его постоянно обмениваются между атмосферой, сушей и океанами по мере того, как наземные и морские растения растут, умирают и разлагаются, а богатые углеродом воды циркулируют в океане. В течение нескольких тысяч лет, примерно до 200 лет назад, этот «углеродный цикл» был примерно уравновешенным и устойчивым. С 19 века антропогенный CO₂ выбросы от сжигания ископаемого топлива, производства цемента и вырубки лесов нарушили баланс, добавив CO₂ в атмосферу быстрее, чем он может быть поглощен наземной биосферой и океанами (рис. 3.1 и 3.2). В среднем за последние 50 лет около 25% общего количества CO₂ выбросы поглощались океаном, что делало морскую воду более кислой, а 30% поглощалось сушей, в основном за счет увеличения роста растений, стимулируемого повышением содержания CO в атмосфере.₂, повышенная доступность питательных веществ и реакция на потепление и изменения количества осадков (хотя сочетание этих механизмов остается неясным). Остальные 45% выбросов накапливаются в атмосфере. Эти изменения углеродного цикла известны из измерений в атмосфере, на суше и в океане, а также из модельных исследований.

Основная причина повышения концентрации CO₂ в атмосфере происходит сжигание ископаемого топлива. За последние два столетия рост сжигания ископаемого топлива был тесно связан с глобальным ростом использования энергии и экономической активности. Выбросы ископаемых видов топлива росли на 3,2% в год с 2000 по 2010 год (рис. 3.3), быстрый рост, в котором доминирует рост выбросов в Азии, превзошел все, кроме самых высоких недавних долгосрочных сценариев будущих выбросов.

Хотя выбросы CO от ископаемого топлива₂ довольно неуклонно росли, восходящий марш CO₂ концентрация в атмосфере меняется от года к году. Это вызвано в основном влиянием изменчивости погоды на растительность, а также спорадической вулканической активностью: крупные извержения вулканов оказывают значительное косвенное влияние на содержание CO в атмосфере.₂ концентрации, вызывая временную просадку CO₂ за счет стимулирования роста растений за счет светорассеивающих и охлаждающих эффектов вулканической дымки. Напротив, прямой вклад вулканических выбросов в атмосферный CO₂ пренебрежимо мал, составляя около 1% нынешних антропогенных выбросов.

Большая часть наблюдаемого в последнее время глобального потепления является результатом деятельности человека.

Климатическое потепление или похолодание возникает в результате изменений в потоках энергии через климатическую систему (рис. 1.1), которые могут быть вызваны рядом возможных движущих факторов. Основными движущими силами, действовавшими в течение последнего столетия, являются:

• увеличение содержания CO в атмосфере₂ и другие долгоживущие парниковые газы (метан, закись азота и галоидоуглероды)
• увеличение содержания короткоживущих парниковых газов (главным образом озона)
• изменения растительного покрова (замена более темных лесов более светлыми пахотными землями и лугами)
• увеличивается количество аэрозолей (крошечные частицы в атмосфере)
• солнечные колебания (изменения яркости солнца)
• извержения вулканов.

Из них солнечные колебания и извержения вулканов являются полностью естественными, тогда как остальные четыре вызваны преимущественно человеческим влиянием. В прошлом столетии доминировали антропогенные факторы (рис. 3.4). Изменения концентрации парниковых газов с преобладанием CO₂, внесли большой вклад в потепление. Частично это было компенсировано чистым охлаждающим эффектом повышенных концентраций аэрозолей и их воздействием на облака. Черный углерод или сажа, вероятно, оказали меньшее согревающее влияние. Чистый эффект всех типов аэрозолей, включая сажу, по-прежнему трудно точно измерить. Среди естественных влияний влияние изменений яркости Солнца было очень незначительным (вставка 3.1). Вулканические воздействия весьма непостоянны, крупные извержения (такие как Пинатубо в 1991 г.) вызывают значительное похолодание на год или два, но их среднее воздействие за последнее столетие было относительно небольшим.

Вставка 3.1. Способствуют ли изменения на Солнце глобальному потеплению?

По сравнению с другими факторами влияние колебаний солнечной активности на нынешнее глобальное потепление невелико. Косвенные оценки предполагают, что изменения в яркости Солнца способствовали глобальному потеплению с 1750 года лишь на несколько процентов. Прямые измерения показывают снижение солнечной интенсивности за последние десятилетия, что противоположно тому, что требуется для объяснения наблюдаемого потепления. Солнечная активность значительно снизилась за последние несколько лет, и некоторые оценки предполагают, что слабая активность будет продолжаться еще несколько десятилетий, в отличие от высокой активности в течение 20-го века. Тем не менее возможные последствия потепления скромны по сравнению с антропогенными воздействиями.

Используя климатические модели, можно разделить эффекты природного и антропогенного воздействия на климат. Модели могут успешно воспроизвести наблюдаемое потепление за последние 150 лет, когда учитываются как естественные, так и антропогенные воздействия, но не когда естественные воздействия действуют отдельно (рис. 3.5). Это одновременно важная проверка климатических моделей на соответствие наблюдениям, а также демонстрация того, что глобальное потепление, наблюдаемое в последнее время, в основном является результатом антропогенного, а не естественного воздействия на климат.

Также можно различать последствия различных антропогенных и природных воздействий на климат, изучая отдельные характеристики их воздействия. Например, более века назад было предсказано, что увеличение содержания CO₂ будет улавливать больше тепла у поверхности, а также сделает стратосферу более холодной. В последние годы спутниковые и другие измерения предоставили убедительные доказательства того, что верхние слои атмосферы охладились, а нижние слои атмосферы значительно нагрелись — предсказанное следствие дополнительных парниковых газов. Это подтверждает вывод о том, что наблюдаемое приповерхностное потепление связано в первую очередь с усиленным парниковым эффектом, а не, скажем, с увеличением яркости Солнца.

Некоторые недавние изменения климата Австралии связаны с ростом выбросов парниковых газов.

Моделирующие исследования показывают, что повышение уровня парниковых газов внесло явный вклад в наблюдаемое в последнее время потепление в Австралии. Истощение озонового слоя в верхних слоях атмосферы над Антарктидой и повышение концентрации парниковых газов также, вероятно, внесли значительный вклад в климатические тенденции, которые наблюдались в австралийском регионе в течение последних двух десятилетий. К ним относятся более сильные западные ветры над Южным океаном, усиление хребта высокого давления над южной Австралией и связанный с этим сдвиг погодных систем на юг.Эти тенденции согласуются с прогнозами климатических моделей и, вероятно, в значительной степени вызваны деятельностью человека в результате сочетания увеличения выбросов парниковых газов и истончения озонового слоя.

Прошлые десятилетние тенденции количества осадков в Австралии (вопрос 2) пока еще не могут быть четко отделены от естественных колебаний климата, за исключением юго-западной части Западной Австралии, где наблюдаемое значительное уменьшение количества осадков объясняется влиянием человека на климатическую систему.

Весьма вероятно, что имело место чистое поглощение CO.₂ австралийской растительностью, что соответствует глобальному поглощению CO₂ по растительности на суше (рис. 3.2). Это сопровождалось увеличением зелени австралийской растительности, что также согласуется с глобальными тенденциями.