Игорь Кароль - Парадоксы климата. Ледниковый период или обжигающий зной?

Конечно, отказ от традиционных источников энергии – угля, газа, нефти – в пользу альтернативных, экологически более чистых, вряд ли реален в ближайшем будущем.

Наиболее вероятным представляется умеренный рост содержания метана в ближайшие десятилетия, что подтверждает Межправительственная группа экспертов по изменению климата, разработавшая 35 сценариев возможного изменения концентрации важнейших компонентов атмосферного воздуха. В этих сценариях рассмотрены последствия различных путей развития мировой экономики в XXI в., при этом в большинстве из них рост концентрации метана к 2050 г. оценивается в 40–50 %.

Остается открытым вопрос о глобальных запасах метана в газогидратах – кристаллических образованиях, скрытых под океанической толщей и ледяным покровом в зоне вечной мерзлоты. По немногочисленным измерениям, общее содержание СН 4в поддонных отложениях в районе Мексиканского залива, в Северном Ледовитом и Тихом океанах оценивается в 1,3 · 10 7Мт, масса метана в арктических газовых гидратах – 10 4–10 7Мт, а залежи СН 4под ледяным покровом – в2,7·10 6Мт (правда, с возможной десятикратной (!) ошибкой).

Для сравнения: общее содержание метана в современной атмосфере оценивается примерно в 4600–5000 Мт, т. е. составляет всего несколько сотых процента от его глобальных запасов!

Иногда высказывается опасение (в основном в геологической периодике), что наблюдаемый и прогнозируемый рост температуры окружающей среды может стать причиной полного или частичного высвобождения метана из его резервуаров при изменении интенсивности обмена между донными и вышележащими слоями океана, а также таяния в зонах вечной мерзлоты. При повышении температуры на 1–1,5 °C в таких районах, занимающих 2/ 3территории России, приток метана может увеличиться на 100 млрд м 3, или примерно на 70 Мт [16].

В недавней статье в журнале «Science» утверждается, что высвобождение метана из гидратов уже случалось 200 миллионов лет назад. Тогда, по мнению авторов статьи, в атмосферу было выброшено около 12 триллионов тонн СН 4, в результате последовал резкий рост температуры, вызвавший триасово-юрское вымирание, унесшее примерно половину видов живых существ и «расчистившее» дорогу динозаврам.

Интерес к проблеме метана в ближайшие годы наверняка сохранится. Считается, что с помощью именно этого газа можно наиболее эффективно регулировать избыточный парниковый эффект. Действительно, на две трети антропогенная эмиссия СН 4несравнимо более доступна для контроля, чем источники «гуляющего сам по себе» CO 2. К тому же полный цикл пребывания молекулы метана в атмосфере (8–12 лет) во много раз короче аналогичного для молекулы углекислого газа, а значит, результатов регулирования не придется ждать десятилетиями. Наконец, вклад СН 4в усиление парникового эффекта – второй по значимости, и если нет возможности регулировать поведение лидера – CO 2, логично остановить свой выбор на метане.

Обеспокоенность продолжающимся глобальным потеплением и его вероятными последствиями – достаточный стимул для дальнейшей дискуссии вокруг парниковых газов среди ученых, журналистов, политиков. В этой связи Россия, как обладательница колоссальных запасов природного газа, одна из ведущих стран по добыче и экспорту нефти, изрядная часть площади которой занята переувлажненными территориями, неизбежно будет оставаться в центре всеобщего внимания.

Когда речь идет о метане, объектом для проведения любых исследований, как теоретических, так и с сугубо практическими целями, могут служить лишь данные натурных измерений, причем обязательно представленные в достаточном объеме. К сожалению, на территории России есть лишь несколько постоянно действующих станций, ориентированных на мониторинг парниковых газов, но отсутствует их разветвленная сеть. Безусловно, объективные трудности для создания такой сети существуют, например труднодоступность тех же болот на российском Крайнем Севере. Однако перспектива участия России в ближайшем будущем в новых международных природоохранных проектах вызывает необходимость в систематическом мониторинге парниковых газов на достаточно густой сети станций и анализе всей поступающей информации в режиме онлайн.

Подводя черту в разговоре о метане, отметим, что главная неопределенность в наших знаниях о нем кроется в невозможности удовлетворительно оценить запасы этого газа в недрах Земли и океана, а также в недостаточной осведомленности о механизмах обмена метаном между атмосферой и другими составляющими климатической системы нашей планеты.

В то же время именно метан видится специалистам «слабым звеном», через которое можно регулировать избыточный парниковый эффект. А значит, этот газ еще не раз напомнит о себе.

«Звездой» мирового масштаба озон стал лет 30 назад. Открытый в 1840 г. немецким химиком К. Ф. Шенбейном (1799–1868), он долгие годы был известен лишь узкому кругу специалистов.

Озон – не просто один из многих, это газ уникальный. Несмотря на то что его масса не дотягивает даже до 0,0001 % массы атмосферы, он имеет особое значение для поддержания жизни на Земле и формирования ее климата: полностью поглощает поток коротковолновых ультрафиолетовых (УФ) лучей с длиной волны 200–280 нм и около 90 % ультрафиолетового излучения с длиной волны 280–320 нм (так называемая полоса УФ-Б излучения Солнца). Наблюдения показали, что если общее содержание озона сократится не более чем на 10–20 %, то на каждый процент такого сокращения придется приблизительно двухпроцентное увеличение потока в полосе УФ-Б.

Первый шаг к славе был сделан в первой половине 1970-х, когда в связи с появлением трех статей в научной периодике на него обратили свое внимание СМИ. В первых двух, одна из которых была написана будущим нобелевским лауреатом, а тогда сотрудником Стокгольмского университета П. Крутценом, а вторая химиком из Калифорнийского университета в Беркли Г. Джонстоном, высказывалась гипотеза о возможности разрушения стратосферного озона оксидами азота. Вскоре список гипотетических врагов озона пополнился атомарным хлором, и до 1974 г. сдержанный оптимизм вызывало лишь то, что количество хлора естественного происхождения в атмосфере сравнительно невелико. Однако ситуация кардинально изменилась с выходом в свет третьей статьи, в которой также будущие нобелевские лауреаты М. Молина и Ш. Роуленд из Калифорнийского университета в Ирвине утверждали, что дополнительными источниками хлора в стратосфере являются хлорфторуглеродные соединения (ХФУ), массово используемые в холодильных установках, аэрозольных упаковках и т. д. Будучи негорючими, нетоксичными и химически пассивными, эти вещества медленно переносятся восходящими воздушными потоками от земной поверхности в стратосферу, где их молекулы разрушаются под действием УФ-излучения, в результате чего выделяются свободные атомы хлора. Вся эта информация, эмоционально «усиленная» журналистами, была донесена широкой общественности.