Роберт Сойер - Вселенная. Емкие ответы на непостижимые вопросы

Не будь парникового эффекта, мы здесь не сидели бы. Так что это, в целом, отличная штука. Но добавляя диоксид углерода в атмосферу (сжигая ископаемое топливо), мы сделали ее менее прозрачной. Даже интуитивно понятно, что такие перемены приведут к потеплению. И здесь интуиция вас не обманывает.

Когда я руководил Британской антарктической службой, наши гляциологи приняли участие в европейском проекте по глубокому бурению антарктического льда. Лед и снег в Антарктике ложится на землю слоями, год за годом. По мере бурения на все большую глубину мы как бы путешествуем назад во времени. Самые большие ледяные керны достигают длины в три с половиной километра. Льду, лежащему на их дне, – 800 000 лет. Дальше (ниже) мы пока не смогли попасть. Есть места, где рассчитывают найти слой еще более древнего льда, которому может быть миллион лет или еще больше. В этом льду содержатся пузырьки воздуха – образцы воздуха прямиком из доисторических времен. Эти образцы намного старше, чем само человечество.

Мы измеряем химический и изотопный состав воздуха в этих пузырьках, чтобы изучить эволюцию концентрации углекислого газа и температуры в Антарктике за эти восемьсот тысяч лет. А затем мы строим график, который явно свидетельствует о некоей периодичности. Эти колебания – ледниковые периоды. Небольшие изменения в форме орбиты Земли и ее наклона относительно Солнца влияют на количество поглощаемой солнечной энергии и ее географическое распределение. Эти изменения задают циклы с периодом в 110 тысяч лет, в течение которых ледяные покровы растут, а потом тают. В течение таких циклов глобальная температура колеблется в пределах примерно 5 °C, а количество диоксида углерода в атмосфере – между примерно 180 единицами в холодной фазе и примерно 280 единицами в теплой. Количество парниковых газов и температура планеты – связанные показатели. Измени одно – и второе тоже изменится. Обратите внимание, что естественное колебание уровня диоксида углерода – примерно 100 единиц.

За последние сто лет мы сожгли столько ископаемого топлива, чтобы построить и обеспечить современный мир, что содержание диоксида углерода в воздухе повысилось еще на сто единиц – мы преодолели отметку в 400. Если вы сделаете глубокий вдох, то в ваших легких окажется такой воздух, каким никогда не дышали наши предки. Планета совершенно точно не видела таких высоких концентраций углекислого газа за последние 800 тысяч лет, а скорее всего, за 15 миллионов лет. Всего за один век мы подняли содержания диоксида углерода в атмосфере до значений, достигаемых за весь цикл ледникового периода. И мы движемся в сторону потепления, подобного которому планета не видела уже много миллионов лет.

Мы убедились, что, добавляя двуокись углерода и другие парниковые газы в атмосферу, нарушаем энергетический баланс планеты. Так куда уходит «лишняя» энергия? Около 93 % уходит в океан. Это происходит потому, что океаны темные и занимают 70 % поверхности земли. Оставшиеся 7 % распределяются – часть растапливает льды, а часть нагревает континенты и атмосферу. Так что, если мы ищем признаки энергетического дисбаланса, то смотреть нужно в океан. И мы действительно смотрим туда. У нас есть специальные поплавки, их почти 4000, каждый периодически ныряет на глубину в пару тысяч метров и по возвращении передает результаты измерения по спутниковой связи. Показатели, снятые этими поплавками, свидетельствуют, что теплосодержание океанов стабильно растет.

Альтернативный чрезвычайно надежный способ выяснить, что происходит в океане, заключается в замере повышения уровня моря. Вода действует как термометр. Те из вас, кто помнит жидкие градусники, знают, что при нагревании жидкость в резервуаре расширяется и отметки на градуснике отражают ее температуру. В случае с океаном жидкость дополнительно удерживается гравитацией. Но все же, когда океан нагревается, он расширяется. Это расширение питается также водными потоками от таяния льда на суше. Современные спутники, оснащенные сверхчувствительными радарами, могут измерять повышение уровня моря по всему земному шару. Данные усредняются, чтобы мы имели одну цифру для всей планеты. Такие наблюдения со временем показали, что уровень Мирового океана сегодня увеличивается более чем на 30 сантиметров в столетие. Это значимые с геологической и практической точки зрения показатели. Нынешние темпы составляют примерно одну четвертую от того устойчивого повышения уровня моря, которое имело место между последним ледниковым периодом и нынешним межледниковьем, когда ледяные покровы таяли, а океан нагревался. Все это угрожает прибрежным сообществам и инфраструктуре. Каждый десятый из нас – всего около 750 миллионов человек – живет в низменном прибрежном районе.

Вот график, иллюстрирующий повышение уровня моря со второй половины XIX века. Данные доспутниковой эпохи (до 1970-х годов) взяты из показаний мареографов. Эти приборы используются уже около сотни лет. До этого прямых постоянных измерений не производилось. Но из других, косвенных, источников нам известно, что уровень моря был стабильным. Если бы уровень моря уже давно рос нынешними темпами, со времен Римской империи океан поднялся бы на шесть метров. Мы точно знаем, что этого не произошло. То же и с выбросами углерода – мы запустили геологически значимый процесс. Если бы я был разумным инопланетянином, изучающим планеты по всей Галактике, внезапный рост содержания углекислого газа и резкое повышение уровня Мирового океана на Земле было бы для меня тревожным сигналом. Что-то необычное и критическое происходит на вон той голубой планете.

Рис. 1. Повышение среднего мирового уровня моря.

Так что же с потеплением? Мы уже сказали, что многие страны договорились не превышать планку в 1,5–2 °C. Вы видите перед собой рисунок, чем-то похожий на циферблат (рис. 2). По кругу расположены месяцы. Два температурных порога (1,5 °C и 2 °C) представлены окружностями. Эта схема – кадр из видео, смонтированного Эдом Хокингом из Редингского университета.

Видео показывает в динамике температуру нашей планеты, месяц за месяцем и год за годом, с XIX века до наших дней. Каждый год – круг. В целом, температура растет довольно медленно, и вы видите, что круги (те, что холодных оттенков) накладываются друг на друга. А затем мы добираемся до 1950-х годов и так называемого Великого ускорения. Внезапно спираль температуры отклоняется от центра и подходит очень близко к отметке в полтора градуса.

Я упомянул, что на нагревающейся планете тают льды. Тут нам на помощь вновь приходят спутники. В полярных областях потепление еще интенсивнее. Когда тает белый лед или снег, обнажается темный океан или земля, и поверхность начинает поглощать еще больше тепла. Это еще усиливает потепление. Из-за этого мы наблюдаем в Арктике и в некоторых частях Антарктики примерно в два раза более интенсивное потепление по сравнению со среднемировым уровнем. На изображении показано изменение летнего ледяного покрова Северного Ледовитого океана за последние 30 лет. Произошло сокращение на 40 % (разница между белой областью плавучего льда и проведенной границей).