Юрий Мизун - Озонные дыры и гибель человечества

Скорость обмена углекислым газом между атмосферой, биосферой и океаном зависит от климатических условий. Так, из холодной воды деятельного (верхнего) слоя океана углекислый газ улетучивается неохотно. Он более эффективно переходит из атмосферы в эту холодную воду. Поэтому в высоких широтах преобладает поток углекислого газа из атмосферы в воды Мирового океана. В условиях теплой воды приповерхностного слоя Мирового океана, то есть в южных широтах, преобладает поток углекислого газа из океана в атмосферу. Это в том случае, если поверхностный слой воды чистый. Если же он сверху покрыт пленкой нефти, то это существенно затруднит выход углекислого газа из воды.

Обмен всем углекислым газом между глубинным океаном и верхним деятельным слоем происходит в течение примерно трехсот лет. Зато полный обмен между верхним деятельным слоем и глубинным слоем происходит очень быстро, всего за 4–6 лет. Между атмосферой и биосферой время полного обмена СО 2составляет 33 года, а обратный полный обмен между биосферой и атмосферой происходит дольше — за 40 лет. Полный обмен СО 2между атмосферой и деятельным верхним слоем океана происходит за 5–6 лет.

Все эти данные надо знать для того, чтобы реалистично оценить последствия увеличения СО 2в атмосфере, которое вызвано деятельностью человека. Было проведено много таких оценок. Ученые задавали различные условия, и прежде всего темпы роста СО 2в атмосфере. Что же получилось? Оказалось, что наиболее опасны увеличения содержания СО 2в атмосфере в 2–3 раза. Если же это содержание увеличивается еще больше, то последствия этого не ухудшаются. С физической точки зрения это понятно — происходит что-то вроде насыщения. При двух- трехкратном увеличении содержания СО 2в атмосфере возможности парникового эффекта СО 2исчерпываются и дальнейшее увеличение концентрации в смысле нагрева атмосферы перестает быть эффективным. Собственно, опасаются именно чрезмерного нагрева атмосферы за счет роста концентрации СО 2. В других отношениях увеличение количества СО 2как для человека, так и для всей биосферы не представляет никакой опасности. Это даже в том случае, если концентрация СО 2увеличится многократно. Более того, с точки зрения ускорения роста растений такое увеличение СО 2даже выгодно, поскольку рост интенсифицируется. Так, за счет увеличения содержания СО 2в атмосфере рост деревьев в будущем ускорится. Как же будет меняться температура атмосферы при увеличении содержания СО 2в атмосферном газе? Практически у всех специалистов по расчетам получилось, что с ростом концентрации СО 2должна увеличиваться температура в нижней тропосфере. Зато выше, в верхней тропосфере и стратосфере, атмосферный газ будет охлаждаться. Если газ нагрет неравномерно, то он начнет двигаться от горячих мест к холодным. Так и в этом случае, атмосферный газ будет более интенсивно двигаться в вертикальном направлении. Когда с высотой происходит большой перепад температуры, то атмосферный газ становится неустойчивым. В нем развиваются конвективные движения, активизируется образование облаков и осадков. К чему это приведет? К увеличению отражательной способности атмосферы. Поэтому большая часть солнечной энергии будет отражаться обратно в космос. Значит, это будет работать на уменьшение нагрева нижней тропосферы. Это называется отрицательной обратной связью. Отрицательной — потому, что рост концентрации СО 2и как следствие температуры в нижней тропосфере приводит в конце концов к уменьшению этой температуры (через рост неустойчивости атмосферного газа, облачности и осадков). Расчеты показывают, что наибольший эффект от роста концентрации СО 2будет проявляться в высоких широтах. Здесь температура может увеличиться на 8 — 10 °C, тогда как в низких и средних широтах это увеличение составит 1–2 °C. При двукратном увеличении концентрации СО 2температура воздуха у поверхности для всего полушария может увеличиться на 2–2,5 °C. Но это повышение температуры определяется не только прямым увеличением концентрации СО 2. Здесь большую роль играет увеличение испарения, в результате в атмосфере увеличивается количество водяного пара. А водяной пар, как и СО 2, обладает свойством создавать парниковый эффект.

Так или иначе увеличение концентрации СО 2приведет к изменению температуры. Но не только. Изменится и режим осадков и испарения. Произойдет потепление климата. Как уже говорилось, повышение температуры будет самым сильным в высоких широтах обоих полушарий. В результате снеговая линия будет отступать, ледники будут таять. Возникнет нестабильность ледяного покрова. Далее кардинально нарушится нормальная циркуляция атмосферы и океана. В одних районах будут часто проноситься смерчи, а другие будут охвачены засухами. Существенно то, что при потеплении климата потеплеет и океан. Значит, увеличится поток СО 2из океана в атмосферу. А это усилит парниковый эффект. Если растают континентальные льды, неизбежно повысится уровень Мирового океана. Последствия этого очевидны — будут затоплены сотни портов, низменных плодородных земель и т. п.

Проблема СО 2не единственная. Фреоны также способны создавать парниковый эффект. Как уже говорилось, фреоны поступают в атмосферу в процессе их применения в различных промышленных и бытовых установках (рефрижераторы, холодильники, системы кондиционирования воздуха и т. п.). Они выбрасывают в атмосферу и при использовании различных товаров широкого потребления. Это различные аэрозольные парфюмерные и косметические товары, инсектицидные препараты, лаки, краски и т. п. Примерно 85–87 % всех произведенных фреонов попадает в атмосферу. Поскольку фреоны в атмосфере живут десятки лет, они там накапливаются. Это и создает опасность. Если бы они быстро выводились из атмосферы, то эффект от них был бы значительно меньше.

Фреоны, выброшенные в атмосферу, опасны прежде всего тем, что в химических реакциях разрушают молекулы озона, а значит и озонный слой. Последствия этого разрушения очевидны, поскольку озонный слой защищает биосферу и всех нас в том числе от губительного действия ультрафиолетового излучения Солнца. Кроме того, озон обладает способностью создавать парниковый эффект. Такой же способностью обладают N 2O, CH 4, CCl 2F 2, NH 3, водяной пар и др.

Способность поглощать инфракрасное излучение у фреонов в несколько раз больше, чем у углекислого газа. Если бы их концентрация была такой же, как концентрация СО 2, то последствия от создаваемого ими парникового эффекта были бы катастрофическими. В настоящее время концентрация фреонов недостаточна для создания такого катастрофического парникового эффекта. Но она весьма ощутима в смысле разрушения озонного слоя.