Систематические, регулярные наблюдения, проводимые учёными многих стран в последние десятилетия, показывают: в атмосфере нашей планеты возрастают концентрации диоксида углерода (углекислого газа), метана, соединений азота и других газов. Эти газы пропускают солнечное излучение, нагревающее поверхность Земли, и они же экранируют её длинноволновое тепловое излучение. При этом тепло медленно накапливается в нижнем атмосферном слое – возникает парниковый эффект, вызывающий глобальное потепление. Газы, обусловливающие этот эффект, называются парниковыми. Среди парниковых газов наиболее сильное воздействие на изменение температуры атмосферы оказывает диоксид углерода, и увеличение его концентрации приводит к глобальному потеплению и, следовательно, к изменению климата на нашей планете.
Первая научная работа о парниковом эффекте была опубликована в 1896 г. шведским физиком и химиком С. Аррениусом, лауреатом Нобелевской премии по химии (1903 г.). Проводя наблюдения, он установил: при промышленном сжигании угля в атмосфере увеличивается содержание диоксида углерода. Аррениус провёл расчёты и на основании них впервые сделал вывод о глобальном потеплении. Из его расчётов следовало, что при удвоении концентрации диоксида углерода в атмосфере температура может повыситься на 4–6 °С. После уточнений величина прогнозируемой температуры оказалась немного меньшей. Однако подтвердить этот прогноз экспериментальные методы измерений, известные в то время, не позволили.
Регулярные исследования состава атмосферы начались гораздо позднее – в середине прошлого века. Удалось установить, что с течением времени концентрация диоксида углерода медленно возрастает. Содержание этого газа менялось и в далёком прошлом. Об этом свидетельствуют проведённые сравнительно недавно исследования. Так, в 80-х годах прошлого века на антарктической станции «Восток» при глубинном бурении льда и анализе газового состава его воздушных пузырьков определялось изменение концентрации диоксида углерода в течение 150 тыс. лет. При сопоставлении этих результатов с изменением температуры за тот же промежуток времени выявлена их корреляция, что косвенно подтверждает зависимость температуры от содержания диоксида углерода.
С давних пор известно, что парниковый эффект вызывает, в основном, диоксид углерода. Однако и другие газы: диоксид азота, метан, хлорфторуглеводороды, пары воды, озон – все вместе взятые по своему вкладу в парниковый эффект сравнимы с диоксидом углерода. Некоторые из этих газов (диоксид азота и хлорфторуглеводороды) приводят, кроме того, к разрушению озонового слоя атмосферы. Диоксид азота образуется при разложении биомассы и при высокотемпературном сжигании топлива. Основные источники метана – рисовые поля, болота, отходы животноводства, свалки бытовых и промышленных отходов.
Можно привести примеры косвенного подтверждения проявления парникового эффекта и его следствия – глобального потепления. Так, наблюдения с помощью спутниковой системы показывают, что в последнее время уровень Мирового океана ежегодно растёт на 1–3 мм. Это связано не только с таянием континентальных ледников, но и с термическим расширением воды. Ещё один пример: относительно недавно в водах, омывающих Антарктиду, корабль впервые беспрепятственно обогнул громадную льдину, отколовшуюся от массивного ледника Антарктиды. Температура в этих местах за прошедшие годы превышала на 2,5 °С среднюю многолетнюю. А это свидетельствует о том, что началось таяние южной полярной ледяной шапки нашей планеты.
Как показывают наблюдения за последние полвека, с течением времени средняя температура приземного слоя атмосферы колеблется в сравнительно небольших пределах, но, тем не менее, прослеживается устойчивая тенденция к её повышению. Такую тенденцию, казалось бы, можно объяснить ростом количества сжигаемого топлива, рекордным для которого был 1996 г., когда было сожжено около 8 млрд т условного топлива, и, следовательно, выброшено в атмосферу максимальное количество диоксида углерода. Однако в том же году температура не повысилась, а понизилась на 0,08 °С. Такое изменение температуры можно объяснить относительно медленным проявлением парникового эффекта, вклад в который вносит не только диоксид углерода, но и другие газы.
В средствах массовой информации иногда появляются сенсационные публикации и сообщения о том, что в ближайшие десятилетия нас ждёт не катастрофическое потепление, а, напротив, глобальное и очень длительное похолодание с весьма неблагоприятными последствиями. Такие утверждения о похолодании, как и отрицание глобального потепления, нельзя считать научно обоснованными, и они, вне всякого сомнения, далёки от истины. Однако в подобных оригинальных прогнозах кровно заинтересованы многие компании, прямо или косвенно связанные с добычей углеводородного сырья, хотя руководители таких компаний знают: потребление продуктов переработки неизбежно ведёт к парниковому эффекту, а не к похолоданию. В подобных прогнозах, сделанных в угоду тех иных лиц без учёта результатов предварительно проведённых систематических наблюдений, заинтересованы и главы государств, преимущественно тех, в экономике которых преобладают сырьевые отрасли.
Содержание диоксида углерода в атмосфере у поверхности Земли сравнительно невысокое – всего 0,03 %. Важную роль в восстановлении нормального состава атмосферы играет биогеохимический круговорот углерода, который обеспечивается благодаря фотосинтезу растениями и, прежде всего, лесными массивами, часто называемыми лёгкими Земли. Растения поглощают диоксид углерода и выделяют кислород, столь необходимый всему живому. Однако активное вторжение человека в биосферу: развитие промышленности, урбанизация, увеличение количества потребляемых природных ресурсов – приводит, с одной стороны, к сокращению площадей с растительностью, в том числе и с лесными массивами, а с другой – к накоплению диоксида углерода в атмосфере. В результате в биосфере нарушается естественный процесс – биогеохимический круговорот углерода. Результаты исследований показывают: за последнее столетие концентрация диоксида углерода в атмосфере возросла примерно на 20 %.
Согласно оценке Международного энергетического агентства, если во всём мире не будут предприняты действенные меры по сокращению выбросов в атмосферу, то за ближайшие 25 лет эмиссия диоксида углерода вырастёт в странах Европы на 14 %, в России – на 23 %, в развивающихся странах (в целом) – на 107 %, в Китае – на 124 %, а во всём мире – на 56 %. По другим прогнозируемым оценкам, при повышении содержания диоксида углерода ежегодно на 1–2 миллионные доли средняя температура к 2025 г. поднимется на 1,0–4,5 °С. Однако этот прогноз, как и другие, некоторые заинтересованные лица пытаются подвергнуть сомнению, ссылаясь на то, что долгосрочное прогнозирование глобального потепления – довольно сложная задача. В то же время многие учёные, занимающиеся исследованием изменения климата пришли к выводу: парниковый эффект усиливается. Такой вывод официально подтвердила в 2014 г. межправительственная экспертная группа по вопросам изменения климата: она спрогнозировала повышение температуры в пределах от 0,3 до 4,8 % к 2100 г. В то же время, несмотря на такой неутешительный прогноз, нет оснований говорить о неизбежности глобальной природной катастрофы, о приближающемся конце света. Обладая огромным интеллектуальным и технологическим потенциалом, человечество пока ещё сможет сделать многое, чтобы предотвратить экологическую катастрофу – глобальное потепление.
Прогрессивная часть общества многих стран, осознавая надвигающуюся экологическую опасность, в конце 80-х годов XX в. пришла к очень важному заключению о необходимости принятия политического решения, направленного на снижение антропогенного влияния на климат. Был предложен удобный для многих стран вариант такого решения в виде международного соглашения, согласно которому состояние выбросов парниковых газов в 1990 г. принималось за начальную точку отсчёта; чрезмерное увеличение выбросов должно сдерживаться при помощи экономических рычагов, а их сокращение позволило бы продавать свою долю «сэкономленных» выбросов тем странам, которые по тем или иным причинам не смогли вписаться в принятые нормативные ограничения. Такое международное соглашение отражено в Киотском протоколе, подписанном в 1997 г. Этот протокол к 2005 г. ратифицировали более 100 стран, в том числе и Россия; из крупных государств исключение составили США.
В декабре 2009 г. в Копенгагене состоялась Международная конференция по климату, на которой принят новый документ, расширивший Киотский протокол. На этой конференции отмечалось: глобальные климатические проблемы должны стать стимулом к повышению конкурентоспособности экономики многих развитых стран мира.
В развитие Киотскому протоколу в декабре 2015 года принято Парижское соглашение, в котором отражены задачи многих государств по стабилизации климата путём перехода к широкомасштабному внедрению ресурсосберегающих и эффективных технологий и к более полному освоению возобновляемых источников энергии.
Литература
Карпенков С.Х. Экология. Учебник для вузов. – М.: Директ-Медиа, 2015, – 662 с.
Карпенков С.Х. Экология. Практикум. – М.: Директ-Медиа, 2015, – 442 с.
Карпенков С.Х. Экология для бакалавров. – М.: Логос, 2014, – 400 с.
Карпенков С.Х. Концепции современного естествознания. Учебник для вузов, 12-е изд. – М.: Директ-Медиа, 2014, – 624 с.
Карпенков Степан Харланович
