22.05.2014 г.

  На главную раздела "Академик Сапунов В.Б."





          3. Возможные изменения глобального климата

          Глобальное потепление как составная часть глобального экологического кризиса благодаря усилиям масс-медиа, политиков и небольшого числа ученых стало одним из краеугольных камней, определяющих общественное сознание людей XXI века. На чем лежит этот камень — на твердом грунте или зыбком песке?

          Потепление вызывается так называемым парниковым эффектом. Его основа — разогрев приземного слоя атмосферы вследствие поглощения атмосферой теплового излучения, отражающегося от земной поверхности. Он усиливается с повышением концентрации в атмосфере парниковых газов — углекислый, метан и некоторые другие. Парниковый эффект может наблюдать любой из нас. В теплицах, даже не имеющих специального обогрева, температура выше, чем наруже. Грунт в теплицах поглощает больше тепла, чем выходит из нее наружу. Нагретый теплый воздух не может улетучиться через стекло или полиэтилен. Так же, хорошо известно, что в солнечный день в закрытом автомобиле воздух намного теплее окружающего. Этот эффект наблюдается и в масштабах земного шара. Не вся энергия, которую поверхность Земли получает от Солнца, уходит обратно в космическое пространство. Без парникового эффекта при существующем удалении от Солнца средняя температура поверхности Земли должна быть -18°С. В действительности же она равна +14°С. Какая доля тепла остается на планете — зависит от состава воздуха (так же как степень нагрева теплицы зависит от химического состава ее прозрачного покрытия). Наиболее сильно задерживает излучение от поверхности планеты углекислый газ. Известно, что именно он преобладает в атмосфере Венеры. Поэтому температура на поверхности нашей космической соседки намного выше, чем могла бы быть при атмосфере земного типа. Нормальная венерианская температура + 300° С делает существование жизни на ней невозможным. В земной атмосфере доля СО2 — углекислого газа — составляет 0.033 %, причем эта величина остается стабильной на протяжении миллионов лет. Вкупе с другими парниковыми газами, СО2 задерживает сравнительно небольшую часть излучения, идущего в космос. Перегрева планеты не происходит.

           1862 г. геофизики (Дж.Тиндэлл и др.) установили, что изменение концентрации углекислого и других парниковых газов может изменить тепловой баланс Земли. Тогда эти знания носили теоретический характер. Реальных сил, могущих изменить газовый состав атмосферы, не просматривалось. Вновь к вопросу о возможности изменения теплового баланса Земли вернулись спустя 100 с лишним лет. Кислород стал активнее сжигаться, перерабатываясь в СО2 в ходе развития промышленности и транспорта. В 1985 г. сессия Всемирной Метеорологической организации (ВМО) в городе Филлах (Австрия) подняла вопрос о возможности усиления парникового эффекта в ходе научно-технического прогресса, что, в конечном итоге, может привести к глобальному потеплению. Это вызовет массовое таяние ледников Антарктиды и Арктики. Повысится уровень Мирового океана. Значительная часть суши окажется затопленной. Усилятся осадки. Озабоченное необходимостью предотвратить подобную катастрофу, мировое сообщество подготовило в декабре 1997 г в городе Киото (Япония) соглашение, регламентирующее выбросы парниковых газов — прежде всего СО2.

          Последний, в основном, образуется в ходе сжигания топлива промышленностью и транспортом. Поэтому фактически протокол регламентирует допустимую степень индустриализации. Известный в охране природы принцип "загрязнитель платит" Киотским протоколом был поднят до глобального масштаба и оформлен в виде так называемой "рамочной конвенции". Был лимитирован общий выброс углекислого газа, и введена квота для каждой страны с учетом ее размеров и промышленного потенциала. 36 % квот получили США, 17 % — Россия, 9 % — Япония, 7 % — Германия и т.д. Малоиндустриальные страны так же получили квоты на выброс газов и могли их продавать высокоиндустриальным странам.

          Серьезны ли опасения насчет глобального потепления? Исходная атмосфера Земли, как современная на Венере, очевидно, состояла, в основном, из углекислого газа. Когда появились первые растительные организмы, они нашли в этом газе неограниченные ресурсы для фотосинтеза. Напомним, что фотосинтез — самый важный экологический процесс на Земле. В ходе его из углекислого газа и воды возникают органические соединения и свободный кислород, необходимые для поддержания жизни всей биосферы в целом. Благодаря деятельности живых организмов сформировалась определенная пропорция газов в атмосфере – 78 % азота, 21 % кислорода, 1 % аргона и 0.033 % углекислого газа. Судя по всему, это соотношение не менялось многие миллионы лет. Академик В.И.Вернадский — подчеркивал предельную устойчивость биосферы, способность противодействовать любым возмущающим воздействиям — как естественного, так и антропогенного происхождения. Основные источники углекислого газа в атмосфере — вулканическая деятельность, пожары, дыхание животных и растений. Источник кислорода — фотосинтез. Поступление и разложение углекислого газа сбалансированы. Лишний углекислый газ активизирует фотосинтез. Снижение активности фотосинтеза в одном месте компенсируется ростом в другом. Общий выход углекислого газа в атмосферу составляет 750 млрд. тонн в год. Из них дыхание животных дает 3 млрд. Примерно столько дает деятельность человека. Т.е. деятельность животных и социальная активность человека в общем балансе углекислого газа незначительна. Нет оснований считать, что она выросла за последние годы. Печное отопление в старину производило не меньше углекислого газа, чем современные автомобильные полчища. Огромное количество кислорода уничтожалось средневековыми технологиями земледелия — выжиганием лесов и степей. Неизвестно, когда сжигалось больше кислорода — сейчас или в прошлом.

          Вырубка лесов может негативно повлиять на выработку кислорода. Но локальное сокращение массы в одном месте компенсируется ростом растительной массы и активизации процесса фотосинтеза в другом. Иногда вырубки бывают и полезны. Молодой лес, выросший на месте вырубленного, живет и фотосинтезирует более активно, чем старый. Кислород производит и океан. Хотя в нем менее процента всей биологической массы, но синтез в воде идет во много раз активнее, чем на суше. Четверть органических соединений и кислорода производит океан. В отношении динамики лесных массивов можно сказать следующее. Серьезно она не менялась за последние столетия, хотя локальные вырубки имели место. Общая доля суши, покрытой лесом, составляла и составляет 30 – 40 %, не выходя за эти пределы. Локальные сокращения лесов имели место неоднократно. В Европе в конце Средневековья — к началу Нового времени лесные массивы были сокращены во много раз. Итог известен — человечество перешло от дров к новым источникам энергии — каменному углю, бурому, торфу. Леса начали восстанавливаться. Однако основная древесная масса все-таки была не в Европе, а в Сибири, Северной Америке, в долинах рек Амазонка и Конго. Там общая лесная масса практически не меняется столетиями. За последние 50 лет по данным спутниковой съемки, территории, покрытые лесом, увеличились на 1 — 2%. Это результат изменения промышленных и строительных технологий, которые требуют все меньше древесины.

          Как отмечалось, в ХХ веке человек стал геологической силой. Но сила эта пока незначительна. Несколько примеров. Общая энергия, выделяемая человечеством, составляет 0.006 % от той, что привносится на планету Солнцем. Атомная бомба имеет эквивалент от 7 до 40 килотонн. Водородная бомба — около мегатонны. Единственная в своем роде "царь-бомба", взорванная на Новой Земле в 1961 г имела мощность 58 мегатонн. В то же время средний тропический тайфун выделяет энергии несколько тысяч, а сильный — несколько десятков тысяч мегатонн, что превышает мощность всего ядерного арсенала Земли.

          Ведущая капиталистическая страна — США — выбрасывает в окружающую среду 270 миллионов тонн отходов в год. Европа — 40 — 45 миллионов тонн. Остальное человечество — 18 — 20 миллионов. Промышленность, транспорт, испытания оружия массового поражения и иные формы деятельности человека создают за год до 130 миллионов тонн пылевых частиц. Сюда можно добавить ту пыль, которая косвенно связана с деятельностью человека. Распашка земель активизирует эрозию почв и пылевые бури – процессы, которые, в принципе, идут и без человека. По существующим оценкам все прямые и косвенные действия человека приводят к образованию 350 млн. тонн пыли в год. В то же время упомянутый вулкан Эйяфьяелоокудль выбрасывал в первые дни своей активность по 600 – 800 тонн пыли в секунду, 60 млн. в день. За первые трое суток в атмосферу попало более 140 млн. тонн пыли, не говоря уже о газах. Это больше, чем человечество создает за год.

          Природная энергетика несопоставимо больше человеческой. Иначе говоря, для природы человечество ничтожная сила. Климат на Земле менялся всегда. Человек пока что не в состоянии как-то модифицировать эти изменения.

          Еще один факт. Один из самых значимых по экологической роли отряд насекомых — термиты. Разрушая древесину, они выполняют важную геологическую роль по преобразованию живой и неживой природы. Основных парниковых газов — углекислый и аммиак — при этой деятельности выделяется сопоставимое количество с тем, что выделяет промышленность (аммиака даже в 3 раза больше). Термиты — лишь одна группа животных, суммарная масса которой составляет тысячную долю процента от массы всей биосферы. Количество же парниковых газов, которые просачиваются из разломов в литосферных плитах, на несколько порядков больше всего, что производит живая и социальная природа!

          Климат, действительно, менялся. Методологический подход к изучению этих изменений в 20-х годах ХХ века предложил великий русский ученый А.Л.Чижевский (1897 – 1964). Он изучил основные ритмы солнечной активности. Их набралось несколько десятков — от самых кратких до длинных, с тысячелетней периодичностью. Взаимодействуя, они определяют повторяющуюся динамику климата на Земле. Совсем непонятное проявление космической циклики установил в 60-х годах советский астроном Н.А.Козырев (1908 – 1983). Он показал, что вулканы на Земле и Луне активизируются примерно в одно и то же время, т.е., Чижевский вывел не только законы изменения яркости Солнца, но и фундаментальнейшие вселенские циклы.

          Непосредственно идею циклики к анализу климата наиболее эффективно приложил выдающиеся советские ученые-геофизики – И.В.Максимов и К.Я.Кондратьев, выполнившие фундаментальные исследования по этому вопросу в конце ХХ — начале XXI вв. Их идеи сводятся к следующему. Климат на Земле меняется периодически в зависимости от повторяющихся процессов, происходящих в системе Земля — Солнце — окружающий космос. По современной классификации условно выделяют четыре группы циклов. Сверхдлинные — по 150 — 300 млн. лет — связаны с самыми значительными изменениями экологической обстановки на Земле. Их связывают с ритмами тектоники и вулканизма. Длинные циклы, так же связанные с ритмами вулканической деятельности, тянутся десятки миллионов лет. Короткие — сотни и тысячи лет — обусловлены изменениями параметров земной орбиты. Последнюю категорию циклов условно называется ультракороткими. Они связаны с ритмами Солнца. Среди них есть цикл 2400 лет, 200, 90, 11 лет. Человек пока что не в состоянии как-то модифицировать эти процессы. Совсем недавно установлены 20-летние циклы. Хорошо изучен цикл 55 — 60 лет. Впервые его установил в 30-х годах ХХ века экономист и социолог Н.Д.Кондратьев (1895 – 1938) для социальных процессов. Однако этот же цикл затрагивает уровень вод в основных водоемах Европы, соленость воды в Балтийском море, динамику численности крупных млекопитающих. Недавно экологи и астрономы обратили внимание на то, что движение крупных планет — Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун — меняет центр тяжести Солнечной системы. Это может влиять на положение и конфигурацию земного ядра. Это влияет на вулканическую активность. Сильные извержения могут выбрасывать в атмосферу пыль, что приводит к похолоданию. Более слабые извержения преимущественно выбрасывают парниковые газы, что приводит к потеплению. Иначе говоря, речь идет о фундаментальных процессах мироздания, глубинная суть которых недоступна современной науке. Все эти циклы проявляются в климате. Во второй половине ХХ века, действительно имело место некоторое потепление и увеличение средней температуры на 0.5 градуса (данные академика К.Я.Кондратьева). Это сопровождалось снижением стабильности погоды. Однако сказалось это не везде. Так, по данным сотрудников института географии РАН, на европейском севере средние температуры даже немного упали. В Санкт-Петербурге в конце ХХ и начале XXI веков прошла серия относительно теплых зим. Особенно теплым был январь 2007 г. Из этой череды выпал январь 1987 г. — самый холодный за период наблюдений. Снизились за последние годы летние температуры. В целом средние температуры почти не менялись.

          Таяния ледников и подъема уровня океана не наблюдалось. В принципе, его и не могло быть. Рассчитано, что если вся энергетика Земли (представленная, в основном, вулканами) будет направлена в Антарктиду и работать с КПД 100 %, то потребуется 100 лет, чтобы растопить льды Антарктиды. Земля имеет несколько оболочек. Газообразная — атмосфера. Жидкая — гидросфера. Твердая — литосфера. Живая — биосфера. В пределах последней возникла пятая — сфера разума, или ноосфера. Все эти оболочки находятся в состоянии динамического взаимодействия, и, по сути, являют собой единую предельно устойчивую к любым воздействиям систему. Предположение о том, что человеческая деятельность эту систему может разрушить, не имеет серьезных подтверждений. Даже если вообразить самое страшное — мировую ядерную войну и взрыв всего ядерного арсенала (около 40 000 боеголовок) — для Земли это будет не страшнее, чем несколько тайфунов или пара извержений вулканов. Цивилизация может и погибнет, а планета останется вполне жизнеспособной.

В начало                               Продолжение
 

Добавить комментарий Сообщение модератору


Защитный код
Обновить