VII. Энергия и окружающая среда

Сегодня примерно 90% мирового потребления первичной энергии обеспечивается за счет ископаемого горючего, поэтому очевидно, что переход к энергетической системе, которая, скажем, через 100 лет будет на 90% использовать неископаемые ресурсы, потребует громадных научных, технических и экономических затрат. Эти затраты в ближайшие 2–3 десятилетия должны будут сделать главным образом высокоразвитые страны. Они же будут готовы к решению такой задачи, только когда их политические лидеры и простые граждане тщательно проанализируют и примут во внимание целый комплекс проблем, связанных с выделением в атмосферу двуокиси углерода и других газов, которые влияют на климат.

“Парниковые” газы в атмосфере и изменение климатических условий

Мы давно знали, что решающее влияние на климат Земли оказывают содержащиеся в атмосфере водяные пары и двуокись углерода. Они – главным образом водяные пары и в меньшей степени двуокись углерода и другие газы – ответственны за парниковый эффект, поглощая часть теплового излучения, которое идет от поверхности Земли в окружающее пространство, и частично возвращая это тепло на Землю. Поэтому средняя температура земной поверхности сегодня составляет примерно +15°. Если бы в атмосфере не было газов, поглощающих тепло Земли, средняя температура на планете была бы почти на 33° ниже и составляла бы -18°. Тогда Земля представляла бы собой ледяную голую пустыню, лишенную признаков жизни.

Земля никогда не была такой холодной, потому что большая часть ее покрыта водой. Однако мы знаем, что средняя температура Земли сильно колебалась. Многие миллионы лет на Земле чередуются периоды похолодания и потепления, и средняя температура изменяется от +10° до +16°. Во время последнего ледникового периода, пик которого был 18000 лет назад, содержание двуокиси углерода в атмосфере упало до 0,200, тогда как для двух последних периодов потепления оно составляло 0,280. Таким и было приблизительное содержание углекислого газа в воздухе в начале XIX в. Затем оно постепенно стало увеличиваться и достигло нынешнего значения, составляющего примерно 0,347. Из этого следует, что за двести лет, прошедших с начала первой Промышленной революции, природный контроль за содержанием углекислого газа в атмосфере с помощью замкнутого цикла между атмосферой, океаном, растительностью и процессами органического и неорганического распада был грубо нарушен.

Это нарушение возникло главным образом из-за сжигания ископаемого горючего (по современным оценкам, в год в атмосферу выбрасывается примерно 5 млрд. т углерода), из-за непрерывной деградации биосферы, т. е. исчезновения лесов, осушения и эрозии почвы, что в общем эквивалентно еще 3 млрд. т углерода в год.

В последние сто лет в атмосфере остается меньше половины искусственно выделенной двуокиси углерода. 50–60% поглощает океан. Предположим, что и в будущем в атмосфере будет оставаться 40–50% двуокиси углерода; тогда если концентрация ее будет расти лишь на 1% в год (по сравнению с 2% за последние 10 лет), к середине будущего века она возрастет до 0,500–0,600. Другими словами, через 60 лет она может стать вдвое больше, чем в период последнего потепления.

Расчеты с помощью современных климатических моделей, которые, несмотря на высокую степень сложности, все еще далеко не совершенны и не могут полностью учесть изменений облачного слоя Земли или приливно-отливных процессов, показывают, что примерно в середине будущего века средняя температура земной поверхности может повыситься на 1,5–4,5°.

Но это еще не все. В последнее время на состояние атмосферы начинают оказывать влияние другие газы, также связанные с “парниковым эффектом”.

Из мусорных куч, испражнений сотен миллионов жвачных животных, от бактерий, живущих на залитых водой рисовых плантациях, выделяется метан; чем дальше, тем больше метана накапливается в воздухе из-за несовершенной переработки природного газа и от сжигаемой биомассы.

При горении биомассы и ископаемого топлива выделяется также закись азота; особенно много ее высвобождается при разложении минеральных удобрений на перенасыщенных химикатами почвах.

Из холодильных установок, кондиционеров, аэрозолей, при производстве пенопластов в воздух попадают хлорированные и фторированные углеводороды.

Роль озона в тропосфере (до высоты 10 км) и в стратосфере различна, но мы не будем подробно обсуждать это. Концентрации озона способствуют каталитические реакции между различными кислородными и водородными соединениями, окисями хлора и азота. Увеличение содержания озона в тропосфере, которое вместе с другими причинами вызывает потепление земной поверхности, сочетается с уменьшением его концентрации в стратосфере.

Если содержание в атмосфере газов, о которых мы говорили, будет увеличиваться с такой же скоростью, как в последнее десятилетие, к середине будущего века это может вызвать такое же повышение средней температуры, как и содержание углекислого газа. Но важнее всего, что оба эти фактора будут действовать одновременно, так что в общем средняя температура может повыситься на 3–9°.

Дело в том, что упомянутые газы влияют на иную по сравнению с двуокисью углерода область спектра теплового излучения. Даже если температура повысится на величину, соответствующую минимальной оценке, т. е. на 3°, она составит +18° и будет на 2° превышать самую высокую температуру последнего периода потепления.

Современные климатические исследования предполагают, что в различных регионах Земли повышение температуры будет различным: в экваториальном поясе она повысится на половину приведенных значений, на полюсах и в холодных климатических зонах будет вдвое-втрое выше. Так что при климатологических расчетах нужно принимать во внимание частичное таяние льда в морях и повышение способности моря поглощать солнечную радиацию, а также значительное повышение температуры в регионах, расположенных на больших высотах.

Еще одним следствием повышения средней температуры может стать подъем уровня моря, который с начала нашего века уже составил 10–20 см, а к середине будущего столетия из-за таяния льдов и прогревания верхних слоев воды может превысить метровую отметку. А это будет иметь катастрофические последствия для многих плотнонаселенных промышленных прибрежных районов. В наступающие столетия будет очень трудно остановить дальнейшее повышение уровня моря, поскольку содержание в атмосфере углекислого газа и других “парниковых” газов долгое время будет оставаться высоким.

Конечно, очень трудно убедить политических деятелей и простых людей в реальной опасности, связанной с выделением в атмосферу “парниковых” газов. Причину этой трудности я вижу в следующем.

Результаты модельных расчетов показывают, что содержание в атмосфере всех газов, которые влияют на климат, с 1800 г. по сей день вызвало повышение средней температуры всего на 0,3-0,7°. И хотя измерения температур доказывают, что такое повышение действительно произошло, оно так невелико, что находится в пределах естественных краткосрочных температурных колебаний. Согласно результатам климатических моделей, только на рубеже веков или незадолго до этого можно ожидать, что повышение средней температуры заметно превысит область естественных колебаний. Лишь тогда с помощью точных измерений мы убедимся или опровергнем современные расчеты, показывающие связь между содержанием в воздухе упоминавшихся газов и повышением средней температуры Земли.

Поскольку нет убедительного экспериментального подтверждения предсказаний об изменении климата, неудивительно, что политики не могут удержаться от искушения считать эффект “парниковых” газов орудием политической борьбы.

Что же можно сделать?

Ни в коем случае нельзя увеличивать количество сжигаемого угля и нефти, ожидая, пока измерения не покажут, что повышение средней температуры превысило область естественных температурных колебаний, чтобы убедиться в связи между содержанием в атмосфере “парниковых” газов и повышением средней температуры Земли.

Сегодня действительное содержание в атмосфере одного только углекислого газа составляет около 0,350. Предполагая, что в будущем на повышение температуры равным образом будет влиять двуокись углерода и другие газы, нельзя допустить, чтобы уровень содержания двуокиси углерода вырос более чем на 0,050.

Чтобы ограничить содержание в атмосфере газов, влияющих на климат подобно углекислому газу, пределом в 0,450, мы должны немедленно начать снижать их выброс в атмосферу на 2% ежегодно, до тех пор, пока через 50 лет их концентрация не достигнет 1/3 нынешнего уровня. Легко увидеть, что даже если немедленно прекратить выброс всех газов, кроме двуокиси углерода (а это едва ли осуществимо, разве что по отношению к большинству хлорированных углеводородов), выделение углекислого газа будет ежегодно уменьшаться только на 1%.