Млечный путь № 2 2017 - Песах Амнуэль

Россия не осталась в стороне. Стоявший на запасном пути бронепоезд, скрипя заржавелыми колесами и изрыгая клубы пара, вышел на обновленные пути и загудел столь же громко, сколь и неожиданно.

Глобальное потепление – фикция. Величайшая афера века! Данные сфальсифицированы. Потепления нет. Температура падает. Климат меняется сам по себе. Многомиллиардная афера мировых бюрократов. Это война со свободным рынком… Вот только короткая выжимка из статьи Юлии Латыниной в «Новой газете», а если сложить все аргументы «отрицателей», то лист обличений станет таким длинным, что займет все пространство газеты ТрВ-Наука.

Если вы скептик и у вас есть много вопросов, на которые вы не можете получить ответы, пройдем вместе несколько ступеней.

Необходимое короткое введение

Климат – это очень сложная природная система. В ней много регулярных и хаотических процессов, которые еще не до конца познаны или не могут быть описаны простыми формулами, но от этого климат не перестает быть постигаемой системой. Одни объекты этой системы изучены очень глубоко (так развивалась наука), а другие еще в процессе осмысления.

Для объяснения сложных процессов неспециалисту ученым приходится приводить простые объяснения, которые выигрывают в ясности, но теряют в точности. Не существует одного-единственного истолкования глобального потепления, которое бы укладывалось в чеканное определение. Очень часто таких объяснений много, и они должны рассматриваться все вместе. Не ожидайте простоты – ее нет.

Если на вопрос нет ответа, который подтверждался бы большинством эмпирических данных, то эти данные нужно продолжать собирать. Если вы специалист, то ваше мнение на данном этапе – это гипотеза. Если вы не специалист – это просто мнение, и обмениваться такими мнениями можно только ради тренировки в разговорном или эпистолярном жанре.

На стадии научного обсуждения гипотеза не предназначена для публичного освещения. Но именно сюда охотно вклиниваются фиктивные эксперты. Недобросовестные критики любят использовать присущие настоящей науке дебаты, используя сам их факт как доказательство несостоятельности гипотезы. Не попадайтесь на их удочку!

Главное знание, которое нужно почерпнуть начинающему (или даже продвинутому) климатическому скептику, состоит в том, что все ваши вопросы резонны и задавать сложные вопросы нужно. Тем приятнее вам будет узнать, что ответы на большинство ваших вопросов уже известны, а ваши аргументы или приняты, или отклонены.

Необходимые базовые понятия

Почему именно углекислый газ находится в фокусе проблемы глобального потепления?

Двуокись углерода (CO2) интересует нас в контексте глобального потепления потому, что пропускает через себя коротковолновое солнечное излучение, но почти непрозрачна для инфракрасного длинноволнового теплового излучения поверхности Земли, то есть является одним из важнейших парниковых газов.

В результате этого тепло не покидает тропосферы, нижнего слоя атмосферы, в котором мы живем. В целом баланс потока энергии выглядит так: 30% солнечного излучения отражается обратно в пространство облаками, аэрозолями (взвешенными в атмосфере микроскопическими частицами любого происхождения), водой, снегом и ледниками. 70% поглощается всем, что есть на Земле: литосферой, биосферой и гидросферой. Все, что поглощено, переизлучается Землей в виде тепловой энергии в инфракрасном диапазоне; часть переизлученного тепла поглощается парниковыми газами и застревает в тропосфере. Энергетический баланс между поступаемым и излученным за пределы атмосферы теплом и создает наш тропосферный климат.

Сегодня баланс нарушен. Почему?

Углекислый газ, а точнее углерод в его составе, совершает круговорот в природе, впрочем, как и все остальные элементы. (Я сознательно не говорю о растительности, играющей огромную роль в круговороте CO2, потому что мы иначе не сдвинемся с места.) Когда CO2 слишком много в атмосфере, он осаждается и выпадает из естественного цикла. В науках о Земле это называется секвестированием (изоляцией) из системы. Элемент больше не принимает участия в круговороте, а на очень долгое время остается в «резервуаре».

Тот углерод, который мы сжигаем сегодня, мы достали из этого резервуара. В далекие, теплые геологические эпохи этот резервуар сформировал наши источники энергии, убрав лишний CO2 из атмосферы. Вот почему в те времена природа себя не убила и Земля не превратилась в Венеру: утилизация углерода компенсировала его избыточность. Полезно прочитать о цикле углерода хотя бы в «Википедии».

Итак, мы берем этот захороненный природой углерод (в виде нефти, газа, угля или торфа), сжигаем его и возвращаем обратно в атмосферу уже в виде CO2 — плюс к тому, что находится в естественном цикле. До нас в природе не происходило подобных процессов.

Но и сейчас количество CO2 в атмосфере растет медленнее, чем мы его туда добавляем: это означает, что природа продолжает утилизировать большую часть углекислого газа, но природные процессы уже не могут полностью справиться с переработкой CO2, и его избыток усиливает парниковый эффект.

Климат может изменяться циклически и последовательно, но может произойти его резкое, драматическое изменение (abrupt climate change), которое и вызывает тревогу. Система выходит из равновесия.

Вы можете возразить, что парниковый эффект сегодня вызван только увеличением энергии, полученной от Солнца. Но в этом случае нагревалась бы не только тропосфера, но и слой над ней – стратосфера. Однако этого не происходит. Нагревается только тропосфера; стратосфера показывает противоположный тренд температурного профиля. Моделирование температурного режима стратосферы с учетом только естественных причин не показывает похолодания, а с учетом антропогенных – показывает. То же самое и в тропосфере. То есть «печка» находится на Земле. Это не Солнце, это наши с вами отпечатки пальцев в глобальном потеплении.

Очень важно знать, что естественный углекислый газ и произведенный нашими силами имеют различную химическую «подпись», каждый – свою. Углерод может иметь три изотопных состояния: 14C, 13C и 12C. Из них 12С – наиболее распространенный. 13C составляет около 1% от общего количества. Изотоп 14C очень редок (лишь ~ 1 на 1 трлн атомов углерода). Углекислый газ, образующийся в результате сжигания ископаемого топлива или древесины, имеет особый изотопный состав CO2 в атмосфере.

Это связано с тем, что растения усваивают более легкие изотопы (12С вместо 13С); в результате они дают низкое соотношение изотопов 13C / 12C. А ископаемые виды топлива (в конечном счете это сложный продукт преобразования погребенной биомассы в нефть, газ, уголь, торф) имеют соотношение 13C / 12C примерно на 2% ниже, чем в атмосфере. По мере того, как CO2 из этих материалов высвобождается в атмосферу и смешивается с ней, среднее отношение 13C / 12C в атмосфере соответственно уменьшается.

То есть мы можем отличить антропогенный СО2 от естественного, и оказывается, что именно он растет, а натуральный остается на прежнем уровне. Таким образом, мы вычленили СО2 из всех остальных парниковых газов и