Климат на Земле заметно меняется: одни страны страдают от аномальной жары, другие — от слишком суровых и снежных зим. Парниковый эффект вызывает глобальные климатические изменения, сопровождающиеся увеличением средней годовой температуры.
С 1980 года, когда температурные данные были впервые зафиксированы на глобальном уровне, и по состоянию на начало 2017 года, атмосфера Земли прогрелась примерно на 1 °C.
Помимо потепления, происходит также разбалансировка всех природных систем: таяние ледников, повышение уровня Мирового океана, изменение режима выпадения осадков, температурные аномалии и увеличение частоты экстремальных явлений, таких как ураганы, наводнения и засухи. Если выбросы парниковых газов не прекратятся, ученые прогнозируют повышение средней температуры Земли на 4 °C, и тогда большая часть суши станет непригодной для жизни человека.
Ученые, политики и мировой бизнес пытаются решить проблемы изменения климата путем подписания договоренностей, научных исследований и внедрения новых технологий, способных притормозить климатические изменения. Насколько это поможет планете Земля — сегодня сказать сложно, но не обращать внимания на погодные проблемы уже просто невозможно: природа сама подталкивает нас к их решению.
Причины и последствия повышения средней температуры на Земле
На самом деле говорить только о повышении температуры несколько неверно, так как зимы в некоторых частях земного шара все так же суровы. Но среднегодовая температура все же повышается из-за увеличения температуры летом. На старте изучения проблемы глобального потепления, в 1981 году, ученые пришли к выводу, что причиной роста температур является увеличение в атмосфере парниковых газов: метана, углекислого газа, водяного пара, озона.
Все они обладают одним важным свойством — поглощать и удерживать длинные волны инфракрасного излучения, не выпуская их в космос. Из-за этого на Земле образуется парниковый эффект. Считается, что глобальное изменение температуры вызвано стремительным развитием промышленности за последние сто лет. Чем больше выбросов от предприятий, чем масштабнее животноводство, чем активнее вырубка лесов, которые поглощают углекислый газ, тем больше накапливается парниковых газов в атмосфере и тем сильнее прогревается Земля.
Последствия от глобального потепления могут привести к различным изменениям на планете: от засухи и ураганов до исчезновения больших площадей под уровнем Мирового океана. Вот только некоторые из возможных и уже ощутимых изменений, ставших следствием повышения среднемировой температуры:
Повышение уровня моря: таяние морских и полярных ледников из-за повышения температуры на один градус. По прогнозам ученых, с таянием шельфовых ледников Гренландии и Антарктики уровень морей может подняться к 2100 году до шести метров. Это, в свою очередь, означает, что будут затоплены многие тропические острова Индонезии и большинство низменных районов Европы.
Уменьшение количества ледников перестанет питать реки пресной водой. Ученые уже около ста лет наблюдают сокращение объемов ледников в Альпах, Гренландии, Гималаях.
Штормы и наводнения: их количество резко увеличилось за последние 30 лет. Силу ураганам дают теплые воды, а ученые коррелируют повышение температуры в океанах и в атмосфере с количеством штормов. В течение последних нескольких лет многие европейские страны и США понесли убытки в миллиарды долларов, связанные с ликвидацией последствий тяжелых штормов и наводнений.
Засуха приводит к быстрому сокращению водных запасов и к снижению качества сельскохозяйственной продукции. Это ставит под угрозу глобальное производство продуктов питания, а некоторые группы населения подвергаются риску голода.
Массовое вымирание видов: если потепление климата не остановить, многие экосистемы станут менее разнообразными и насыщенными. Существуют прогнозы исчезновения до 30–40% видов растений и животных, поскольку их среда обитания будет изменяться быстрее, чем они смогут приспособиться к этим изменениям.
Экономические последствия: расходы, связанные с изменениями климата, растут вместе с температурой. Сильнейшие штормы и наводнения в сочетании с сельскохозяйственными потерями являются причинами колоссальных убытков и отрицательного влияния на мировую экономику. Исследование, проведенное Глобальным институтом развития и Институтом окружающей среды при Массачусетском университете Тафтса предполагает, что бездействие перед лицом глобальных кризисов приведет к ущербу в $20 трлн к 2100 году.
Парижское соглашение по парниковым газам
В декабре 2015 года в Париже состоялась 21-я конференция сторон Рамочной конвенции ООН по изменению климата. На смену Киотскому протоколу в результате проведенной конференции 195 стран подписали новое климатическое соглашение, которое начнет действовать с 2020 года. Документ предусматривает принятие мер по снижению выбросов углекислого газа, технологического перевооружения и адаптации к изменениям климата.
Киотский протокол, подписанный в 1997 году, установил для развитых стран и государств с переходной экономикой конкретные ограничения на выбросы парниковых газов в атмосферу на период до 2012 года. Однако в протоколе не было предусмотрено никаких обязательств для развивающихся стран, которые за прошедшие после его подписания годы вышли по эмиссии парниковых газов на первый план.
И несмотря на то что развитые страны и государства с переходной экономикой выполнили полностью свои обязательства по сокращению выбросов парниковых газов, мировые показатели за это время выросли в 2,5 раза. Согласно новому документу, в котором спрогнозировано повышение мировой температуры в пределах от 0,3% до 4,8% к 2100 году, целью является предотвращение увеличения средней температуры планеты выше чем на 2 °C. Страны, подписавшие соглашение, должны бороться против изменения климата и ускорить переход к обществу и экономике, мало потребляющим углеродные технологии.
Но, к сожалению, по мнению большинства экспертов, новый формат соглашения не достаточен для того, чтобы эффективно противостоять климатической угрозе. Во-первых, многих настораживает добровольный характер подписанного документа. Соглашение не предусматривает какой-либо формы ответственности за нарушение обещаний, в том числе и в международно-правовом поле.
А во-вторых, долгосрочные планы по сокращению выбросов всегда условны — ориентироваться стоит не столько на заявленные цифры, сколько на амбиции, которые стоят за подписями государств. США уже заявили, что хотят выйти из соглашения, так как ответственность между странами распределяется несправедливо. Крупные промышленные страны — Китай и Индия — получили более выгодные позиции, чем США. Согласно Парижскому соглашению, им разрешено загрязнять атмосферу 10–15 лет, в то время как Вашингтон должен действовать с ограничениями уже сейчас.
И все-таки соглашение — это договоренность стран, политиков и бизнеса, которые готовы сотрудничать для достижения поставленных целей, одна из которых — необходимость отключить все угольные электростанции к 2025 году и полностью исключить к 2030 году использование двигателей внутреннего сгорания.
И хотя носит оно рекомендательный характер, в 2020 году, когда вступит в силу Парижское соглашение, к крупным корпорациям, не соблюдающим нормы экологической политики, будут применяться меры регулирования. А это может серьезно ударить по их доходам. Пойдут ли корпорации на полный отказ от углеродного топлива или все останется на бумаге? Ведь это огромные деньги, которые довольно непросто перенаправить на новые методы добычи энергии. Для этого нужно отключиться от сиюминутных прибылей и нацелиться на развитие новых технологий, которые имеют большие сроки окупаемости.
Украина в июле 2016 года ратифицировала Парижское соглашение по борьбе с глобальным изменением климата. Согласно подписанному документу, Украина поставила цель — не превышать в 2030 году 60% выбросов парниковых газов от уровня таких выбросов в 1990 году и должна пересматривать взятые обязательства раз в пять лет.
В рамках этого соглашения у Украины нет финансовых обязательств, однако для развитых стран предусмотрена обязанность оказывать финансовую помощь другим государствам для предотвращения изменения климата. После вступления в силу соглашения предусмотрен финансовый вклад в бюджет Конвенции, который будет определяться по специальной шкале ООН. Также будут необходимы расходы из госбюджета на подготовку отчетной документации.
Совместно с Продовольственной и сельскохозяйственной организацией ООН (ФАО) в Украине проводится проект по смягчению последствий изменения климата и адаптации к нему сельскохозяйственной отрасли. В рамках проекта рассматриваются текущие и будущие климатические условия в Украине и их воздействие на сельское хозяйство (включая лесное и рыбное).
Проведена оценка рисков и определены приоритетные направления работы, а также предложены меры по смягчению последствий изменения климата и адаптации к нему. Кроме того, решаются вопросы, связанные с ирригацией, вырубкой и деградацией лесов, которые на сегодняшний день особо остро стоят перед украинскими экологами.
Геоинженерия: помогут ли распыление аэрозолей и выращивание водорослей от глобального потепления
Кроме подписания протоколов и деклараций, ученые и разработчики изучают способы охлаждения планеты с помощью новейших технологий. Появились отдельная наука — климатическая инженерия — и ряд стратегий, с помощью которых можно было бы изменять состояние окружающей среды для компенсации глобального потепления. Климатическая инженерия, или геоинженерия, — это комплекс мер по управлению солнечным излучением и удалению парниковых газов из атмосферы. По мнению экспертов, геоинженерия не может остановить сам процесс глобального потепления, но способна стать дополнением к мерам по сокращению вредных выбросов в атмосферу.
Ученые рассматривают различные варианты воздействия на парниковые газы. Несмотря на то что некоторые методы часто похожи на сюжеты из фантастических фильмов, новые идеи постепенно укореняются в умах не только исследователей, но и инвесторов. Например, был создан исследовательский проект стоимостью $284 тыс. по управлению солнечной радиацией — Solar Radiation Management Governance Initiative (сокращенно SRMGI), профинансированный фондом Open Philanthropy Project, который принадлежит Дастину Московицу — соучредителю Facebook. Что касается инноваций, то сегодня существует два основных подхода в геоинженерии. Первый предполагает отклонение небольшого количества солнечного света и тепла от планеты до более низких глобальных температур.
Если конкретнее, ученые пытаются разработать технологию распыления отражающих аэрозолей в стратосфере с целью уменьшения проникающей способности солнечного излучения на те или иные участки планеты. Ученые Калифорнийского университета в Беркли изучили извержение вулкана Эль-Чичон в Мексике в 1982 году и извержение Пинатубо на Филиппинах, благодаря которым большое количество сульфатных частиц попало в стратосферу, создав некую «вуаль», которая уменьшила количество солнечного света, достигающего поверхности Земли.
С одной стороны, это действенный способ снизить количество тепла в атмосфере. С другой — ученые продемонстрировали зависимость уровня аэрозолей в атмосфере, количество солнечной радиации и их влияние на урожайность. Отклонение солнечного света отрицательно сказалось на урожайности многих основных культур, включая рис, пшеницу и кукурузу, и ставит под сомнение этот метод, так как подобный способ изменения климата приведет к большим потерям в сельском хозяйстве и вызовет продовольственный кризис.
Проект, предложенный Межправительственной группой экспертов по изменению климата, по размещению зеркал в космическом пространстве для перенаправления тепла от солнечных лучей выглядит еще более фантастически и вовсе не воспринимается всерьез инвесторами. Второй общий метод охлаждения планеты включает удаление углекислого газа (CO2) из атмосферы путем распыления питательных минералов в океанах с целью стимуляции роста водорослей, которые очищают воздух от углекислого газа.
Пока предлагаемые методы геоинженерии находятся на различных уровнях технологического развития, требуют серьезных затрат и вызывают множество вопросов. Эксперт ООН по климату Янош Пастор считает, что геоинженерия — спорный метод, который нельзя использовать бесконтрольно. Он сродни «взлому экосистемы планеты», так как используются методы, которые могут привести к серьезным неконтролируемым изменениям экологии и климата планеты.
По мнению Пастора, единственным методом снижения роста температур является уменьшение объемов вредных выбросов в атмосферу, и это приоритетное направление борьбы с изменением климата. Судя по последним заинтересованностям в Конгрессе США разработками геоинженерии, интерес к довольно молодому направлению науки может искусственно поддерживаться политиками и компаниями, которым важно отвлечь общество от сокращения использования углеродного топлива и оставить выбросы CO2 на прежнем уровне.
Точечные меры по изменению климата
Несмотря на то что подписываются соглашения по СО2 и геоинженеры разрабатывают свои способы решения проблемы, ученые рассматривают альтернативные технологические объекты, способные задержать наступление глобального потепления. Пока искусственное вмешательство в погоду возможно только в лабораторных расчетах и только для ограниченной территории.
Ученые из Университета Иллинойса создали компьютерную модель застройки Сахары ветряными и солнечными электростанциями, которые способны настолько изменить климат в регионе, что крупнейшая в мире жаркая пустыня может превратиться в зеленую долину. Климатологи предположили: если в будущем 95% территории Сахары будет застроено крупными ветряными и солнечными электростанциями, всего такие объекты займут 9 млн из 9,2 млн кв. км пустыни.
Исследователи подсчитали, что при появлении электростанций температура на территории пустыни вырастет примерно на два градуса Кельвина, что увеличит испарения и количество осадков. Такие изменения станут стимулом для роста растений, которые через несколько лет покроют пустыню густым слоем.
Еще один проект, который нацелен на увеличение осадков на территориях, страдающих от нехватки влаги, разрабатывают китайские ученые. Они тестируют систему модификации погоды, которая позволяет искусственно увеличить количество осадков на Тибетском нагорье — крупнейшем в мире плоскогорье, где выпадает минимальное количество осадков в год. Система модификации погоды на Тибетском нагорье разрабатывается Китайской аэрокосмической научно-технической корпорацией (CASC).
Ее Специалисты построили для проекта камеры на основе военной технологии, которая применяется при создании ракетных двигателей и позволяет безопасно сжигать твердое топливо высокой плотности в условиях дефицита кислорода на высоте более 5 тыс. м. Проект «искусственного засева облаков» должен помочь решить проблему нехватки воды в регионе. В рамках проекта на вершине Тибетских гор установили около 500 камер сгорания, в которых сжигается твердое топливо, в результате чего образуется йодистое серебро — реагент кристаллической структуры.
Этот процесс позволяет увеличить количество осадков в регионе до 10 млрд куб. м в год, что составляет примерно 7% от общего потребления воды в Китае. Через Гималайские горные хребты в Тибет проходят муссонные ветры. Сталкиваясь с препятствием в виде гор, воздушные потоки поднимают продукты сгорания вверх и засевают облака реагентом. Это вызывает выпадение осадков в виде дождя и снега. Со временем планируется установить на Тибетском нагорье десятки тысяч камер сгорания, чтобы достичь объема осадков в 1,6 млн кв. км.
Как избежать катастрофы
Если в ближайшие 17 лет человечество не сократит выбросы углекислого газа, изменения в атмосфере Земли станут необратимыми, а предотвратить повышение средней температуры воздуха более чем на 2 °С станет практически невозможно. Человечество за 150 лет умудрилось серьезно повлиять на изменение климата планеты, воздействуя на него объемами промышленности, развитием прогресса и бесконтрольным расходом углеродов.
Теперь ему придется потратить гораздо больше усилий, чтобы оставить климат хотя бы в текущем состоянии. И единственный способ — это договориться всем — политикам, ученым, компаниям — прекратить засорять планету вредными газами. Для этого необходимо посмотреть на Землю не как на бесконтрольный ресурс, а как на альтернативную климатическую систему, которая сама по себе готова делиться своими запасами энергии.
Остановить глобальное потепление можно, если полностью перестроить энергетическую систему. Сегодня около 87% мировой энергии дает ископаемое топливо (нефть, уголь, газ). Добыча «зеленой» энергии — ветра, солнца, океанов и земли — сможет остановить парниковый эффект и достаточно за короткие сроки переставить промышленность на новые рельсы.
По данным Управления энергетики и информации США, в 2013 году на возобновляемые источники энергии приходилось 10% общего потребления энергии США и 13% производства электроэнергии. В 2017 году эти показатели увеличились 2,2 раза. И при этом пока что существует немало проблем по сохранению и передаче чистой энергии — дороговизна и нестабильность, которые необходимо преодолеть в ближайшие 20 лет.
Если выбросы все-таки удастся значительно сократить, есть шанс остановить глобальное потепление на отметке в 1 градус. Остается надеяться, что если не доводы разума, то хотя бы сухой расчет заставит человечество всерьез задуматься об угрозе глобального потепления и принять все необходимые меры безопасности.
