Простые ответы на сложные вопросы по климату

Океанские циклические процессы очень важны, но они не могут объяснить долгосрочное глобальное потепление. Теплый цикл сменяется холодным, затем снова теплый и т. д. Если усреднить эффект за 50–100 лет, то будет что-то близкое к нулю, а измерения указывают на значительный рост теплосодержания Мирового океана. В одном из последних докладов Всемирной метеорологической организации, он вышел в мае 2021 года, детально рассматриваются различные океанские циклы и их влияние на температуру воздуха в ближайшие 5–10 лет. При этом подчеркивается, что океанская цикличность и по географическому и по временному масштабу отличается от долгосрочного глобального потепления. В то же время, есть немало совпадений. В частности, Атлантическая меридиональная циркуляция вод с 1970 по 1995 год была в негативной фазе (холодно), а затем вступила в положительную (тепло). На графиках можно увидеть рост, похожий на глобальное потепление. Однако с 2005 года пошла новая негативная фаза, а глобальная температура продолжила рост.

Самая мощная океанская цикличность – Эль-Ниньо в Тихом океане, она дает мощнейшие перетоки тепла между океаном и атмосферой, именно ею обусловлены пики глобальной температуры воздуха и, в частности, можно утверждать, что в мире в целом 2021-й год будет холоднее 2020-го. Однако это краткосрочное явление, каждые несколько лет его фаза меняется. Северотихоокеанская цикличность имеет период равный примерно 10 годам. Антарктическая цикличность, как и Арктическая, имеет период около 7 лет. Все они оказывают существенное влияние на климат планеты в масштабе отдельных лет, иногда даже десятилетий, еще важнее их роль для отдельных частей Мирового океана и соседних прибрежных районов. Тем не менее, вывод климатологов однозначен – во временном масштабе 50–100 лет главный фактор для мира в целом – антропогенное влияние, прежде всего, усиление парникового эффекта в результате сжигания угля, нефтепродуктов и газа.

Подробнее в лекции Изменения климата: антропогенные воздействия. Соотношение естественных и антропогенных факторов.

Если брать конкретный год, то видно, как действуют естественные процессы. Вот эффект Эль-Ниньо – сильное, но краткосрочное изменение океанских течений, вот чуть больше Солнца, вот влияние вулкана. Однако то, что в целом произошло в последние 50 лет, никак нельзя объяснить естественными причинами. Идет одновременный прогрев не только атмосферы, но и всех океанов, значит, это не естественные вариации, не перетоки тепла между океанами, а внешнее воздействие. Активность Солнца то больше, то меньше, но в среднем роста нет. Однако наблюдается резкий рост концентрации в атмосфере СО2, метана и ряда других парниковых газов, а изотопный анализ доказывает их происхождение от сжигания ископаемого топлива и других видов деятельности. Когда это закладывается в климатические модели, они хорошо воспроизводят общий тренд за 50 лет, а без влияния человека дают огромное расхождение. Кроме того, измерения показывают, что стратосфера – верхняя атмосфера – охлаждается, а это тоже свидетельство усиления парниковой «пленки». Поэтому вывод климатологов однозначен – во временном масштабе 50–100 лет главный фактор – антропогенное влияние.

Подробнее в лекции Антропогенные воздействия. Соотношение естественных и антропогенных факторов.

Человек усиливает парниковый эффект каждый год: концентрация СО2 в атмосфере с каждым годом все выше. Однако есть еще естественная изменчивость климатической системы Земли, вызванная, прежде всего, различными океанскими процессами и их взаимодействием с атмосферой. Есть и внешние факторы: изменчивость Солнца, извержения вулканов. Поэтому в коротких промежутках времени, 2–5 лет, может быть даже 10–15 лет, на всей планете может быть похолодание нижнего слоя воздуха. А потом потепление – более быстрое, чем это было бы без «холодного» промежутка – возврат на траекторию долговременного антропогенного тренда, так как во время промежутка парниковый эффект успеет значительно усилиться.

Такая череда не противоречит глобальному потеплению, ведь основная теплоемкость приходится на океаны, а они все становятся теплее и теплее. Если же взять какую-то отдельную часть суши, например, Россию, то вариации еще сильнее. Они могут зависеть от местных изменений океанских течений, в частности, в Северной Атлантике или в северной части Тихого океана. Год на год не приходится.

Если взять последние 50 лет в целом, то по данным Росгидромета, лето по всей России существенно потеплело, примерно на 2,50С. Еще больше потеплела весна – более чем на 30С. Но это не означает, что следующая весна будет теплой, может быть и холодной. Вот если взять будущие 20 лет, то можно смело утверждать, что лето в этот период в среднем будет заметно, как минимум на 10С, теплее, чем в первые 20 лет XXI века.

Подробнее в лекции Изменения климата в мире и в России. Российские климатические тренды последних десятилетий.

Само повышение температуры – не причина, а следствие изменения потоков солнечного и инфракрасного излучения. Кстати, ни первое, ни второе не может прогреть «идеальный» воздух, состоящий только из кислорода и азота – молекулы этих газов для излучения «прозрачны». Для прогрева нужны малые, но принципиально важные, примеси в виде водяного пара, СО2 и других парниковых газов, аэрозольные частицы, облака и т. п. Усиление парникового эффекта увеличивает поток инфракрасного излучения. Оно сначала исходит от Земли, но потом «захватывается» парниковыми газами и излучается во все стороны, в том числе вниз. В итоге мы видим повышение температуры нижнего слоя воздуха. Однако есть масса других эффектов. Теплее поверхность Земли. Значит, больше образуется восходящих потоков воздуха и влаги. Больше сильных осадков, а их выпадение менее равномерно. Чаще засухи и наводнения. Более теплый океан – предпосылка образования тропических циклонов. Они несут штормовые ветры и сильнейшие осадки. В полярных районах теплее вода – меньше льдов, а это усиливает ветры и т. п. Получается, что вся климатическая система выходит из равновесия, растет число опасных метеорологических явлений, что и наносит наибольший ущерб.

Подробнее в лекции Изменения климата в мире и в России. Глобальный рост числа экстремальных явлений (на примере морских волн тепла). Рост числа опасных метеорологических явлений в России. Повышение уровня Мирового океана в XXI–XXIII веках.

Совершенно верно, мы идем к следующему ледниковому периоду. Приход и уход ледника определяется, прежде всего, изменениями параметров орбиты и оси вращения Земли. Они в постоянном движении, что в последний миллион лет выразилось в наступлении ледниковых периодов каждые примерно 100 тысяч лет. Сейчас планета переживает межледниковый период и должна двигаться к холоду. Однако для этого должны созреть условия, «обратная связь». Сначала будет меняться разница температур между тропиками и полюсами. На Севере лето будет становиться холоднее. Потом где-то на Севере летом снег не растает и будет накапливаться. Белое «пятно» снега будет все больше, оно будет все сильнее отражать солнечное излучение в космос. И пойдет формироваться ледник, но очень медленно, не как в кино.

Однозначно, что в нынешнем тысячелетии этот процесс начаться не может. Как будет дальше, пока непонятно. Есть работы, говорящие о начале похолодания через 15 тыс. лет, есть гипотеза, что через 1500 лет. Есть расчеты, показывающие, что при нынешних высоких концентрациях СО2, а они уже на 50% выше, чем максимумы последнего миллиона лет, планета вообще пропустит один 100-тысячный цикл. Поэтому сейчас «фактор ледника» не работает и мы под влиянием глобального потепления, увы, антропогенного и вызванного, прежде всего, сжиганием ископаемого топлива.

Подробнее в лекции Изменения климата. Естественные факторы. Вариации орбиты Земли. Приход и уход ледниковых периодов.

С СО₂ все относительно просто, его молекулы настолько долго находятся в атмосфере, что воздух успевает хорошо перемешаться, поэтому концентрации на полюсах и на экваторе отличаются не сильно. Конечно, они могут быть выше в крупных городах, но это уже не имеет отношения к климату прошлого, для информации о планетарной концентрации СО₂ в последний миллион лет Антарктиды в принципе достаточно.

Температурный ряд более-менее точно прослеживается на 60 миллионов лет, хотя есть и информация о том, что было 500 и более миллионов лет назад. Данные получены, прежде всего, по изотопному составу донных осадков. Наиболее распространены расчеты по соотношению изотопов кислорода, ¹⁶О и ¹⁸О. Оба они стабильны, то есть не распадаются, но по-разному участвуют в процессах испарения. Вода с ¹⁶О испаряется быстрее, соответственно, в снеге и дожде, ледниковых водах и речном стоке его больше, а ¹⁸О меньше. По соотношению ¹⁶О и ¹⁸О в океанских водах можно определить, сколько воды запасено в ледовом покрове Земли, и из этого получить информацию о температуре атмосферы. В свою очередь, данные о соотношении ¹⁶О и ¹⁸О в океанских водах получают по измерениям изотопного состава атомов кислорода в СаСО₃ – скелетиках морских организмов, которые образуют многослойные осадочных породы. Все это дополняется информацией по изотопам углерода, магния, кальция, кадмия, стронция, урана, цинка и бария, вернее, по различным соотношениям между ними. А по изотопу бора – ¹¹В удается получить данные о кислотности вод. Возник даже специальный раздел палеоклиматической науки – химиостратография.

Кроме того, удается получить информацию о температуре по наличию семян, спор, остатков и отпечатков тех или иных растений. Ситуацию в последние полторы-две тысячи лет также можно проследить по кольцам прироста деревьев, причем по ним, сравнивая прирост различных пород, удается получить информацию и о температуре, и о наличии осадков. Так что весь ряд температуры прошлых столетий выстроен, точность вполне неплохая, не хуже, чем плюс-минус четверть градуса. При этом изменения хорошо объясняются действием естественных факторов – извержений вулканов, Солнца и океанских вариаций, чего нельзя сказать о последних 50 годах, когда ход температуры уже более зависит от действий человека.

Подробнее в лекции Изменения климата: естественные факторы. Изменения климата в прошлые эпохи и в последние столетия.

Влияет сильно и не в лучшую сторону. Осадки перераспределяются так, что их становится меньше, где и так мало, и больше, где избыток влаги. Меньше ожидается в субтропических широтах: в Центральной Азии, Средиземноморье, Австралии, в ряде районов Азии, Африки и Латинской Америки. Больше в Арктике и Антарктике, в экваториальной зоне Тихого океана. На перераспределение накладывается большее испарение при росте температуры. В итоге рост числа и силы засух. По худшему сценарию глобальных выбросов парниковых газов, который к концу века ведет к росту температуры на 3,50С от нынешнего уровня, до трети будущего населения планеты будет страдать от дефицита пресной воды. Если же рост составит менее 10С, то столь драматических последствий удастся избежать.

Кроме перераспределения осадков меняется характер их выпадения. В умеренных широтах, где перераспределение менее существенно, именно это наиболее заметно уже сейчас. Теперь, образно говоря, вместо десяти дождичков два ливня. То же и со снегопадами. Больше конвективных осадков, что означает рост числа гроз, града, коротких, но сильных ливней со шквалистым ветром. В итоге, почти каждый месяц мы узнаем о затоплении улиц, особенно расположенных в низинах исторических центров городов. Ливневая канализация просто не справляется. Она может быть и рассчитана на большой объем воды, но не на столь быстрое ее поступление. Да еще с листьями и ветками, а их при более сильных ветрах срывает больше. Понятно, что надо серьезно адаптировать городскую инфраструктуру к новым условиям. А на юге России и тем более в субтропических широтах – готовиться к жаре и засухам.

Подробнее в лекции Изменения климата в мире и в России. Прогноз изменения осадков в мире в целом. Прогноз изменения осадков в России. Региональные изменения климата, рост муссонных осадков на Дальнем Востоке, сильных циклонов на Камчатке.

Сказать «каждое», конечно, будет неверно, ведь все чрезвычайные явления случались и раньше. Ситуация сложнее, чем ответ – это «да», а это «нет». Явления были, но сейчас стали чаще. Например, очень сильный дождевой паводок на той или иной реке теперь не раз в семь, а раз в три года. Раньше за 10 лет было 1,5 таких паводка, а теперь 3,3. Что же, считать, что лишние 1,8 – результат антропогенного изменения климата? Это будет совсем упрощенная арифметика. Изменения климата повлияли на все паводки, так как изменился режим выпадения осадков. Их, может быть в среднем стало больше всего на 10–20%, именно так во многих регионах России. Но теперь они выпадают «резче», образно говоря, не 10 дождичков, а 2 ливня. Поэтому чаще стал превышаться порог – уровень воды в нашей реке, который называют сильным паводком.

Естественные вариации погоды, те же паводки, практически неотделимы от антропогенных воздействий, так как человек не столько меняет климат, сколько раскачивает, увеличивает естественные вариации. Поэтому правильно сказать, что да, теперь любое чрезвычайное погодное явление происходит в новые условиях, созданных человеком. В каких-то случаях видна прямая связь, в каких-то нет или пока нет. Ученые очень активно исследуют эти вопросы, при этом наибольшее внимание уделяется крупнейшим, самым мощным по энергии, а это всегда океанские явления.

В качестве примера возьмем случаи аномально теплой воды на больших территориях длительностью от нескольких дней до месяцев, причинившие большой ущерб. Теплая вода – далеко не приятное дело, так как ведет к штормам и тайфунам, хуже для рыбы и других морских обитателей. За последние десятилетия частота крупных тепловых аномалий увеличилась примерно в 2 раза, возросли и длительность, и мощность. Связь с воздействием человека на климат для половины из 10 крупнейших за 20 лет явлений имеет вероятность более 2/3 или даже 90–100%, для остальных она не известна, что не исключает ее наличия. Если же взять все морские волны тепла в 2006–2015 годах, то воздействие человека прослеживается в 80–90% случаев.

В целом описанная выше картина типична для большинства аномалий температуры и осадков на нашей планете.

Подробнее в лекции Изменения климата в мире и в России. Рост числа экстремальных явлений (на примере морских волн тепла). Рост числа опасных метеорологических явлений в России. Теплая Арктика сильнее влияет на умеренные широты.

Росгидромет ежегодно публикует статистику по опасным метеорологическим явлениям, и по ней в России с начала XXI века, за 15 лет, общее число явлений увеличилось примерно в 2 раза, с 200–250 до 500–550. Однако затем, в последние 5-7 лет, действительно, число не увеличивается. Такая же картина и по опасным явлениям, нанесшим ущерб: сначала рост со 150–200 до 300–400, но затем число не увеличивается. В то же время представители Росгидромета и его институтов говорят, что опасные явления нарастают, а ущерб все увеличивается. Это не противоречие: волны жары, наводнения, засухи, сильные осадки и ураганы становятся сильнее и сильнее. Причина во многом в способе подсчета числа опасных явлений, который основан на фиксированных пороговых значениях. Грубо говоря, если в вашем регионе сильный град случается 2 раза в году и 20 лет назад градины были не более 15–18 мм, это не засчитывалось – ноль опасных явлений. Когда один из случаев града превысил 20 мм – это порог, он был засчитан. Потом оба случая увеличились до 22 мм – два явления. Сейчас стало 23 и 25 мм, но это тоже два явления.

Важно подчеркнуть, что основная часть суммарного ущерба приходится на особо выдающиеся явления, существенно превышающие пороговые значения, например, на град более 25 мм. При этом воздействие градин пропорционально их весу, то есть кубу диаметра, поэтому различие между 20 и 25 мм – не 25%, а почти в 2 раза. Росгидромет прав, говоря об увеличении силы явлений, а также большей частоте тех, которые раньше были крайне редкими. Все случалось и в прошлом, можно вспомнить А.С. Пушкина: «…снег выпал только в январе», но сейчас редкие вещи стали чаще и сильнее. То, что было раз в 50 лет, теперь раз в 10 лет, а в будущем раз в 3–5 лет. При этом в каждом из регионов растут, прежде всего, типичные для них явления. На Северо-Западе, где характерны штормовые ветра и метели, их сила увеличивается, а жара там пока редкость. Однако на юге страны именно жара и засухи – главная проблема.

Конечно, можно изменить способ подсчета общего числа явлений или величины пороговых значений, но тогда у нас уже не будет единого статистического ряда за 20 лет, поэтому этого не делается. Тем более что само число не влияет на решения о мерах адаптации. В мае 2021 года были утверждены российские методические рекомендации по оценке рисков от опасных метеорологических явлений, они должны служить основной для мер адаптации, которые нужны каждому региону, так как нет сомнений, что частота особо сильных явлений будет нарастать.

Подробнее в лекции Весь мир и Россия: тренды и прогнозы. Рост числа опасных метеорологических явлений. Сельское хозяйство, инвазивные виды и болезни, здоровье и природа.

Влияют, но мало и довольно сложным образом. Озон является парниковым газом, однако его прямых выбросов нет, он образуется в атмосфере из других соединений. Поэтому его нет в списке веществ, учитываемых в ООН как антропогенные выбросы. В атмосфере как бы два озона, один тропосферный – в нижних слоях атмосферы, а другой в стратосфере, как раз с ним и связаны озоновые дыры. Первый под действием солнечных лучей образуется из смога – выхлопных газов автотранспорта и промышленных предприятий. То есть, чем больше Солнца и чем грязнее воздух, тем больше озона, что плохо для человека, т. к. озон вреден для глаз и для дыхательных путей. Плох он и для климата – усиливает парниковый эффект. Раз в пять слабее, чем СО2, но это тоже немало. Впрочем, к дырам такое потепление не имеет отношения. Дыры – в стратосфере, на высоте 15–25 км. Смог туда не доходит, но озон там образуется, из кислорода под воздействием ультрафиолетового излучения.

Озоновая дыра – это снижение концентрации озона в стратосфере в полярных районах, сильное, хотя и не до нуля, причем только весной. Для разрушения озона одновременно нужны очень низкие температуры (поэтому это только полярные районы), солнечный свет (поэтому весна, когда еще холодно, но света уже много) и некоторые химические вещества. Это, в частности, окислы хлора и брома, образующиеся из фреонов, которые давно запрещены, но в атмосфере их еще много, только к середине века их не станет – разрушатся. Соответственно, если дыра, то меньше озона, а значит, слабее парниковый эффект. Дыры ведут к охлаждению, очень маленькому, но заметному даже на верхней границе тропосферы, на высотах около 15 км.

Интересно, что в целом стратосфера сейчас охлаждается, но не из-за дыр, а из-за усиления парникового эффекта в тропосфере. В нашем парнике под «пленкой» становится теплее, а над «пленкой» холоднее, ведь «пленка» становится все толще и не дает поступать теплу от Земли. А раз стратосфера холоднее, то сильнее разрушается озон, глубже дыры. Такая вот усиливающая эффект обратная связь. Поэтому сейчас все чаще говорят об озоновых дырах в Арктике. Раньше сверхнизкие температуры были в основном в Антарктике, а сейчас нередко и в Арктике. Только не внизу, у земли, там все теплее и теплее, а на высоте 15–20 км. Интересная штука – озоновые дыры, даже на климат чуть-чуть влияют, хотя гораздо сильнее на здоровье людей, ведь для наших глаз и кожи жесткий ультрафиолет вреден.

Подробнее в лекции Изменения климата. Естественные факторы. Что греет, а что охлаждает нижние слои атмосферы? Сводка широкого спектра факторов и их действия в последние 250 лет, среди которых и тропосферный и стратосферный озон. Показано, что изменение тропосферного озона (антропогенный рост) дает очень немало для прогрева, а изменение стратосферного (снижение и дыры) – очень немного и в сторону охлаждения.

Влияют и весьма существенно. Напрямую они очень немного воздействуют на прогрев атмосферы, но приводят к образованию различных аэрозолей и перистых облаков, что и является главным эффектом. Например, известно, что облака в ночное время препятствуют выхолаживанию атмосферы. Вклад следов от реактивных самолетов в глобальный радиационный прогрев атмосферы не велик – примерно 1,5%, но это очень много по сравнению с тем, что дают выбросы СО₂ от сжигания авиационного топлива.

Сейчас почти все ведущие авиакомпании предлагают пассажирам компенсировать выбросы СО₂, обусловленные своим полетом. Немало организаций, включая WWF, компенсируют выбросы СО₂ от полетов сотрудников с помощью тех или иных проектов, прежде всего, по возобновляемым источникам энергии. Однако не учитывается, что это лишь половина или даже всего треть от суммарного вклада полетов в глобальное потепление, тогда как до двух третей дает эффект от следов самолетов. Его расчет связан со многими трудностями. Образование облаков и их действие зависят от местных погодных условий, также важно, на какой период времени делается расчет, например, на 20 или на 100 лет. Однако нет сомнений, что влияние следов не меньше эффекта от СО₂ – диапазон оценок этого влияния – от 100 до 300% от действия СО₂. Поэтому недостаточно оценивать вклад авиации в глобальное потепление только по выбросам СО₂ и сравнивать их с суммарными антропогенными выбросами тогда, когда получится менее 2%. По вкладу в радиационный прогрев атмосферы это более 3%. Авиация дает дополнительное воздействие, вне усиления человеком парникового эффекта, и оно не учитывается в расчетах климатической конвенции ООН и Парижского соглашения. Тем не менее, для полной компенсации полетов на самолетах выбросы СО₂ надо умножить как минимум на два, а лучше на три.

Подробнее в лекции Изменения климата: антропогенные воздействия. Что греет, а что охлаждает нижние слои атмосферы?

Нет, не влияет. В обширном докладе Росгидромета, вышедшем в 2014 году, детально рассматриваются все компоненты климатической системы Земли, анализируются все факторы, даже гипотетические. Сколько-либо существенного влияния магнитного поля не обнаруживается. Конечно, возможно, что мы знаем не все, может быть, есть какое-то косвенное влияние вариаций магнитного поля, в частности, через верхние слои атмосферы, но в любом случае оно не может быть значительным.

В целом влияние недр Земли на климат есть, но посредством вулканов. Причем не как источников тепла или парниковых газов, тут воздействие очень мало, а как источников пепла и аэрозольных частиц, затеняющих нашу планету от Солнца. В истории было немало случаев массовой гибели живых организмов и даже древних цивилизаций, вызванных неурожаями – засухами или похолоданиями, которые, в свою очередь, были вызваны гигантскими извержениями вулканов. Воздействие случаев исчезновения магнитного поля, когда различные движения токопроводящих масс в мантии Земли как бы компенсировали друг друга, на жизнь, конечно, было, но через поток космических лучей, исчезала магнитная защита. Если это накладывалось на неблагоприятные изменения климата, в частности, из-за вулканов, то суммарный эффект мог быть очень сильным. Впрочем, магнитное поле и движение его полюсов «помогает» климату, вернее, его изучению. Есть метод датировки тех или иных изделий, например, глиняных, основанный на знании направления магнитного поля в прошлые тысячелетия, что помогает получить более точные данные о климате тех времен.

Подробнее в лекции Изменения климата. Естественные факторы. Компоненты климатической системы Земли. Влияние вулканов на климат в прошлые столетия и в настоящее время. Что греет, а что охлаждает нижние слои атмосферы? Сводка широкого спектра факторов и их действия в последние 250 лет.

Действительно, есть данные, что этот огромный вулкан извергается каждые 600 тысяч лет, но не «час в час», а примерно раз в 600 тысяч лет. Поэтому предполагать, что извержение будет в нынешнем тысячелетии, можно только если его активность будет увеличиваться. За вулканом очень тщательно следят, активность не растет. Другой важный момент – геометрия самого извержения. Вулкан очень большой, но не в виде горы, а как обширное поле со множеством гейзеров и фумарол, из которых поступают газы и горячая вода. Поэтому взрыв с вертикальным факелом – заносом аэрозолей на большие высоты – в стратосферу здесь менее вероятен, чем для других вулканов. А факел – непременное условие сильного воздействия на климат Земли. Образно говоря, если извержение – это кипящая кастрюля, то вся ваша кухня, нижняя атмосфера, будет в дыму, а потолок – стратосфера – останется чистым. Если же взорвется кофеварка, то кухня будет чистой, а потолок грязным.

Только попав «на потолок» – в стратосферу – аэрозоли надолго задерживаются в воздухе, медленно оседают на Землю и затеняют ее от Солнца на 1-2 года, а бывает и дольше. Тогда на всей планете холоднее на 0,1-0,2 градуса, а в особенно сильных случаях на 0,3-0,5. Имеется в виду нижний слой воздуха, где мы живем. Для сравнения, сейчас антропогенное глобальное потепление в среднем составляет 0,02 градуса в год. Так что факел дает резкое, но короткое похолодание.

Когда факела нет, то влияние тоже есть, но очень слабое. В частности, это наблюдалось с 2005 по 2015 год, когда потепление притормаживалось «кастрюльными» извержениями и меньшей активностью Солнца. Однако потом потепление резко ускорилось и вернулось на траекторию, соответствующую усилению человеком парникового эффекта. Более сильное, но такое же явление будет, если одно за другим пойдут крупные извержения с заносом аэрозолей в стратосферу. Тогда, конечно, глобальное потепление на время остановится, но потом «рванет» вверх и вернется на ту же кривую роста температуры. Впрочем, по мнению вулканологов, сейчас для такого сценария нет каких-либо значительных подземных сигналов.

В целом аналогичный эффект будет если искусственно рассеять в стратосфере сульфатный аэрозоль. Тут дело не в сере, а в том, что нужны очень мелкие капельки воды, затеняющие Землю от Солнца, но очень медленно оседающие вниз. Для этого нужно снизить поверхностное натяжение воды, сделав ее более кислой, для чего сера очень удобна. Технически можно сделать стратосферные самолеты, на которых будет сжигаться сера и образовываться нужный аэрозоль. Подобные идеи называют геоинжинирингом. Впрочем, они далеки от практики, так как, во-первых, просто опасны. Климатологи подчеркивают, что среднюю температуру они, конечно, снизят, но не ясно, как раскачают атмосферу, не усилят ли частоту и силу опасных метеорологических явлений, ведь от них мы несем ущерб, а не от средней температуры в нашей планетарной «больнице». Во-вторых, аэрозоль нужно будет распылять постоянно: как только прекратим, потепление скачком рванет вверх с трудно предсказуемыми последствиями. А любые рывки в природе куда опасней, чем более-менее плавное развитие событий. Получается, что геоинжиниринг, как наркотик, посадит человечество на «сульфатную иглу». Так что имитировать вулканы нам не надо, а к самим извержениям относиться как сильному, но краткосрочному воздействию на климат.

Подробнее в лекции Изменения климата: естественные факторы.

У землетрясений иные причины, изменение климата на них не влияет. Земная кора состоит из отдельных литосферных, тектонических плит, которые движутся, на них так влияют процессы в мантии Земли, внутри планеты. Какая-то подползает под другую, тогда образуется желоб, как на дне океана около Японии. В другом случае две плиты сталкиваются и выпирают наверх. Такова причина подводных горных хребтов, например, в середине Атлантического океана, по его оси с севера на юг. Из-за огромного трения движение не плавное, а скачками, они и дают землетрясения. Кстати, на границах плит идет и вулканическая деятельность, и процессы горообразования, конечно, очень медленные, заметные во временном масштабе многих тысяч и миллионов лет.

Изменения климата на движение тектонических плит не влияют. А вот обратное влияние есть. Движение, вернее расположение континентов – важнейший фактор климата во временном масштабе десятков миллионов лет. Если на полюсах есть суша, то она покрывается белым снегом и льдом, которые хорошо отражают солнечное излучение. Если же суша «собралась» у экватора, как было при динозаврах, то белого отражателя нет и на планете градусов на 10 теплее, чем сейчас. Движение континентов объясняет и многие археологические находки. Например, наличие следов – окаменелых отпечатков тропической растительности в дельте реки Лена. Когда-то этот участок суши был не на севере, а гораздо южнее, возможно, даже у экватора. А на том месте, где он сейчас, тропиков не было никогда. Теорию влияния дрейфа континентов на климат Земли впервые выдвинул немецкий метеоролог Альфред Вегенер. Он также исследовал Гренландию и указывал, что наличие там окаменелостей со следами теплолюбивых растений означает, что Гренландия действительно была зеленой землей, но очень давно и находилась тогда совсем в другом месте земного шара. Кстати, во времена викингов Гренландия была более-менее зеленой только на ее крайнем юге, весь же гигантский остров, как и сейчас, был покрыт ледником.

Подробнее в лекции Изменения климата: естественные факторы.

Образование цунами – огромных океанских волн, как правило, связано с подводными землетрясениями, гораздо реже – с подводными извержениями вулканов. Еще одна причина – гигантские береговые или подводные оползни, когда очень резко смещаются сотни тысяч тонн земли, чаще всего тоже в результате землетрясений. В принципе, цунами могут образовываться при падении в океан крупных метеоритов или же при подводных ядерных взрывах. Теоретически можно предположить, что в будущем в результате сильных осадков и береговой эрозии где-то произойдут очень крупные оползни, вызвавшие цунами. Тогда можно будет подумать, насколько этот конкретный случай связан с изменениями климата. Пока же правильнее сказать, что ни изменения климата не влияют на цунами, ни цунами не влияют на изменения климата.

Их воздействие на береговые сооружения, конечно, очень велико, возможно затопление обширных территорий и рост испарения, но в глобальном масштабе климатический эффект очень мал. Не случайно цунами не считаются опасными метеорологическими явлениями, они учитываются отдельно. Заметим, что сильные ветры и тайфуны тоже могут быть причиной очень больших волн, но их не называют цунами.

Ущерб от цунами действительно растет, но, вероятно, это в основном связано со все большей плотностью населения и строительством различных сооружений в непосредственной близости от берега. Нередки и прямые ошибки. Например, на АЭС в Фукусиме прямая защита от цунами была предусмотрена, но не учли, что надо уберечь от воды и резервные генераторы, разместить их гораздо выше, чем это было сделано. То есть климат и цунами – разные вещи. В то же время, при повышении уровня Мирового океана, особенно на несколько метров, в XXII-XXIII веках угроза цунами во многих местах станет добавочным фактором риска, который нужно будет принимать во внимание при планировании мер адаптации к изменениям климата.

Подробнее в лекции Весь мир и Россия: тренды и прогнозы. Глобальные прогнозы изменений климата

Ледники не только красивый природный объект и любимое место любителей экстрима. Они аккумулируют воду и постепенно «выдают» ее вниз – в реки. Во многих районах мира, в частности, в Центральной Азии, осадки больше выпадают зимой, а вода нужна летом. Сельское хозяйство там основано не на дождевой, а на речной воде, которую дают горные ледники. Без них в период таяния снега будет бурный весенний паводок, чреватый селями и бедствиями, а потом вода закончится. Можно построить очень большие водохранилища, но это дорого, да и всю проблему они не решат. Испарение, то есть потери воды с их поверхности, будет очень большим. Отказываться от сельского хозяйства? Но что при этом будут делать люди, куда им придется уехать?

В других местах последствия будут не столь драматичны, но тоже сильно негативны. В Альпах горнолыжный отдых сильно сократится. Недаром в Швейцарии уже красят скалы около ледников в белый цвет, чтобы замедлить потери льда. А «Снега Килиманджаро» останутся только в рассказе Эрнеста Хемингуэя, где, кстати, конец тоже не радостный. Понятно, что с уходом ледяной шапки там погибнет и уникальная экосистема, ее место займет другая.

Если же взять главные ледники планеты – Антарктиду и Гренландию, то они теряют столько воды, что поднимается уровень Мирового океана. А вода еще и нагревается, и расширяется. В итоге к концу века подъем будет примерно на метр, а в тропиках до полутора, что смертельно для многих малых островов и низменных территорий.

Подробнее в лекции Весь мир и Россия. Тренды и прогнозы. Подъем уровня океана. XXI век: океан и криосфера, здоровье и продовольствие.

Влияет, и в основном негативно. Для пресноводных рыб более высокая температура речных и озерных вод ведет к большему риску дефицита кислорода. Это относится и к лососевым, которые живут в море, но нерестятся в реках. На Аляске, где потепление столь же сильно, как и во всей Арктике, проблема более теплой воды в реках уже стоит достаточно остро. К тому же более теплая вода еще и создает лучшие условия для распространения паразитов и болезней рыб.

Другой важный вопрос – воздействие изменений климата на морское биоразнообразие, рыбные запасы и уловы. В 2019 году вышел обширный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата, посвященный океанам и криосфере. В нем дается неблагополучный прогноз для тропиков, где возможно падение уловов на 30–50%, но говорится о возможном росте уловов в главных для России рыбных морях – Баренцевом, Беринговом и Охотском. Однако различные прогностические оценки первичной продукции и биомассы часто противоречивы. Добавочную сложность представляет собой наличие микроэлементов, в частности, железа. Поэтому к прогнозам роста надо относиться с большой осторожностью. Тем более, что и в этом докладе и в других работах однозначно прогнозируется рост кислотности вод с достижением точки, когда создаются условия для растворения арагонита – панцирей морских организмов, причем именно в холодных арктических водах и в Охотском море. К лососевым это имеет прямое отношение, так как важная часть их пищи – различные ракообразные.

Дефицит кислорода для морей тоже актуален: на него влияют и температура, и питательные вещества, и изменения динамики вод, от которой зависит вентиляция. В Мировом океане уже выделены крупные зоны дефицита, одна из них – к востоку от Камчатки. Климат и рыба – вопрос, потенциально грозящий ущербом. Поэтому необходимо его детальное изучение и мониторинг, а также устранение браконьерства и других факторов, негативно влияющих на рыбу и других морских обитателей.

Подробнее в лекции Региональные изменения климатаВлияние изменений климата на морское биоразнообразие, рыбные запасы и уловы.

Осенью 2020 года в прибрежных водах Камчатки наблюдалась массовая гибель морских организмов. После долгих сомнений и проверок было доказано, что это не техногенное загрязнение, а результат прихода особо теплой воды. От этого резко зацвели водоросли, а затем по мере отмирания они стали выделять в воду токсичные вещества, погубившие моллюсков. В различных местах Мирового океана случаи гибели рыбы и других организмов при приходе аномально теплой воды давно известны. При этом процессы не всегда одинаковы. Конечно, губит не сама температура, а различные последствия. Теплее вода – меньше в ней кислорода, но сильнее развитие фитопланктона, который быстрее потребляет кислород и рыбам становится нечем дышать. В другом случае в северо-западной части Тихого океана приход больших масс теплой воды перекрыл дорогу для поднимающихся с глубин холодных вод, богатых питательными веществами. Теплая вода легкая и она физически не дала холодным водам подняться к поверхности. От этого рухнула вся пищевая пирамида. Пропал фитопланктон, сократилась численность лососей, а на Аляске от голода погибло около миллиона морских птиц.

В прошлые сотни, тысячи и миллионы лет подобные катаклизмы случались регулярно. Об этом свидетельствуют донные отложения. Кстати, в озерах массовая гибель живых организмов от недостатка кислорода – давно известное явление. Причем же тогда нынешние изменения климата? Ведь в среднем глобальное потепление верхних слоев Мирового океана сейчас гораздо меньше, чем требуется для данных негативных явлений. Причина, прежде всего, в том, что усиление человеком парникового эффекта приводит к более частому образованию в атмосфере блокирующих антициклонов, которые вызывают волны жары и морские тепловые аномалии. Есть и другие факторы, в частности, влияние глобального потепления на вариации океанских течений, усиление Эль-Ниньо и другие эффекты. В результате за последние десятилетия частота морских волн тепла возросла в 20 раз. То, что раньше, в доиндустриальную эпоху, случалось один раз в сто лет, теперь наблюдается раз в 5 лет. А прогнозы показывают, что при повышении глобальной температуры на 3⁰С гигантские морские волны тепла могут стать почти ежегодным явлением. Это еще одна причина ограничить выбросы и остановить потепление на более низком уровне, здесь каждая половинка градуса означает очень много.

Подробнее в лекции Весь мир и Россия: тренды и прогнозы. Рост числа экстремальных явлений (на примере морских волн тепла). Разделы 17.12 и 18.11. Влияние изменений климата на морское биоразнообразие, рыбные запасы и уловы.

Изменения климата – более высокие температуры воздуха и воды, меньшие морозы, большая влажность, подтопление и заболачивание земель после сильных осадков и т. п., конечно, влияют на распространение различных инфекций. Как напрямую, так и через более комфортные условия для переносчиков болезней: малярийных комаров, энцефалитных клещей, крыс и других грызунов. Это относится и к болезням человека, и к болезням животных и растений, лесов и сельскохозяйственных культур. Может ли этот процесс привести к эпидемиям – вопрос спорный. Пока нет предпосылок для быстрого и массового распространения болезней. Проблема нарастает постепенно, хотя уже есть случаи массовой гибели, правда, в мире растений – лесов. Например, от проникновения вредителей с юга Дальнего Востока в Красноярский край, где стало меньше сильных морозов. Безусловно, нужен мониторинг, нужно заранее выявлять сигналы, признаки явлений, о которых мы пока не знаем.

В случае с COVID-19 климатического следа не видно: может быть, его и нет, но это не должно нас расхолаживать. Если же посмотреть с другой стороны, как COVID-19 повлиял на климат, то ответ однозначен – отрицательно. Кризис немного снизил выбросы СО2, но это очень небольшой эффект. И в 2020 и в 2021 году усиление парникового эффекта продолжится, ведь оно зависит не от выбросов в конкретный год, а от концентрации в атмосфере, а это результат многих десятилетий. А вот вызванная кризисом пауза в наращивании возобновляемой энергетики и других зеленых технологий точно окажет немалый эффект. Так что разговоры о зеленом выходе из кризиса не пустой звук, это важное дело, и для конкурентоспособности экономики и для климата.

Подробнее в лекции Весь мир и Россия. Тренды и прогнозы. Изменение урожайности. Изменение пожароопасности лесов. Россия: резюме на XXI век.