1.2. Климат

Первый глобальный фактор был определен как природный, под ним мы будем понимать естественные условия существования людей. При этом люди живут на планете Земля в Солнечной системе, где климат должен изменяться лишь в незначительных пределах. В дальнейшем будет предполагаться, что человечество минует крупные катаклизмы из космоса, поскольку, в случае таковых, последствия могут быть самыми непредсказуемыми и печальными. Будем в этом смысле оптимистами.

Следует повторить, используемое здесь название «природный» условно, поскольку все рассматриваемые в дальнейшем факторы объективно закономерны, значимы и обусловлены теми или иными законами природы. Однако думается, что слово «природа» позволяет максимально, насколько это возможно, абстрагироваться от того, что обычно именуется человеческой сущностью и рассматривать лишь те явления, которые наименьшим образом зависят от людей и их деятельности. Таким образом, природный фактор можно свести к тектоническому состоянию поверхности нашей планеты и климату.

Рассмотрим геологическую составляющую природного фактора. Здесь изменения происходят очень медленно, на протяжение миллионов или многих тысяч лет. Поэтому учитывать их в исследованиях, смотрящих не более чем на несколько десятков лет вперед, представляется нецелесообразным.

Другое дело – климат, который подвержен достаточно быстрым (особенно на фоне геологических масштабов времени) изменениям. Так, за XX в. температура планеты успела увеличиться на 0,6 К, уменьшиться до уровня начала XX в. и опять увеличиться на 0,6 К [7]. При этом последнее потепление произошло за 20 лет. Такие быстрые изменения температуры приводят к усилению процессов перемешивания в атмосфере и, следовательно, к усилению и учащению ураганов, засухи и проливных дождей, приводящих подчас к не менее печальным последствиям, чем засуха. Потепление климата, происходящее в последнее время, даже при уменьшении его темпа (что крайне сомнительно) может вызвать оттаивание тех частей суши, которые традиционно считались зонами вечной мерзлоты. Это приведет к разрушению там фундаментов зданий (т.е. – самих зданий), к разрыву транспортных путей, что в свою очередь повлечет серьезное ухудшение социально-экономических условий жизнедеятельности на этих территориях. Иными словами, нарушится привычный уклад жизни коренных северных народов.

В то же время потепление климата уже сейчас привело к тому, что в экваториальных областях температура часто превышает 50 °С в тени. Такая жара несовместима со здоровой жизнью человека, поэтому возникнет тенденция перемещения людей с юга ближе к северу.

Проблемы миграции и ураганных ветров очень серьезны, однако не они являются главными. Главная природная катастрофа, инициированная потеплением, может быть связана с активным таянием ледниковых отложений и подъемом уровня океана. При этом таяние льдов, плавающих в Северном Ледовитом океане и в районе Антарктиды, согласно закону Архимеда и приблизительного равенства плотностей льда и воды, практически не скажется на этом уровне. Основной вклад в подъем океана внесет таяние льдов, находящихся на суше: в Гренландии и особенно Антарктиде. Существующие данные об объемах льда на этих территориях позволяют легко определить, что в случае их полного перехода в воду, уровень океана поднимется на 69 м, и даже если этот процесс пройдет не полностью, скажем, на уровне 10 % от возможного, все равно океан повысится на 7 м. Это подлинная катастрофа для всего человечества!

Но, может быть, потепление климата в последние 20 лет – явление краткосрочное, которое в скором времени сменится похолоданием? Вряд ли. Давайте рассмотрим возможные причины изменения климата на Земле.

1. Одной из таких причин может быть увеличение или уменьшение объема Земли. Известно, что наша планета как-бы дышит, изменяясь в объеме с течением времени. Эти изменения очень незначительные, однако даже малое уменьшение объема вызовет выход «лишнего» внутреннего земного вещества (магмы), т.е. инициирует вулканическую активность и приведет к потеплению климата. С этими процессами связано перемещение тектонических плит, которое также оказывает самостоятельное влияние на климат [8].

Такие явления весьма инерционны, и если потепление в конце XX в. обусловлено ими, то глобальное потепление будет продолжаться достаточно долгое время.

2. В соответствии с теорией М. Миланковича климат Земли в значительной степени определяется изменением положения ее поверхности по отношению к Солнцу [8]. Здесь имеет значение изменение эксцентриситета земной орбиты, изменение угла наклона оси вращения Земли к плоскости эклиптике, прецессия земной оси относительно перпендикуляра к эклиптике. В результате таких очень медленно накапливаемых изменений Земля больше или меньше обогревается Солнцем, в результате чего происходит или сильное оледенение или, напротив, потепление. За последние 450 тыс. лет было несколько потеплений и оледенений, что выражалось в колебании уровня мирового океана, рис. 1 (автор графика Rohling E.J., приводится из работы [9]). Видно, что сейчас мы находимся на очередном пике глобального потепления, которое, видимо, через некоторое время сменится на тенденцию глобального похолодания. Однако эта тенденция угадывается в долгосрочной перспективе. В ближайшие же 100 лет скорее всего потепление будет лишь усиливаться. Это ясно из рис. 2 [10], из которого следует, что краткосрочное потепление в конце XX в. вписывается в более общую тенденцию, начавшуюся в середине XIX в., с окончания т.н. малого ледникового периода северного полушария.

Рис. 1. Колебания уровня мирового океана за последние 450 тысяч лет.

Рис. 2. Колебания температуры низких слоев атмосферы за последние 11 тысяч лет.

Таким образом, хотя из рис.1 видно, что нынешнее потепление не должно сильно увеличить существующий уровень океана (который принят за ноль), поскольку он и так исключительно высокий, но набирающее темп потепление вполне может привести к подъему воды на несколько метров. В пользу этого действует и третья причина.

3. Следующая причина изменения климата – это техногенная деятельность людей. Об этом много говорят и пишут. В самом деле, продукты производства в виде смога из углекислого газа и др. поднимаются в верхние слои атмосферы. Вследствие своей относительно высокой теплоемкости и низкой температуропроводности он представляет собой хорошую «рубашку» для Земли, предохраняя ее от потерь тепла. Возникающий парниковый эффект весьма актуален и если решающую роль в последних изменениях климата играет именно это обстоятельство, то потепление в ближайшее время будет лишь продолжаться, поскольку люди отказываться от экономической деятельности пока не собираются и загрязнение среды будет лишь усиливаться.

Отметим, что парниковый эффект имеет еще одну сторону: происходит увеличение задымленности и уменьшение прозрачности атмосферы, следовательно, происходит уменьшение количества лучей, достигающей поверхности Земли, а это должно способствовать уменьшению температуры нижних воздушных слоев. Это обстоятельство является весьма важным, однако оно не уменьшает темпа потепления всей атмосферы целиком потому, что компенсируется противоположным эффектом, возникающим по той же причине: вследствие задымленности от земной поверхности обратно в космос будет отражаться меньше лучистой энергии и оставшийся избыток пойдет на компенсационное подогревание атмосферы.

Конечно, многие люди и даже государства обеспокоены экологической обстановкой и предпринимают значительные усилия по ее улучшению (Киотский протокол), но совершенно очевидно, что все эти действия на общем неблагоприятном фоне могут лишь замедлить процесс загрязнения и коренным образом ситуацию не изменят.

Индустриальная деятельность людей приводит не только к загрязнениям. Не менее опасно то, что она связана с выработкой и потреблением энергии. И чем выше потребности экономики планеты в энергии, тем больше ее будет производиться. Так, в XX в. выработка электроэнергии в мировом масштабе возросла с 1280 млрд. квт. ч. в 1900 г. до приблизительно 16500 млрд. квт. ч. в 2000 г. Когда она получается за счет даровых источников, то это неопасно. К даровым источникам можно отнести течение рек, приливы и отливы морей и океанов, движение ветра и т.д. Преобразование этих стихий в полезную для человека энергию не изменяет общий энергетический баланс. Ведь неиспользованная сила ветра, воды и т.п. рано или поздно перейдет в тепло: быстрая река, войдя в океан, остановится и ее энергия механического движения перейдет в тепловую энергию океана, аналогично – с ветром, солнечной радиацией и т.п. То же самое произойдет и в случае перевода этих сил в электроэнергию, которая постепенно, через движущиеся механизмы и инициирование химических реакций, тоже рано или поздно полностью перейдет в тепло.

Иное дело, когда энергия получается за счет раскрытия ранее скрытых сил природы: при сжигании различного рода топлива, и в первую очередь – ядерного. Высвобождающаяся ранее «законсервированная» энергия дает чистую прибавку к количеству теплоты в атмосфере. Согласно прогнозу специалистов к 2015 году потребление электроэнергии увеличится приблизительно в 1,5 раза по сравнению с началом XXI в. [11]. При этом к 2010 году основная доля (71 %) получаемого электричества будет приходиться на невозобновляемые энергоресурсы, проще говоря – за счет сжигания различного топлива. Поэтому количество теплоты техногенного происхождения в атмосфере будет нарастать. И хотя общее количество вырабатываемой человечеством энергии несопоставимо мало с тем количеством, которое получает Земля от Солнца (в 90000 раз меньше в 2000 г.), но даже это малое количество может привести к негативным последствиям, поскольку вследствие парникового эффекта накапливается из года в год.

В целом можно говорить, что человеческая деятельность лишь увеличивает скорость потепления климата.

4. Наконец, рассмотрим Солнце как основного поставщика энергии. Ясно, что при изменении его активности Земля будет или недополучать или, напротив, получать в избытке ее лучистое воздействие. И, в соответствии с этим, средняя температура атмосферы будет варьировать, причем в довольно широких пределах. Так, краткосрочное изменение потока солнечной радиации на земную поверхность на 2 % (около 27 Вт / м2) может привести к изменению глобальной температуры на 1 °С. Изменение этого потока на 0,2 % в течение нескольких лет может объяснить наблюдаемые в XX в. колебания климата [12]. Но вот объяснить потепление в Северном полушарии, которое началось с середины XIX в., такой подход уже не в состоянии, поскольку в целом Солнце весьма стабильно, так что, судя по всему, не только степень вариации его активности определяет долгосрочную температуру нижних слоев атмосферы Земли.

Таким образом, мы разобрали основные возможные причины наблюдаемого потепления климата, которое в дальнейшем будем называть глобальным. Пока трудно сказать, какая из этих причин играет решающую роль, а какая – второстепенную. Важно лишь, что нет поводов сомневаться, что в ближайшее время процесс потепления будет продолжаться, рис. 2. И если за последние сто лет температура нижних слоев атмосферы увеличилась на 0,6 °С, то в следующий век можно ожидать не менее существенное потепление. Без соответствующих расчетов сказать точную цифру здесь невозможно, да в этом и нет необходимости. Важно лишь, что потепление приведет к тому, что холодные территории станут более теплыми и комфортными для проживания, а вот жаркие территории станут невыносимыми для жизни людей. Кроме того, потепление скажется на изменении степени увлажненности почти всех регионов планеты [10]. Вероятно, в Европе, Африке, зоне Персидского залива, Индии, Индокитае, Австралии, на западе США и Канады, в Бразилии и Мексике климат скорее всего будет более влажным, чем сейчас. В центре Евразии (Россия, Казахстан, Средняя Азия, Север Китая), на востоке от Кордильер в США и Канаде, видимо, будет суше. Все это с необходимостью отразится на экономике этих регионов, и как следствие – на усиление или ослабление государств, которые там располагаются. Причем, увлажнение усилит тех, кто сейчас испытывает недостаток влаги (например, арабский мир) и будет способствовать ослаблению тех, кто страдает от заболоченности и малярии (Бразилия, Индия, Индокитай, некоторые районы Африки). Аналогично, от уменьшения влажности сильно заболоченная Россия больше выиграет, чем проиграет. А вот Соединенные Штаты получат одни лишь минусы: на востоке и без того сухая территория станет еще суше, на западе частые ливневые дожди будут инициировать в большом количестве губительные селевые сходы с крутых горных склонов. Правда, в настоящее время ситуация там развивается по несколько иному сценарию – на западе – сушь, а на востоке – ураганы и наводнения, так что, возможно, прогноз, выполненный в работе [10], не вполне верен, однако с точки зрения общей ситуации эти уточнения не принципиальны. Важен лишь факт вхождения Штатов в полосу серьезных климатических проблем.

Если глобальное потепление станет сильным, то уровень мирового океана поднимется на несколько метров. Такие портовые города, как Нью-Йорк, Лос-Анжелес, Санкт-Петербург, Гамбург и др. могут оказаться под водой. Большегрузные корабли не смогут осуществлять перевозку грузов, поскольку необходимые для этого специальные причалы перестанут функционировать. С учетом того, что морское судоходство самое дешевое и обеспечивает около 80 % всего международного грузооборота, а портовые города являются центрами экономической активности, то повышение уровня океана вызовет мировой экономический коллапс. Но более значительно даже не это. Затопление прибрежных районов вызовет глобальную миграцию населения. Это особенно важно для государств, где люди живут в долинах и низменностях, которые могут быть затоплены в первую очередь. Например, в королевстве Нидерландов и в Китае основное количество людей живет именно на таких территориях. И если численность граждан Нидерландов около 15 млн. и они могут относительно безболезненно быть восприняты родственными европейцами, которых около 500 млн. чел, то с китайцами все сложнее. Конечно, территория Китая велика, но люди не по простой прихоти живут в прибрежной низменности. Пустыня Гоби и горы Тянь-Шаня не приемлемы для проживания сотен миллионов людей. Куда двинется людской поток из приморских провинций Поднебесной в случае их затопления? Аналогичная ситуация и у жителей Вьетнама. Горы не смогут вместить 90 млн. чел., а деваться им больше некуда. Эти примеры показывают весь ужас той катастрофы, которая может прийти в человеческую цивилизацию вследствие значительного подъема (на несколько метров) уровня океана. Эту катастрофу в деталях описать невозможно. Можно лишь надеяться, что этого не произойдет и что потепление климата если и приведет к подъему океана, то незначительному, и все серьезные последствия будут ограничиваться исключительно повышением температуры и изменением увлажненности разных зон.