Поиск публикаций  |  Научные конференции и семинары  |  Новости науки  |  Научная сеть
Новости науки - Комментарии ученых и экспертов, мнения, научные блоги
Реклама на проекте

антропогенные изменения климата: факты и механизмы

Понедельник, 25 Ноябрь, 15:11, wolf-kitses.livejournal.com


Я коллегам предсказывал, что за несколько дней перед пятым отчётным докладом группы Международной группы экспертов по изменению климата в СМИ с блогосферой будет буквально шквал лжи на тему «никакого потепления нет, и климат поворачивает к похолоданию»[с вариациями, см. как правильно врать, что глобального потепления не существует.]. И действительно, не только правые Daily Mail или Fox News [по подсчётам специалистов, в изданиях медиаимперий Мердока и Хёрста 80% информации относительно изменений климата ложны в научном смысле, причём именно о том, «что происходит», а не что антропогенной природы происходящего. Последняя здесь просто не обсуждаема], но и вроде бы объективная ВВС выдавала такие картинки про «никакого потепления нет, лишь вековые циклы». А идейные блоггеры вроде realwired постили это враньё и всяко изворачивались, отстаивая его в спорах.
ddd2
А вот как менялась температура на самом деле (с усреднением по десятилетиям) – данные из того самого отчётного доклада, что поставил все точки над ё
ddd3
ddd4
Однако должен заметить, что для иллюстрации факта потепления куда более убедительней разного рода неметеорологические данные.И особенно сдвиги границ природных зон в направлении с юга на север, или распространение в последние годы южных видов растений и животных к северу, включая тропические. Вот, например, разные птички, которых пришлось включить в гнездовую авифауну Европы в издании определителя птиц Западной Палеарктики (Parey’s Vögelbuch) конца 1990-х годов. В предыдущем издании, 1988 года, их ещё не была, натурализация, как правило с ростом численности, заняла порядка 15-20 лет.
Попугаи – по городам западной и южной Европе
vdr011
Вьюрковые ткачики (астрльды) – в Иберии
vdr012
Вот более подробная статья о таких видах.
Или, например, мой знакомый, известный гидроботаник, счёл глобальное потепление фактом, когда увидел расширение ареалов к северу именно у тех видов высшей водной растительности, что предпочитали большую температуру воды и были ранее ограничены этим фактором, а не недостатком прудов и прочих местообитаний.
Другой вид неметеорологических данных, важный для нашей проблемы - сдвиги границ природных зон с ареалами ключевых видов природных сообществ в направлении с юга на север, не только на суше, но и в океане. Или, скажем, в прекращении циклически повторяющихся вспышек массового размножения у леммингов, а теперь и у их родственников - полёвок лесной зоны. Дело в том, что популяции разных видов животных отшлифованы эволюцией к разным приспособлениям в зависимости от того, какова динамика изменений среды обитания - то ли это периодические колебания вокруг средней, то ли они включают в себя направленный тренд. В первом случае виды "держат" свой ареал, не пытаясь расширить его, во втором - направленно расширяют, не "откатываясь" назад на тех временных промежутоках, когда циклическая компонента происходящего задаёт изменения в обратном направлении (в условиях потепления климата это прохладные-влажные периоды см.ниже).
Дело в том, что происходящие изменения климата (в сторону потепления везде, в сторону большей влажности лет и сырости-мягкости зим в одной части суши, с аридизацией в другой) давно уже общепризнанный факт. Но в объяснении факта конкурируют две гипотезы или, сейчас уже можно сказать, модели климатических изменений, поскольку каждая имеет веские доводы в подтверждение.
Первая – модель вековых климатических циклов. Климат периодически меняется в теплого-сухого на прохладный-влажный, под действием колебаний солнечной активности – увеличение её индикатора, числа Вольфа, ведёт к первому, снижение – ко второму, и наоборот. Периодичность этих процессов сложная, более «короткие» циклы вложены в длинные и т.д. В целом, если бы не было человека с его деятельностью, климат плавно менялся бы в названном направлении в среднем 3 раза за столетие (годовые циклы), 3 раза за 1000-летие (вековые циклы) и т.д., каждый раз с повышением амплитуды.
Учёные-сторонники этой точки зрения (самый яркий из них – известный орнитолог Виталий Кривенко, связывающий с такими циклами периодические колебания обводнённости озёр в аридной зоне, развитие растительности и фауны в них и в плакорных ландшафтах вокруг, а также динамику ареалов околоводных птиц) считают, что сейчас происходит не потепление, а мы просто находимся в повышательной фазе цикла, на восходящей ветви синусоиды, которая потом закономерно пойдёт вниз. См. рисунки из его книги "Водолавающие птицы и их охрана" (М.: Агропромиздат, 1990), соержание которой сильно шире заголовка и в том числе излагает концепцию природной цикличности климата.
kr1
kr2
kr3
kr4

Вторая модель – парниковая. По мере экспоненциального роста экономической мощи человечества, растут
а) преобразованность природных ландшафтов, естественные экосистемы всё более нарушаются, а то и уничтожаются вовсе, почему в современном мире представлены «островами»,
б) как следствие этого процесса, а также работой промышленности, сельского хозяйства, вследствие роста городов и пр. инфраструктурного развития человеческих популяций растут выбросы парниковых газов, из которых важнейшие включены в природный круговорот углерода – СО2 и СН4.
Оба процесса развиваются по экспоненте и, поскольку вследствие законов физики рост концентрации парниковых газов не может не «греть», происходит антропогенное потепление, тренд которого «накладывается» на природные колебания, описанные выше, и чем дальше, тем больше пересиливает их. Сейчас уже совсем пересилил. То есть антропогенный тренд, чем сильней проявляется, тем больше усиливает и продлевает во времени колебания, связанные с тёплой-сухой фазой климатических изменений, и ослабляет-укорачивает колебания, связанные с прохладной-влажной.
Процесс будет развиваться до тех пор, пока естественные колебания на фоне усиливающегося тренда сойдут на нет. Важно подчеркнуть, что такой ход событий был исключительно точно предсказан моделью потепления климата, изложенной в статье в Science аж 1981 года.
ddd6
Но она оказалась в забвении, и была обнаружена чисто случайно совсем недавно. Увы, изобретение Интернета с электронным доступом к научным журналом при усилении конкурентности в научной среде имело один неприятный, но закономерный эффект – ускорилось забывание статей, сразу не привлекших внимание.

Так или иначе, обе модели вполне подтверждаются фактами и не антагонистичны друг другу, но требуют синтеза.
Вот здесь я рассказываю, как выглядит такой синтетический взгляд на механизмы изменения климата, каковы их социальные последствия и какие практические выводы отсюда следуют (+ответы на вопросы).
Самый важный момент – антропогенный характер наблюдаемых изменений климата надо доказывать в принципиально иной логике, «биологической», а не «технической». Роль человека существенна не только в том, что выбросы парниковых газов растут по экспоненте и даже не столько в этом. В плиоцене и в другие моменты геологического прошлого их концентрация была и повыше, но худого с биосферой не происходило, только хорошее – на месте путыни в Сахаре была саванна, с полноводными реками, по долинам которых человечество распространялось из Африки, с обильной охотничьей фауной и пр.
Проблема состоит в том, что перед тем, как произвести выбросы, на стадии  добычи – транспортировки ресурсов, и после них – на стадии потребления товаров, произведённых благодаря этим выбросам, и превращения потреблённых товаров в отходы идёт нарушение естественных экосистем по всему пространству биосферы. А оно, вкупе с разогревом, следующим из уже произведённого выброса, - законы физики никто не отменял, - в нарушенных сообществах и ландшафтах активизирует т.н. «контуры разрушения». Это положительные положительные обратные связи, работающие на усиление производимых воздействий, т.е. на ещё большее разрушение экосистемы и ещё больший разогрев за счёт дополнительно продуцируемых при разрушении парниковых газов, прежде всего СО2 и/или метана СН4.
Работа таких «контуров разрушения» хорошо иллютрируется крахом идеи про «удобрение углекислым газом». Если бы у нас вся природа была б ненарушенной, то в ответ увеличение концентрации С02 сообщества гомеостатически б менялись так, чтобы интенсифицировать фотосиснтез, нарастить фитомассу, интенисифицровать торфообразование и другие процессы, выводящие органику из круговорота на существенные интервалы времени. [Существенные здесь значит - сравнимые с многолетними климатическими цилами естественного происхождения или более продолжительные; помимо биоценотической работы болот здесь существенно "запасание" углерода надолго при гумификации плюс накопление мортмассы, не минерализующейся полностью в прохладном и влажном климате, ноначинающей это делать при потеплении.]
Что сейчас мы и наблюдаем отчасти, на клочках тех сообществ, что сохранили остатки естественности. В подавляющем большинстве случаев же, увы, это не происходит, нарушенные сообщества в ответ на потепление с ростом концентрации углекислого газа изменяются так, что ещё более увеличивают продукцию углекислого газа в процессах дыхания относительно его связывания в процессах фотосинтеза. Это способствует ещё большему потеплению, и круг замыкается.

На приведённой схеме описан механизм, почему так происходит. Долговременный (десятки лет) тренд изменений концентрации СО2, знаменитая кривая Киллинга, экспоненциален, но с регулярной сезонной периодичностью. Каждый год весной, в связи с оживлением растительности, началом интенсивного фотосинтеза кривая концентрации СО2 «ныряет» под линию тренда – это т.н. весеннее пересечение. Осенью, при прекращении фотосинтеза с переходом к зимнему покою она обратно подскакивает выше тренда – это т.н. осеннее пересечение. Так вот, в связи с потеплением весеннее пересечение каждый год подвигается на всё более и более ранние даты. Поскольку одновременнго зимы становятся всё более и более мягкими, можно было бы ожидать, что осеннее пересечение будет двигаться на всё более поздние даты. Тогда фиксация С02 растительностью интенсифицируется настолько, что как раз поглотит лишнее, реашлизуя чаемую гомеостатическую реакцию.
Однако нет, осеннее пересечение тоже сдвигается на всё более ранние даты, кое-где даже опережая сдвиг весеннего пересечения. Дело в том, что на фоне нарушений сообществ потепление интенсифицирует их дыхание (микробное и корневое прежде всего) существенно больше, чем фотосинтез, для которого эффективность использования климатических ресурсов падает, а не растёт. Поэтому в учащающиеся тёплые осени дыхание сообщества чем дальше, тем больше превалирует над фотосинтезом, вместо связывания дополнительного СО2 происходит его продуцирование и т.д.
Резюме

Сейчас, когда рост концентрации парниковых газов превысил уровень климатического оптимума плиоцена, мало кто, кроме убеждённых дениалистов, отрицает сам факт потепления. Для публики спор идёт о том, в какой мере человек ответственен за происходящее и, соответственно, в какой мере бизнес должен платить за производимый им экологический риск. А он, естественно, если и признаёт этот риск, то пытается переложить его на общество.

Доклад будет о том, почему уже довольно давно, после 3-го или 4-го доклада IPCC, для специалистов уже споров нет, независимо от их политических пристрастий: потепление происходит и оно вызвано деятельностью человека. Сперва разберём, в чём именно состоит потепление, кроме собственно роста температуры и освобождения морей ото льда (но не таяния ледников на материке), где будет сильно более влажно и мягкие зимы при сыром и холодном лете (гумидное потепление), где – великая сушь (аридное потепление).

Дальше рассмотрим и составим друг с другом две гипотезы происходящих процессов – парниковую и многовековых изменений климата, согласно которой климат меняется с тёплого-сухого на прохладный – влажный естественным образом сообразно с динамикой пятен на солнце, и одновременно меняется обводнённость реки (особенно) бессточных озёр. Покажем, что эти гипотезы друг другу не противоречат, но хорошо согласуются друг с другом так, что циклы да, наблюдаются, они сохраняются и посейчас, но происходят в рамках чёткого тренда, связанного с потеплением, и чем сильней выражен этот тренд, тем хуже выражены циклы, и вскорости могут вовсе исчезнуть – при одновременном увеличении клочности, региональности климата. Дальше рассмотрим неметеорологические доказательства потепления климата – сдвиг фенодат в живой природе, сдвиг границ ареалов разных видов растений и животных суши к северу, вообще продвижение южных видов на север, в том числе на морском дне, где данный процесс идёт всего интенсивней, массовая гибель кораллов от обесцвечивания, учащение тропических циклонов при примерном сохранении частоты прочих стихийных бедствий, исчезновение похолоданий после интенсивных выбросов вулканических аэрозолей, закисление океана и пр. Дальше рассмотрим последствия происходящего потепления, которые сейчас уже волне ясны, положительные и отрицательные, почему вторых сильно больше.

Дальше рассмотрим, как реагирует биота на рост концентрации углекислого газа (который как-никак удобрение!) в геологическом прошлом, когда биосфера была не нарушена человеком, и сейчас, когда в разных биомах земли естественные экосистемы зачищены на половину, на две пятых или три четверти, и процесс не только не останавливается, но набирает ход. Будет показано, что в первом случае, когда ненарушены, естественные экосистемы реагируют по принципу отрицательной обратной связи, противодействуя изменениям, сейчас, когда сильно разрушены – по принципу положительной обратной связи, ещё больше усиливая «потепленческие» изменения. Отсюда ключевая часть климатической машины – естественные экосистемы с их балансом фотосинтеза, дыхания и вывода органики из круговорота через её захоронение в торфе, почве и вечной мерзлоте.

Пока они не нарушены, при возрастании концентрации парниковых газов с соответствующими климатическими изменениями баланс клонится в сторону противодействия им, но как только нарушены – в сторону усиления тех же процессов, отчего они ещё больше нарушаются, выбрасывая новые порции СО2 и метана и т.д. Круг замыкается. Поэтому идущее по планете разрушение природных биомов (особенно болот и старовозрастных лесов, а также коралловых рифов) есть вклад в потепление больший, чем собственно выбросы парниковых газов промышленностью, ибо это слом экосистемных регуляторов. Будут рассмотрены палеоклиматические данные, согласно которым человек впервые «сломал» естественную цикличность климата производимым преобразованием природы ещё 3,5-5 тыс.лет назад, при массовом развитии зернового хозяйства на востоке и западе Ойкумены, когда согласно естественной циклике должен был начаться очередной прохладный – влажный период – но не наступил. С тех пор антропогенный вклад в потепление усиливался по экспоненте, состоя первоначально больше в разрушении природных биомов, чем в промышленных выбросов; когда после промышленного переворота человечество стало это делать «двумя руками», процесс сильно ускорился – и сейчас мы пожинаем плоды.

Поскольку для решения климатической проблемы надо не уменьшать выбросы парниковых газов, а захоранивать органику, выводя её из круговорота, как предлагает У.Брокер. Либо при помощи геоинженерных решений, либо (лучше) пиролизом древесных остатков, с/x остатков и т.д. биомассы с глубоким захоронением, что выводит углерод из круговорота всерьёз и надолго. А самое лучшее – сохранять ненарушенными большие массивы старовозрастных лесов и болот, которые ту же работу делают сильно эффективней человека. Тут особая роль стран вроде России, Канады и Бразилии, которые (немногие в мире) сохранили естественные экосистемы на >20% экосистем. Вообще, если речь идёт о природном бедствии, индуцированном предшествующим «преобразованием природы» – от регулярно повторяющихся наводнений в США до тропических ураганов, участившихся в связи с потеплением, и прочих его негативных последствий, куда эффективней сохранять ненарушенными естественные экосистемы, которые за бесплатно выполняют работу по купированию воздействий бедствия, чем защищаться техническими средствами. Этот же принцип человечество должно положить в основу противодействия изменениям климата, для чего требуется одолеть корысть предпринимателей, с нанятыми политиками-журналистами. Или пусть заранее приспосабливаются.

Полезные ссылки

Сумма про антропогенные изменения климата – 1
Сумма про антропогенные изменения климата – 2
Про «удобрение парниковым газом»
Как потепление Арктики приводит к холодной зиме
Мы уже в плиоцене?
Е.Н.Букварёва, 2010. Роль наземных экосистем в регуляции климата и место России в посткиотском процессе
Л.В.Соколов, 2011. Климат в жизни растений и животных
Рождение глобального потепления

Читать полную новость с источника 

Комментарии (0)