Чи потоне Лондон? Якими будуть наслідки глобального потепління та як їх уникнути — пояснює кліматолог

Однією з головних світових подій минулого тижня стала Конференція ООН зі змін клімату, яка відбувалася в шотландському Глазго. Глави держав та експерти, які зібралися на саміт, обговорювали шляхи боротьби з глобальним потеплінням — обмеження використання вугілля в енергетиці, зниження викидів метану та припинення вирубування лісів.

Наші партнери з «Новой газеты» поговорили з кліматологом Олександром Чорнокульським про те, що чекає людство внаслідок глобального потепління, як уникнути руйнівних наслідків змін клімату і чому парниковий ефект — це не завжди погано.

Проти теорії глобального потепління висловлюються багато скептиків. Натомість астрофізики, навпаки, обіцяють глобальне похолодання, пов'язане зі зниженням активності Сонця. Що на нас чекає насправді?

Серед науковців, фізиків, тих, хто реально займається теорією клімату, суперечок немає протягом останніх 25-30 років. Були за цей час радше кількісні уточнення, але суперечки закінчилися ще в 1990-х.

Сама собою відсутність суперечок у науці уже звучить дивно.

Учені чудово розуміють, що клімат змінювався завжди і продовжує змінюватись, суперечок немає саме щодо причин сучасного потепління. Це як робота скульптора, завдання якого — взяти брилу мармуру й відсікти від неї зайве. Науковці поступово відітнули все зайве, і як наслідок викристалізувалася саме та теорія, що є наразі.

Причин зміни клімату насправді багато, сучасна кліматологія намагається враховувати все:

• сонячну активність,
• астрономічні фактори,
• хімічний склад атмосфери,
• вулканічну активність,
• внутрішні цикли.

І результати дослідження льодовикових кернів, і дані прямих спостережень показують: зростання вмісту CO2 в атмосфері зараз досягло безпрецедентних значень за останні 800 тисяч років. Протягом мільйона років його концентрація коливалась у межах значень 180-300. Ідеться про кількість речовини: скільки припадає на молекули CO2 з мільйона всіх молекул повітря.

Так ось, за останні 100 років концентрація CO2 різко рвонула вгору й уже зросла до 415.

З чим ви пов'язуєте цей «ривок»?

Логічно припустити, що звідкись іде великий потік CO2. Теоретично він може йти від вулканів. Можливо, у нас за останні 100 років різко зросла вулканічна активність? Ні, нічого такого вулканологи не фіксують. Дивимось на інші фактори — і доходимо до потоку від спалювання викопного палива. Ці цифри відомі: скільки вугілля, нафти, газу ми спалюємо щороку. Можна обчислити потік CO2. Щось додає сільське господарство, але менше. Сумарний потік вуглекислого газу в атмосферу зараз — приблизно 10 гігатонн вуглецю на рік. Балансові оцінки та вимірювання говорять нам, що орієнтовно 6 гігатонн поглинають приблизно порівну океан і наземні екосистеми. Від цього біота стає зеленішою, океан — більш кислим. В атмосфері залишаються 4 гігатонни вуглецю. Вони й дають це зростання концентрації CO2.

Але висновки науковці роблять не лише за балансовими оцінками. Спостереження показують, що змінюється ізотопний склад вуглекислого газу в атмосфері. У середині XX століття вчені відзначили зниження концентрації ізотопу 14С, який утворюється у верхніх шарах атмосфери. Це підказало фізикам, що з'явилося якесь нове джерело CO2, що не містить цього ізотопу. Потім науковці змогли оцінити вже й співвідношення 12С та 13С — і побачили скорочення вмісту останнього. А це вже як відбитки пальців.

І знаючи, скільки спалюється вуглеводнів, науковці змогли стверджувати, що зростання вмісту CO2 в атмосфері пов'язане саме зі спалюванням палива.

І це свідчить про те, що винна саме людина?

Не використовуймо слово «винна». Ніхто з фізиків-кліматологів нікому у провину нічого не ставить. Учені взагалі не говорять про провину.

По-іншому запитаю: людина за це відповідає?

Відповідає. Науковці — фізики, хіміки — унаслідок спостережень і досліджень абсолютно впевнено визначили, що причина зростання вмісту CO2 — спалювання викопного палива.

Який тут механізм?

В атмосфері Землі є так звані парникові гази. Основний серед них — водяна пара, на другому місці — CO2, потім інші. Парникові гази мають важливу властивість: практично не реагують на короткохвильове випромінювання і, навпаки, активно реагують на довгохвильове. Зі школи ви повинні знати: що тепліше тіло — то на коротших хвилях від нього йде найбільше випромінювання. А Земля набагато холодніша за Сонце. Частина короткохвильового випромінювання від Сонця йде назад у космос, відбита хмарами та поверхнею Землі, але основна частина нагріває нашу планету. І Земля потім випромінює сама. Не втомлюватиму вас теорією, але сенс у тому, що назад у космос іде менше випромінювання, ніж у тому разі, якби в нас не було атмосфери. Це і є парниковий ефект, найважливіша властивість нашої планети.

Без нього температура Землі була б у середньому -18 градусів. А так вона +15 градусів. Тобто завдяки парниковому ефекту ми отримуємо різницю в середньому 33 градуси.

Тобто парниковий ефект — це добре.

Звісно. Це ще на початку ХІХ століття вирахував фізик Жозеф Фур'є. Він зрозумів, що в атмосфері є певне випромінювання, завдяки якому температура вища, ніж має бути, з огляду на відстань до Сонця та його світність. Він це назвав «невидимим випромінюванням атмосфери».

Тоді чому парниковий ефект лають — через нього, мовляв, потепління?

А ми його трохи посилюємо саме тим, що додаємо в атмосферу CO2. Наразі ми його посилили умовно на 3%, від цього температура підвищилася приблизно на 1 градус. Атмосферу в цьому сенсі можна порівняти з цибулею. Тобто випромінювання йде ніби «шарами». Один шар поглинув — перевипромінив, потім другий, потім третій.

Наче ковдра?

Як багато ковдр. Збільшивши концентрацію CO2, ми начебто накриваємо планету ще однією ковдрою. На початку XXI сторіччя це підтвердили ще й інструментально. Провели вже детальні експерименти щодо вимірювання кількості енергії, яка надходить до Землі від атмосфери дуже вузькими спектральними каналами, пов'язаними з перевипромінюванням саме від молекул CO2. У 2015 році на цю тему виходила стаття у Nature. Тобто інструментально підтверджено, що зростання рівня CO2 в атмосфері конвертується в те, що до Землі надходить більше енергії. Останніми роками з'явилося кілька робіт, де за супутниковими даними показано, що до Землі надходить більше енергії, ніж іде від неї.

Поки що все це не спростовує теорію про можливе майбутнє похолодання. У будь-якому разі енергія йде від Сонця, і якщо воно зменшить активність, то «зайва ковдра» може «гріти» недостатньо.

Сонце світить дуже стабільно, його мінливість у часі — приблизно 0,1% у зміні клімату. Якщо перевести це у вати на квадратний метр, то загалом енергії від Сонця до нас надходить 340 Вт/м². Мінливість, пов'язана із Сонцем, дає приблизно 0,2 Вт/м². А сумарна антропогенна дія — орієнтовно 2,5 Вт/м². Тобто вдесятеро більше, ніж мінливість сонячної активності.

Крім того, якби за зміну клімату відповідало тільки Сонце, то атмосфера нагрівалася б рівномірно — і нижні шари, і середні, і верхні. В Інституті фізики атмосфери з 1958 року ведуться спостереження, які показують, що верхні шари атмосфери стають холоднішими. Посилюється парниковий ефект — і тепло залишається внизу, біля Землі, а нагору йде менше, там холоднішає.

Зрештою, важливий елемент атрибуції нинішнього потепління — результати кліматичних моделей. У нас немає ще однієї Землі, на якій можна було б здійснити експеримент, наприклад, подвоїти там концентрацію CO2 й подивитися, як зміниться температура. Тому для експериментів створюються «цифрові двійники» Землі. Збільшуємо, наприклад, сонячну активність і дивимося, як змінюється температура у різних шарах атмосфери, що відбувається з опадами тощо. А якщо «увімкнути» сильніше вулкани? А якщо тепер узяти до уваги антропогенний фактор?

Експерименти показують: не враховуючи антропогенних чинників, відтворити сучасне потепління неможливо.

Водночас прогнози астрофізиків про майбутній новий льодовиковий період підтверджують і геологи.

Причому в їхніх прогнозах ідеться про різні «льодовикові періоди». Астрофізики говорять про повторення зниження сонячної активності на кшталт того, що було в XVII столітті. Тоді ще й вулкани пристойно додавали аерозолю в атмосферу, загалом це призвело до досить холодних століть, які назвали малим льодовиковим періодом. У геологів своє «глобальне похолодання», саме вони говорять радше про справжню льодовикову епоху.

А насправді?

Температурний максимум нашого міжльодовикового періоду був 5-7 тисяч років тому, відтоді Земля почала рухатися до нової льодовикової доби, яка мала настати через кілька тисяч років. Зверніть увагу: не завтра, не післязавтра і навіть не в найближчі 100-200 років.

І температура на Землі справді знижувалася. Знижувалася, знижувалася, а потім бац — і різко пішла вгору. Просто тому, що людина почала спалювати вуглеводні.

За деякими прогнозами, у середині XXI століття справді очікується зниження температури. Але це ще не клімат, треба робити наступний крок. І його вже зробили кліматологи — на основі даних саме від астрофізиків. Декілька незалежних наукових груп вважають, що очікуване зниження сонячної активності (якщо воно буде таким, як передбачають) призведе хіба що до уповільнення потепління. Занадто висока концентрація парникових газів нині в атмосфері.

Виходить, що була певна циклічність у змінах клімату, а тут людина взяла і втрутилася?

Абсолютно правильно. Але я пропоную розглядати вплив людини просто як одну з так званих імпактних подій. Наприклад, падає на планету астероїд, підіймає в атмосферу хмару пилу, що відбиває сонячне світло, починається різке похолодання — і все живе вимирає. Астероїд — теж імпактна подія.

Ядерну зиму так описують.

Механізм схожий, так. І ядерний удар також став би імпактною подією. Але зараз, у цей конкретний момент, імпактна подія — це людина, яка викопала вугілля, нафту, що накопичувалися мільйони років, спалила їх за десятиліття і різко змінила хімію атмосфери, посиливши парниковий ефект.

Ось, власне, і все. Я часто чую, як скептики кажуть: клімат завжди змінювався, мільйони років тому теж було холодно, потім тепліло... Знаєте, динозаври теж могли розмірковувати про природність зміни клімату, але вдарив астероїд — і все.

Чи правильно я зрозуміла, що зміна клімату — це нормально, він змінюється мільйони років? Якби не було людини, він усе одно змінювався б?

Як фізик-кліматолог я теж скажу: так, це нормально, якщо під нормою розуміти те, що система реагує на зовнішній вплив. От якби вона не реагувала, це було б ненормально.

Чому тоді стільки шуму довкола того, що люди мають якось послабити вплив на клімат?

Люди обговорюють не так саму зміну клімату, як її вплив на нас. Для людської цивілізації негативні наслідки переважають над позитивними.

Рослинність стає зеленішою, зима теплішою. У чому саме негативні наслідки?

Підіймається рівень океану. Посилюється спека. Тануть багаторічні мерзлі породи. У низці субтропічних регіонів частішає посуха. Десь посилюються повені. Загалом швидко змінюється клімат — і внаслідок цього ви живете в умовах, до яких не звикли. Ви пристосувалися до однієї температури, а вона різко змінюється на іншу. У певних регіонах підіймається до таких значень, за яких людський організм узагалі не може довго існувати.

Є, звісно, і позитивні зміни. Так — біота стає зеленішою. У наших широтах морози слабшають. Смертність від холоду знижується. Але всі ці питання різного порядку. Я фізик, намагаюся відповідати на запитання «чому змінюється клімат?». Це питання не можна підміняти дискусією «погано це чи добре». Це просто різні речі. Фізика не залежить від оцінок, наскільки добре чи погано людині. Хоча глобально людству справді буде погано, якщо підвищення сягне 3-4 градусів. А такі розрахунки є.

Наскільки обґрунтовані моторошні прогнози, начебто льодовики розтануть, Лондон піде під воду, половина Європи потоне?

За прогнозами, до кінця XXI століття рівень океану підніметься на пів метра-метр. Подивімось на фізичну карту Лондона і підрахуймо, чи піде він під воду. Є речі, які мають розраховувати вже не так кліматологи та фізики, як технологи, економісти й політики. Якщо держави правильно оцінять прогнози, підрахують ризики, то зрозуміють, наприклад, де треба зміцнювати берегову лінію.

Є ймовірність (хоча науковці поки що оцінюють її як дуже низьку), що до кінця XXIII століття рівень Світового океану може піднятися на 15 метрів. Але те, що з прискоренням тане Гренландія, видно за супутниковими даними вже зараз.

Рівень Світового океану зростає з прискоренням, він має так зване зростання зростання. Це загрожує затопленням досить багатьом територіям.

От як вірити в такі прогнози? 1972 року радянський кліматолог Михайло Будико передбачав, що до 2019-го зникне половина багаторічних льодів Арктики. Хіба це сталося?

Приблизно 40% льоду в Арктиці справді зникло. Скоротилася не лише площа, а й товщина льоду. Якщо раніше вона була в середньому 3 метри, то зараз орієнтовно півтора. Тобто Будико якраз дуже точно все це передбачив. І зростання середніх температур він 50 років тому напророкував практично ідеально.

У XX столітті виробництва у світі загалом були бруднішими, а потім людство почало вживати заходів щодо зниження кількості викидів. Кліматологи переглянули прогнози?

Поки що про результати заходів щодо зниження рівня викидів говорити зарано. З погляду впливу на клімат нічого особливо не змінилося. Через пандемію у 2020 році викиди CO2 знизилися на 7%, але нині знову йде зростання. Кліматологи розраховують зміни за різними сценаріями. Якщо далі людство піде «зеленим» шляхом розвитку, прогноз один. Якщо продовжить максимально використовувати вуглеводні, але водночас вкладе максимальні гроші в адаптацію до зміни клімату, це вже інший прогноз. І так далі. Усе залежить від того, як люди зможуть домовитися про варіанти поведінки.

Про що саме треба домовитись?

Очевидно, що треба знижувати вуглецевий слід. Як саме — питання радше не до фізика. Поставте його економістам, енергетикам, політикам, технологам. Очевидно, що ключові галузі — енергетика, транспорт, промисловість, сільське господарство. Потрібні технології, дослідження, аналіз процесів. Регуляторика теж необхідна — хоча б для того, щоб бізнесу було вигідно займатися новими технологіями, намагаючись вловлювати CO2. Очевидно, що це не може підмінити собою зниження емісій, та якщо ми хочемо утримати потепління в розумних межах, поряд зі зниженням доведеться навчитися вловлювати CO2.

Чи не можна вловлювати CO2, просто саджаючи більше лісів та садів?

Це найпростіший спосіб, але потенціал у нього обмежений. І з ним є кілька проблем. По-перше, зростання температури впливає на дихання ґрунту: за дуже великого потепління воно може стати настільки сильним, що разом із диханням рослин перекриє поглинання CO2 під час фотосинтезу. Тобто виділятиметься більше CO2, ніж поглинатиметься. По-друге, дерева старіють, їхня здатність поглинати CO2 знижується. І що робити далі з посадженим лісом? Рубати й садити новий? А зрубаний куди подіти? Ще один важливий момент — пожежа. Під час пожежі весь вуглекислий обсяг газу, поглинений лісом з атмосфери, повертається назад.

Ви хочете сказати, що вловлювати треба в прямому значенні? Вилучати CO2 з атмосфери й кудись дівати?

Є така ідея: зберігати CO2 в геологічних резервуарах. Такими проєктами зараз активно зайнялися багато нафтових компаній. Щоправда, якщо вони вловлюють CO2 під час спалювання нафти й закачують у резервуари, щоб видобути ще більше нафти, це клімату, звичайно, ніяк не допомагає.

Чому ідея глобального потепління викликає таку недовіру?

Здоровий скептицизм є і серед науковців: із самим глобальним потеплінням і його причиною вже все зрозуміло, але є кількісні питання. Наприклад, на скільки саме зросте температура через подвоєння CO2. Не розв'язане питання прогнозів у масштабах від сезону до десятиліття. Загалом у цій темі багато істерики. З одного боку — скептики, з іншого — дуже багато алармістських прогнозів, які довірі зовсім не сприяють.

Що стосується скептицизму серед непрофесіоналів, це питання ми обговорювали з різними фахівцями, зокрема і з психологами.

Людині важко відразу прийняти якусь глобальну небезпеку, вона схильна її применшувати, відсувати від себе: це буде не зі мною, не тут, не зараз.

Але річ, звичайно, не лише у психології. Кліматологія — наука мультидисциплінарна, до неї залучені фізики, хіміки, енергетики, соціологи, економісти та інші вчені. І дуже важливо, щоб вони чули одне одного. Втручається у справу політика: адже йдеться не про якісь відсторонені зірки, не про фізичні формули, тут треба вживати конкретних заходів, до того ж в умовах невизначеності. Усі ці причини нашаровуються одна на одну — і виходить такий «листковий пиріг». Розібратися в усьому не так просто, але все-таки можна.

Авторка: Ірина Тумакова, «Новая газета». hromadske публікує матеріал за підтримки «Медиасети»