2) и метана (CH4). По сравнению с двумя газами, составляющими большую часть атмосферы (азот 78 %, кислород 21 %), их присутствие пренебрежимо мало (доли процента), но именно их влияние определяет разницу между безжизненной, замерзшей планетой и цветущей сине-зеленой Землей[516].
Атмосфера Земли поглощает приходящее извне коротковолновое солнечное излучение и испускает в космос волны большей длины. Без парникового эффекта температура на поверхности планета была бы –18 oC. Примесные газы изменяют радиационный баланс Земли, поглощая часть испускаемого (инфракрасного) излучения, в результате чего температура на планете повышается. Это обеспечивает существование жидкой воды, в результате испарения которой в атмосферу попадает водяной пар (еще один газ, поглощающий невидимые инфракрасные волны). В конечном итоге температура на поверхности Земли на 33 oC выше, чем она была бы в отсутствие примесных газов и водяного пара, а средняя температура 15 oC делает возможной жизнь во всем ее разнообразии.
Термин «парниковый эффект» — не слишком удачная аналогия, потому что тепло внутри парника обусловлено не только инфракрасным излучением, но и ограничением циркуляции воздуха. В отличие от теплицы, природный «парниковый эффект» вызван исключительно поглощением примесными газами небольшой части инфракрасного излучения, а атмосфера планеты пребывает в постоянном, свободном и зачастую бурном движении. До сих пор главным поглотителем инфракрасных лучей был водяной пар, и поэтому именно этот газ определял нагревание атмосферы в прошлом и будет определять в будущем. Водяной пар — основная движущая сила природного парникового эффекта, но он не является причиной нагревания атмосферы, потому что не влияет на ее температуру. На самом деле все наоборот: изменение температуры определяет, какое количество воды может существовать в газообразном виде (с повышением температуры влажность воздуха растет) и какое ее количество конденсируется, превращаясь в жидкость (конденсация способствует снижению температуры).
Естественное нагревание Земли определяется примесными газами, на концентрацию которых не влияет окружающая температура — то есть они не конденсируются и не выпадают в виде осадков при снижении температуры. Но относительно небольшое повышение температуры, которое они вызывают, усиливает испарение воды, увеличивая ее концентрацию в атмосфере, и такая обратная связь вызывает новое повышение температуры. Из всех природных примесных газов основным всегда был углекислый газ (CO2), меньший вклад вносят метан (CH4), оксид азота (N 2O) и озон (O3) — последний известен в основном по вызвавшему столько шума в СМИ озоновому слою. Деятельность человека начала влиять на концентрацию некоторых примесных газов, создавая дополнительный рукотворный (антропогенный) парниковый эффект, несколько тысяч лет назад, когда общества, перешедшие к оседлому образу жизни, начали заниматься сельским хозяйством, использовать дерево (и получаемый из него древесный уголь) в домашнем хозяйстве, выплавлять металлы, изготавливать кирпичи и черепицу. Превращение лесов в поля привело к увеличению выбросов CO2, а выращивание риса на проливных полях увеличило выбросы CH 4[517].
Но влияние этих антропогенных выбросов стало существенным только после повышения темпов индустриализации. Увеличение выбросов CO2, которое вызвало усиление антропогенного парникового эффекта, было обусловлено в основном сжиганием ископаемого топлива и производством цемента. Выбросы метана (от рисовых полей, мусорных свалок, скота и производства природного газа) и оксида азота (в основном из-за использования азотных удобрений во все больших объемах) также стали заметными источниками парниковых газов. Реконструкция их концентрации в прошлом показывает резкий рост с началом индустриализации.
До 1800 г. уровень CO2 на протяжении многих столетий менялся незначительно, оставаясь близким к 270 частям на миллион (ppm) — то есть 0,027 % объема. К 1900 г. его концентрация немного выросла до 290 ppm, еще через 100 лет достигла 375 ppm, а летом 2020 г. превысила 420 ppm, что на 50 с лишним процентов больше, чем в конце XVIII в.[518]. Уровень метана в доиндустриальную эпоху был на три порядка меньше — менее 800 частей на миллиард (ppb), — но к 2020 г. этот уровень удвоился, до почти 1900 ppb, концентрация оксида азота выросла с приблизительно 270 до 300 ppb[519]. Эти газы поглощают исходящее излучение в разной степени: если сравнить их влияние за 100-летний период, то одна единица CH4 оказывает такое же влияние, как 28–36 единиц CO2, а для N 2O эта разница составляет 265–298 раз. Несколько новых, созданных человеком газов — прежде всего хлорфторуглеродов (фреона, использовавшегося в прошлом поколении холодильников) и фторида серы SF6 (превосходный изолятор, применяемый в электрооборудовании) — оказывают гораздо более сильное воздействие, но, к счастью, их концентрация в атмосфере незначительна, а согласно Монреальскому протоколу 1987 г., производство фреона постепенно запрещается[520].
На CO2 (главным источником служит сжигание ископаемого топлива, затем идет вырубка лесов) приходится около 75 % антропогенного эффекта потепления, на CH4 — 15 %, а все остальное в основном на N 2O[521]. Продолжающийся рост выбросов парниковых газов в конечном счете приведет к такому повышению температуры, которое нанесет существенный вред окружающей среде, что дорого обойдется как в социальном, так и в экономическом плане. Вопреки широко распространенному убеждению, это не недавний вывод, сделанный на основе лучшего понимания природных процессов с помощью сложных моделей климатических изменений, рассчитанных суперкомпьютерами. Мы знали об этом еще до появления первых моделей циркуляции воздушных масс в земной атмосфере (предшественников симуляторов глобального потепления) в конце 1960-х гг. — гораздо раньше, еще до изобретения первых электронных компьютеров.
Кто открыл глобальное потепление?
Если в строку поискового сервиса Ngram Viewer компании Google ввести «глобальное потепление», выяснится почти полное отсутствие этой фразы до 1980 г., после чего следует резкий рост частоты упоминания — в четыре раза в течение двух лет, предшествовавших 1990 г. «Открытие» средствами массовой информации, обществом и политиками глобального потепления, вызванного углекислым газом, произошло в 1988 г., чему поспособствовало необычно теплое лето в Америке и создание Межправительственной группы экспертов по изменению климата (IPCC) под эгидой ООН, а также Программы ООН по окружающей среде (UNEP) и Всемирной метеорологической организации (WMO). Это привело к растущему валу научных статей, книг, конференций, исследований многочисленных научных центров, а также докладов правительств и международных организаций, включая периодические отчеты IPCC о текущем положении дел.
В 2020 г. поиск в Google выдавал более миллиарда ссылок на запросы «глобальное потепление» и «глобальное изменение климата» — на порядок больше, чем для таких популярных в последнее время тем, как «глобализация» и «экономическое неравенство», или таких злободневных для человечества проблем, как «бедность» и «недоедание». Более того, почти с самого начала интереса СМИ к этому сложному процессу освещение проблемы глобального потепления изобиловало искаженными фактами, сомнительными интерпретациями и смелыми прогнозами, а со временем все это приобрело явно истерический и даже апокалиптический оттенок.
Плохо информированные наблюдатели могли прийти к выводу, что все эти предупреждения о приближающейся глобальной катастрофе отражают новейшие научные данные, основанные на сочетании ранее недоступных наблюдений со спутников и прогнозов, использующих сложные климатические модели, расчет которых стал возможным с увеличением производительности компьютеров. Конечно, современные средства мониторинга и моделирования более совершенны, но в нашем понимании парникового эффекта и последствий растущего выброса парниковых газов нет ничего нового: в принципе мы знаем о них больше 150 лет, а четко и открыто все это было сформулировано 100 с лишним лет назад!
Французский математик Жозеф Фурье (1768–1830) за несколько лет до своей смерти первым понял, что атмосфера поглощает часть излучения, исходящего от Земли, а в 1856 г. американский ученый и изобретатель Юнис Фут впервые связала (лаконично, но недвусмысленно) CO2 с глобальным потеплением[522]. Через пять лет английский физик Джон Тиндаль (1820–1893) выяснил, что водяной пар лучше всего поглощает длинноволновое излучение, и это значит, что «любое изменение этой составляющей должно приводить к изменению климата». «То же самое относится к углекислоте, растворенной в воздухе»[523], — прибавил он. Кратко, но совершенно определенно. Выражаясь современным языком, повышение концентрации CO2 должно повышать температуру атмосферы.
Это было в 1861 г., а в конце столетия шведский химик Сванте Аррениус (1859–1927), один из первых лауреатов Нобелевской премии, опубликовал первые расчеты повышения температуры у поверхности Земли вследствие неизбежного удвоения концентрации CO2 по сравнению с доиндустриальной эпохой[524]. В его статье также отмечалось, что глобальное потепление будет слабее ощущаться в тропиках и сильнее в полярных регионах и что уменьшится разница дневных и ночных температур. Оба этих вывода нашли подтверждение. В Арктике теплеет быстрее, но простейшее объя