О.А. Барабанова, И.Н. Безкоровайная, Е.Б. Бухарова [и др.]
Экология: курс лекций
Красноярск: Сибирский федеральный университет, 2010. – 325 с.

Глава 2. Глобальные проблемы биосферы

Лекция 11. Климат, изменения климата в прошлом и настоящем

11.3. Последствия изменения климата. Киотский протокол

Мало кто станет сегодня спорить с тем, что на Земле становится теплее, что так будет продолжаться и дальше и что в значительной степени ответственность за эти изменения лежит на людях. То, что глобальное потепление оказалось столь спорным вопросом, объясняется не только политическими причинами, но и научными. Мы многого еще не знаем об устройстве нашей планеты. Однако вызывающий потепление парниковый эффект сам по себе довольно хорошо изучен: скопление газов в атмосфере удерживает солнечное тепло. Углекислый газ (диоксид углерода), образующийся при сжигании ископаемого топлива – угля, нефти или газа, – считается главным «виновником» антропогенного глобального до «приемлемого» уровня концентрации углекислого газа в атмосфере. До промышленной революции он составлял 290 миллионных долей (ppm), сейчас же он в среднем составляет 385 миллионных долей. Большинство специалистов согласны, что уровень в 350 миллионных долей является верхним пределом для сдерживания климатических изменений.

Благодаря деятельности микроорганизмов за счет восстановления СО₂, СО, муравьиной кислоты, метанола водородом в анаэробных условиях наблюдается метановое брожение (в болотах, торфяниках, в иловых отложениях озер) и образуется метан. 1/3 природного метана образуется из СО₂. Миллионы тонн метана каждый год выделяются при разработке газа и гниении органических остатков. Кроме того, в атмосфере увеличивается содержание водяного пара. Все вместе эти газы создают парниковый эффект. Поднимаясь в стратосферу, на высоте 25–30 км при низких температурах углекислый газ переходит в твердую фазу и формирует над поверхностью земли своеобразную скорлупу, которая препятствует теплообмену земной поверхности с космосом.

Парниковый эффект (greenhouse effect) – повышение температуры нижних слоев атмосферы планеты по сравнению с эффективной температурой, т. е. температурой теплового излучения планеты, наблюдаемого из космоса.

С парниковым эффектом связывают потепление климата, что в свою очередь может привести к таянию льдов на полюсах и поднятию уровня Мирового океана. Подсчитано, если содержание углекислого газа в атмосфере вдвое превысит доиндустриальный уровень и приблизится к 0,06 %, то следует ожидать потепления климата на 1,5–4,5°С. Наряду с подъемом уровня моря (в ХХ в. он уже поднялся примерно на 12 см) и перераспределением осадков эти изменения могут привести к затоплению прибрежных районов.

Результат глобального потепления виден уже сейчас. На наших глазах тают полярные ледяные шапки, и последствия этого таяния будут иметь не только локальный, а глобальный масштаб: так, повышение содержания пресной воды в Северном Ледовитом океане может сказаться на течении Гольфстрим, которое несет с собой тепло из тропиков в Западную Европу. Полярные шапки также играют важную роль в отражении солнечного тепла от Земли. Соответственно чем меньше будет льда, тем больше тепла будут впитывать мировые океаны. Уровень океанов, в свою очередь, медленно поднимается, отчасти из-за теплового расширения воды, отчасти из-за таяния континентальных ледниковых щитов. Это активизирует эрозию прибрежных почв, штормовые приливы и наводнения, угрожая островным государствам, а в долгосрочной перспективе – и миллионам людей, живущих в прибрежных городах по всему миру.

Затяжная засуха представляет собой еще одну все более серьезную проблему, особенно на востоке Африки, и ее, в свою очередь, усиливают вырубка лесов и перенаселение.

Наконец, рост температуры Земли означает, что горные цепи теряют все больше снега и льда, а это, в свою очередь, приводит к угрозе нехватки влаги летом в тех регионах, которые зависят от талых вод.

Человечество несет ответственность за глобальное потепление. Результаты последних исследований подкрепляют теорию о том, что в глобальном потеплении виновата человеческая деятельность. Около половины всех парниковых газов, выброшенных человечеством, остается в атмосфере. Около трёх четвертей всех антропогенных выбросов парниковых газов за последние 20 лет вызваны использованием нефти, природного газа и угля. Большая часть остальных выбросов вызвана изменениями ландшафта, в первую очередь вырубкой лесов. В пользу данной теории свидетельствуют и те факты, что наблюдаемое потепление более значимо: 1 – зимой, чем летом; 2 – ночью, чем днём; 3 – в высоких широтах, чем в средних и низких.

Есть данные, что с 1980 г. средняя температура воздуха на планете поднялась на 0,5 градуса по Цельсию, и Земля продолжает нагреваться примерно на 0,16 градуса за десятилетие. Потепление сопровождается ростом количества осадков, уменьшением размеров ледников, сокращением площади распространения снежного покрова. Участившиеся ураганы и засухи также являются следствием изменения климата. В конечном счете потепление может привести к изменению продуктивности растений и интенсификации процессов биотрансформации мертвого органического вещества как на поверхности почвы, так и в ее толще.

Глобальное потепление вовсе не означает потепления везде и в любое время. В частности, в какой-либо местности может увеличиться средняя температура лета и уменьшиться средняя температура зимы, т. е. климат станет более континентальным. Глобальное потепление можно выявить, только усреднив температуру по всем географическим локациям и всем сезонам. Согласно одной из гипотез глобальное потепление приведет к остановке или серьезному ослаблению течения Гольфстрим. Это вызовет существенное падение средней температуры в Европе (при этом температура в других регионах повысится, но не обязательно во всех), так как течение Гольфстрим прогревает континент за счёт переноса тёплой воды из тропиков.

Однако некоторые исследователи считают, что глобальное потепление – это миф, часть ученых отвергает возможность влияния человека на этот процесс. Так, исследования ученых из Шотландии, Канады и Австралии показали, что вероятность естественных, а не антропогенных причин изменения климата на планете составляет не более 5 %. В то же время есть мнение, не отрицающее факт потепления и допускающее его антропогенный характер, но отвергающее, что наиболее опасными из воздействий на климат являются промышленные выбросы парниковых газов.

Таким образом, на сегодняшний день три глобальные экологические проблемы привлекают внимание ученых: изменение климата, судьба озонового слоя и замкнутость глобальных биогеохимических круговоротов (концепция биотической регуляции окружающей среды). Для привлечения внимания правительств и общественности к проблемам глобальных изменений и устойчивого развития планеты в 1992 г. состоялась вторая конференция ООН по окружающей среде и развитию (КОСР) и через пять лет специальная сессия Генеральной Ассамблеи ООН «Рио-5». На первый план была выдвинута проблема глобального потепления, что, как считают многие ученые-экологи, несколько противоречит обоснованной в научной литературе последовательности проблем: социально-экономическое развитие – антропогенные воздействия на биосферу – последствие подобных воздействий на окружающую среду, в т. ч. на климат. В результате работы сессии была принята Рамочная конвенция ООН по проблеме изменения климата (РКИК), в которой основной акцент был сделан на антропогенное происхождение потепления климата и рекомендации (для промышленно развитых стран) по сокращению выбросов в атмосферу парниковых газов.

В декабре 1997 г. в Киото (Япония) прошла Третья конференция государств, участвовавших в подписании РКИК (более 160 стран) и был принят Киотский протокол, международный документ, обязывающий развитые страны и страны с переходной экономикой сократить или стабилизировать выбросы парниковых газов в 2008–2012 гг. по сравнению с 1990 г. Период подписания протокола открылся 16 марта 1998 г. и завершился 15 марта 1999 г. Протокол был ратифицирован 181 страной мира (на эти страны совокупно приходится более чем 61 % общемировых выбросов). Заметным исключением из этого списка являются США (рис. 22).

Рис. 22. Участие стран в Киотском протоколе:

 Страны, подписавшие и ратифицировавшие протокол

 Страны, подписавшие, но отказавшиеся ратифицировать Киотский протокол (США)

Киотский протокол стал первым глобальным соглашением об охране окружающей среды, основанным на рыночном механизме регулирования – механизме международной торговли квотами на выбросы парниковых газов. Цель ограничений – снизить в этот период совокупный средний уровень выбросов 6 типов газов (CO₂, CH₄, гидрофторуглеводороды, перфторуглеводороды, N₂O, SF₆) на 5,2 % по сравнению с уровнем 1990 г.

Основные обязательства взяли на себя индустриальные страны:

Евросоюз должен сократить выбросы на 8 %;

Япония и Канада – на 6 %;

Страны Восточной Европы и Прибалтики – в среднем на 8 %;

Россия и Украина – сохранить среднегодовые выбросы в 2008–2012 гг. на уровне 1990 г.

На очередной конференции ООН по изменению климата (Копенгаген, 2009 г.) лидеры большинства индустриально развитых государств обсуждали обоснованность решений, принятых в Киото. Участники международной конференции подписали соглашение под названием Copenhagen Outcome, согласно которому все страны, в том числе и Китай, к январю 2010 г. должны письменно подтвердить планы по сокращению выбросов в атмосферу углекислого газа.

В тексте Copenhagen Accord странами-участницами оговаривается ограничение роста среднемировой температуры до 2 градусов Цельсия. В документе также указано, что для борьбы с климатическими изменениями развивающимся странам будет выделяться помощь в размере 30 млрд долларов в течение трех предстоящих лет и 100 млрд долларов ежегодно к 2020 г.

Дискуссия вокруг Киотского протокола основана на убеждении, согласно которому выбросы парниковых газов провоцируют повышение температуры атмосферного воздуха. Однако, по мнению Юрия Израэля, директора Института глобального климата и экологии Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, одного из экспертов по реализации Киотского протокола в России, прямых доказательств этому до сих пор нет. Возможно, дело в изменении солнечной активности, а значит, и меры по снижению выбросов, принимаемые развитыми странами мира, могут оказаться бессмысленными. Ученые считают, что сокращение выбросов – далеко не панацея в целях спасения климата Земли. Необходимы и иные методы – развитие альтернативных источников энергии, а также развитие атомной энергетики, в отношении которой речь о парниковых газах вообще не идет, так что проблема снимается сама собой.