Проблему глобального потепления связывают в основном с изменением газового баланса земной атмосферы в результате сжигания ископаемого топлива. Однако экологи, изучающие круговорот углекислого газа, кислорода и других газов в атмосфере, до сих пор не могут с необходимой точностью рассчитать этот баланс. Например, неизвестно, куда и по каким причинам исчезает из атмосферы значительная часть углекислого газа. Об этом размышляет профессор биологического факультета Московского государственного университета Алексей Гиляров.
Баланс углекислого газа в атмосфере
То, что касается вопроса о моделировании современной ситуации, в частности, ситуации с кислородом и углекислым газом, то на самом деле специалисты знают, что баланс СО2 сейчас не сводится. А именно: количество выбрасываемого углекислого газа в атмосферу промышленными предприятиями, эта эмиссия за счет сжигания ископаемого топлива, она в принципе должна была привести к еще большему увеличению концентрации углекислого газа в воздухе, чем реально наблюдается. Углекислый газ поглощается океаном, он поглощается сушей, но расчет того, сколько поглощается океаном, сколько поглощается лесами, сколько поглощается степями, полями, которые на месте степей, все это показывает, что четвертую или третью часть выброшенного СО2 мы не знаем, куда приписать. Углекислый газ куда-то девается, а куда – мы не знаем. Но уже есть определенный прогресс в понимании этих процессов.
Если мы будем как-то ограничивать сжигание ископаемого топлива – то, конечно, вреда от этого не будет, а польза скорее всего будет. Но следует отдавать себе отчет, что в истории земли бывали очень серьезные колебания уровня СО2.
Огромный вклад в решение этих проблем внесли наши полярники, работающие в Антарктиде. В свое время станция «Восток» пробурила лед на три с половиной километра. Они достали колонки льда, а в них ведь остаются пузырьки воздуха. И эти пузырьки воздуха анализировались французскими и американскими специалистами в основном и можно было точно измерить концентрацию углекислого газа и концентрацию метана, например, за 420 тысяч лет. Как раз за это время отложился этот снег. Лед Антарктиды образуется так: падает снег, и он постепенно спрессовывается в лед. Потом этот лед начинает сползать от Антарктиды к берегам, обламывается и образует айсберги. Весь этот лед образовался из атмосферных осадков. И мы можем непосредственно измерить концентрацию углекислого газа в этих пузырьках, мало того мы можем еще оценить температуру.
Для этого нужно исследовать не пузырьки воздуха, а лед вокруг этих пузырьков. Потому что когда образовывался лед, он образовывался из атмосферных осадков, и важно соотношение обычного водорода и дейтерия, тяжелого водорода. Когда образуются капельки воды, и выпадают дождем, то при разной температуре выпадают молекулы тяжелой воды или обычной воды, тяжелая вода выпадет раньше, чем легкая. Это ненамного, но это достаточно для того, чтобы по концентрации дейтерия определить изменение той температуры, которое происходило год от года. Это можно определить весьма точно. И, кроме того, можно сравнить лед с донными осадками, с микроскопическими существами, у которых есть известковая раковина и в ней тоже по соотношению изотопов кислорода О16, О18 можно определить, какая была температура. И таким образом мы можем охватить период почти за полмиллиона лет. А сейчас начался европейский проект, который охватывает 700 тысяч лет. И, следовательно, за этот весь период мы можем себе представить, какова была реальная динамика углекислого газа.
И мы можем сказать, что все это время происходили подъемы и спады безо всякой деятельности человека. В основном крупные изменения связаны с циклами Миланковича продолжительностью сотни тысяч лет. Миланкович – это сербский астроном, который еще в 20 годах XX века показал, что орбита Земли испытывает определенные правильные изменения, становится то более округлой, то более эллипсоидной и это меняет количества тепла, поступающее на Землю и меняет его распределение. К тому же меняется угол наклона земной оси. Соответственно, с этими изменениями земной орбиты можно связать наступление окончания ледниковых периодов. Это было сделано Миланковичем. И сейчас его данные очень хорошо подтверждаются. То есть крупные колебания углекислого газа заданы астрономическими по сути дела причинами.
Углекислый газ связывается на суше
Возвращаясь к тому что мы недосчитываемся определенного количества CO2, мы должны признать, что углекислый газ связывается где-то на суше. Поэтому сейчас интенсивно изучается экосистема, например, тундры. Я думаю, что в скором времени мы это выясним и можно будет сказать, куда девается CO2. Просто мы должны отдавать себе отчет, что история биосферы – это не какое-то стабильное, неизменное состояние. Биосфера до человека, до промышленной эры – тоже переживала серьезные изменения, порой катастрофические. Поэтому человек в данном случае что-то привносит, но нельзя валить на активность человека все, что происходит в природе.
Таяние Гренландии может привести к глобальному похолоданию
Сейчас, например, начинает таять Гренландия и многие предсказывают, что это может привести к наступлению нового очень сильного похолодания. Почему? В Атлантике есть так называемая петля Брокера. Это огромная масса воды – по объему равная ста Амазонкам. Это река, текущая в Атлантическом океане на глубине несколько сот метров с юга на север. Гольфстрим – это ее часть. Когда эта масса достигает примерно широты Исландии, то здесь уже довольно холодно, дуют сильные ветры, и они сдувают часть воды с поверхности, а это вызывает подъем глубинной воды, вода поднимается вверх и очень сильно охлаждается. И эта вода – соленая и тяжелая. После этого она опускается, тонет почти до самого дна. А когда она достигает дна, то она начинает двигаться в обратном направлении по Атлантическому океану к югу.
И это место на севере Атлантики, вот это охлаждение этой массы воды и опускание вниз – это так называемый термохалинный (греч. Therme – тепло, Hals - соль) механизм, который вращает огромный океанический круговорот. Вода идет около дна глубоко к югу, дальше и сливается с течением, которое идет вокруг Антарктиды на восток, часть воды отходит в Индийский океан, часть идет вокруг Австралии, и потом поднимается на юг. И даже те подъемы вод, которые у нас на Дальнем Востоке наблюдаются и которые вызывают высокую биологическую продуктивность, они часть той воды, которая опустилась на севере Атлантики. Но если в Северную Атлантику будет поступать большое количество пресной воды (а если Гренландии начнет таять от общего потепления, то обязательно так и будет), то эта пресная вода разбавит эту массу «тяжелой» воды, она не будет такой тяжелой, не будет опускаться ко дну. Соответственно, этот конвейер остановится. А этот конвейер несет огромное количество тепла. И вся Северная Европа, вся Скандинавия обогревается этим теплом. И если это произойдет, то наступит серьезное похолодание. И такое уже случалось в истории Земли.
