"Парниковый" эффект

Баланс поглощаемой и отражаемой тепловой энергии Солнца определяет так называемую эффективную среднегодовую температуру Земли, равную по расчетам -3°С. Фактически среднегодовая температура атмосферы на уровне моря составляет почти 15 °С. Объясняется это тепловой инерцией атмосферы, ее способностью аккумулировать часть тепла, отраженного поверхностью Земли. Эта способность атмосферы, получившая название "парникового" или "тепличного" эффекта, объясняется присутствием в атмосфере небольших примесей в виде углекислоты, озона и паров воды. Доминирующим влиянием обладает углекислота, содержание которой составляет всего около 0,03%. Влияние этого фактора настолько велико, что если допустить увеличение содержания углекислоты вдвое, т. е. до 0,06%, то это приведет к увеличению среднегодовой температуры еще на 3°С, интенсивному таянию ледников и в результате повышению уровня Мирового океана на 60-100 м.

Содержание углекислоты в атмосфере контролируется двумя факторами. Источниками углекислоты являются вулканическая деятельность и выделение глубинных газов по трещинам. Важное значение имеют также существование и деятельность живых организмов, выделяющих углекислоту в процессе дыхания.

В последние столетия существенным дополнительным источником углекислоты становится деятельность человека - углекислота является продуктом сгорания топлива и результатом различных химических и металлургических производств. Баланс углекислоты поддерживается, в частности, ее поглощением в результате жизнедеятельности растений, причем основным поглотителем углекислоты являются крупные лесные массивы тайги и джунглей. Можно также считать, что отмечаемые на графиках (см. рис. 12) скачкообразные колебания уровня моря связаны и с глобальными изменениями содержания углекислоты в атмосфере. Периоды интенсивной вулканической деятельности, обогащавшие атмосферу углекислотой, сопровождались потеплением, таянием льдов и повышением уровня океана. Появление новых растительных форм в ходе эволюции флоры и бурный расцвет растительности, наоборот, приводили к поглощению избытка углекислоты, похолоданию и регрессии моря.

В результате деятельности человека установившееся в природе равновесие между выделением и поглощением углекислоты несколько нарушается. С одной стороны, вводятся в строй новые индустриальные гиганты, выбрасывающие в атмосферу значительные объемы углекислоты, а с другой стороны, постепенно вырубаются все новые лесные массивы и неуклонно сокращается площадь, занимаемая девственными лесами - естественными поглотителями углекислоты. По оценке американских ученых, только в течение XX века содержание углекислоты в атмосфере возросло на 15% и неуклонно продолжает расти со скоростью около 0,4% в год (от его современного содержания). При таком темпе возрастания содержания углекислоты в атмосфере его удвоение и повышение среднегодовой температуры на 3°С наступят довольно скоро, в 2050 году. Таким образом, влияние человека на возможное изменение положения уровня Мирового океана в современную эпоху достаточно ощутимо.

Кроме углекислоты, негативное влияние цивилизации проявляется в еще одной форме загрязнения атмосферы. Дело в том, что в индустриальных районах вместе с углекислотой и другими газообразными продуктами в атмосферу выбрасывается немало твердых частиц - пыли, сажи. Переносимые воздушными потоками, эти частицы оседают, в частности, на поверхности снежного покрова, снижают его отражательную способность и тем самым увеличивают поглощение дополнительной тепловой энергии Солнца. Этот процесс также вносит свой вклад в дополнительный разогрев атмосферы и имеет такие же труднопредсказуемые экологические последствия.

Другим немаловажным фактором является изменение растворимости углекислого газа в воде в зависимости от температуры. Углекислота обладает повышенной по сравнению с другими газами растворимостью. Поэтому в водах Мирового океана растворено огромное количество углекислоты, участвующей в формировании и осаждении карбонатов, а также используемой организмами при постройке скелетов.

Похолодание приводит к растворению в воде дополнительных порций углекислоты, что усугубляет похолодание. Потепление, наоборот, сопровождается выделением избытка растворенной углекислоты в атмосферу и усилением "парникового" эффекта. Таким образом, Мировой океан - это своеобразная "бочка с порохом", способная при потеплении выбросить в атмосферу огромное количество углекислоты и вызвать перегрев атмосферы.

В истории Земли пока еще такого не происходило; по оценкам ученых, среднегодовая температура на планете не выходила за пределы +5 - +50°С.

Прогноз изменения положения уровня Мирового океана, таким образом, в значительной степени определяется возможными изменениями содержания углекислоты в атмосфере. Начальное содержание Углекислоты в первичной атмосфере Земли, по-видимому, достигало 0,7%, что явилось одним из благоприятных факторов возникновения жизни. Сейчас тенденция изменения содержания углекислоты двоякая. С одной стороны, наблюдается вековое снижение содержания углекислоты - за 3,5 млрд. лет существования жизни на Земле содержание углекислоты уменьшилось более чем в 20 раз. С другой стороны, в современную эпоху отмечается неуклонный рост содержания углекислоты в результате индустриализации и урбанизации.

И в заключение отметим фактор противоположной направленности. Одним из следствий повышения среднегодовой температуры является рост влажности атмосферы, образование мощной глобальной системы облаков. А это, в свою очередь, может повысить отражательную способность Земли в целом, уменьшить долю поглощаемого Землей тепла и в результате привести к некоторому понижению среднегодовой температуры. Влажность и облачный покров, таким образом, могут сыграть роль своеобразного регулятора, не допускающего перегрева атмосферы.

В настоящее время доминирует влияние "парникового" эффекта, приводящего к медленному потеплению климата. По сообщению американского журнала "Нью сайентист", за последние сто лет в результате таяния ледников объем воды в Мировом океане увеличился на 18500 км³, что привело к повышению его уровня на 10-15 см. Дальнейшее повышение температуры в ближайшие десятилетия может привести к полному таянию всех ледников в полярных областях. В результате уровень Мирового океана должен повыситься примерно на 80 м.

Такое изменение уровня Мирового океана будет катастрофическим по своим последствиям. Будут затоплены многие невысокие острова, а на суше - обширные низменности. Морская вода хлынет в устья рек и затопит речные долины на многие сотни километров от устья, широко разольется по низменным равнинам. К сожалению, в зоне возможного затопления расположены наиболее освоенные человеком земли - плодородные долины рек и равнины, крупные портовые города. В Западной Европе, например, в такой зоне окажутся Лондон и Амстердам, Париж и Гамбург, Марсель и Венеция (рис. 13). Будет полностью затоплена территория Дании, половина территории Бельгии, более трети территорий Франции и ФРГ и т. д.

Рис. 13. Географическая карта Европы в случае повышения уровня Мирового океана на 80 м: 1 - береговая линия; 2 - затопленная часть современной суши; 3 - государственные границы

Как можно оценить вероятность подобной катастрофы? Дело в том, что, как было показано, мы сейчас переживаем локальный период относительного потепления, начавшийся 15-20 тыс. лет назад. Будет ли это локальное потепление климата продолжаться или мы уже достигли его максимума - покажут дальнейшие исследования, измерения и наблюдения за изменениями содержания углекислоты в атмосфере, среднегодовых температур. Несомненно, однако, что загрязнение атмосферы в результате деятельности человека может оказать существенное влияние на ускорение этого катастрофического процесса и даже, возможно, сыграть роль его пускового механизма. Поэтому в наше время чрезвычайно актуальна проблема охраны окружающей среды от всех форм загрязнения, необходимость сохранения чистоты атмосферы и гидросферы.