Сигнал и шум. Почему одни прогнозы сбываются, а другие - нет
Шрифт:
Первый из них заключался в том, что парниковый эффект действительно существует:
На Земле присутствует естественный парниковый эффект, приводящий к тому, что климат на Земле теплее, чем он мог бы быть {800} .
Парниковый эффект представляет собой процесс, при котором определенные атмосферные газы – в основном водяной пар, диоксид углерода (CO2), метан и озон – поглощают солнечную энергию, отраженную от поверхности Земли. Ели бы это не происходило, то около 30 % солнечной энергии отражалось бы в космическое пространство в виде инфракрасного излучения {801} , и температура на Земле была бы значительно ниже, чем она есть на самом деле: около 0 °F (или –18 °C) в среднем {802} , то есть примерно такая же, как в теплый день на поверхности Марса {803} .
800
J. T. Houghton, G. J. Jenkins, and J. J. Ephraums,
801
David R. Williams, «Earth Fact Sheet», NASA Goddard Space Flight Center, last updated November 17, 2010. http://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/factsheet/earthfact.html.
802
Yochanan Kushnir, «The Climate System», Columbia University. http://eesc.columbia.edu/courses/ees/climate/lectures/radiation/.
803
«What Is the Typical Temperature on Mars?» Astronomy Cafe. http://www.astronomycafe.net/qadir/q2681.html.
Если содержание этих газов в атмосфере увеличивается, то все большая часть энергии Солнца улавливается ими и отражается обратно на поверхность Земли, что приводит к значительному повышению температур. На Венере, обладающей значительно более плотной атмосферой, которая почти полностью состоит из диоксида углерода, средняя температура составляет 460 °C {804} . Отчасти это связано с близостью Венеры к Солнцу, однако в более значительной степени вызывается парниковым эффектом {805} .
804
Jerry Coffey, «Temperature of Venus», Universe Today, May 15, 2008. http://www.universetoday.com/14306/temperature-of-venus/.
805
В среднем температура на поверхности Венеры значительно выше, чем на Меркурии, атмосфера которого незначительна, а перепад температур в течение типичного дня может колебаться от –200 до +400 °C.
Пока что мы не рассматриваем сценарии, при которых в обозримом будущем климат Земли будет напоминать климат Венеры. Однако климат довольно чувствителен к изменениям в составе атмосферы, и человеческая цивилизация может выживать в сравнительно узком диапазоне температур. Самая холодная столица мира – монгольский Улан-Батор, где средние значения температуры составляют около –1 °C (или +30 °F) в течение года {806} ; а самым теплым может считаться город Кувейт-Сити, где они достигают значения +27 °C (+81 °F) {807} . Температуры могут быть выше или ниже в течение зимы или лета или в районах с разной плотностью заселения {808} , однако в планетарном масштабе эти температурные экстремумы довольно скромны. Например, на Меркурии, где практически нет защитного слоя атмосферы, температуры часто варьируются от –200 до +400 °C в течение одного дня {809} .
806
Matt Rosenberg, «Coldest Capital Cities: Is Ottawa the Coldest Capital City?» About.com. http://geography.about.com/od/physicalgeography/a/coldcapital.htm.
807
«Kuwait City Climate», World-Climates.com. http://www.world-climates.com/city-climate-kuwait-city-kuwait-asia/.
808
Средний максимум температур в августе в Кувейте составляет 46 °C; а средний минимум в январе в Улан-Баторе достигает –27 °C.
809
«Mercury Statistics», Windows to the Universe. http://www.windows2universe.org/mercury/statistics.html.
Второе заключение МГЭИК содержало элементарное предсказание, основанное на парниковом эффекте:
По мере увеличения концентрации парниковых газов в атмосфере повышается влияние парникового эффекта и растут глобальные температуры. Выбросы, связанные с деятельностью человека, значительно повышающие концентрацию парниковых газов в атмосфере, – диоксид углерода, метан, фреоны (CFCs) и оксид азота. Увеличение их концентрации в атмосфере усиливает парниковый эффект, приводящий к дополнительному нагреву поверхности Земли. В ответ на глобальное потепление возрастает концентрация основного парникового газа – водяного пара, что приводит к дальнейшему повышению температур.
Этот вывод МГЭИК содержит несколько различных утверждений, каждое из которых заслуживает внимания. Прежде всего, организация заявляет о росте концентрации парниковых газов в атмосфере, в том числе CO2, в результате человеческой деятельности. Это вопрос простого наблюдения. Многие промышленные процессы, в особенности те, в которых используются ископаемые виды топлива, сопровождаются образованием CO2 в виде побочного продукта {810} . Поскольку CO2 остается в атмосфере надолго, его концентрация растет: со времени первого прямого анализа, проведенного в обсерватории Мауна Лоа на Гавайях в 1950 г., содержание CO2 выросло с 315 до 390 ppm [159] по состоянию на 2011 г. {811} .
810
«Human-Related Sources and Sinks of Carbon Dioxide» in Climate Change – Greenhouse Gas Emissions, Environmental Protection Agency. http://www.epa.gov/climatechange/emissions/co2_human.html.
159
ppm (parts per million, 10–6) –
811
«Full Mauna Loa CO2 Record» in Trends in Atmospheric Carbon Dioxide, Earth System Research Laboratory, National Oceanic & Atmospheric Administration Research, U. S. Department of Commerce. http://www.esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/trends/#mlo_full.
Второе заявление – «Увеличение их концентрации в атмосфере усиливает парниковый эффект, приводящий к дополнительному нагреву поверхности Земли» – представляет собой, по сути, другую формулировку первого заключения МГЭИК о реальном существовании парникового эффекта, выраженную, однако, в форме предсказания. Предсказание основано на сравнительно простых химических реакциях, которые были выявлены в лабораторных исследованиях много лет назад. Термин «парниковый эффект» был впервые предложен французским физиком Жозефом Фурье в 1824 г. Считается, что наличие этого эффекта было доказано ирландским физиком Джоном Тиндалем в 1859 г. (в том же году, когда Чарлз Дарвин опубликовал свою работу о происхождении видов) {812} .
812
Isaac M. Held and Brian J. Soden, «Water Vapor Feedback and Global Warming», Annual Review of Energy and the Environment, 25 (November 2000), pp. 441–475. http://www.annualreviews.org/doi/abs/10.1146%2Fannurev.energy%20.25.1.441.
Третье утверждение – о том, что концентрация водяного пара будет также возрастать вместе с увеличением концентрации газов типа CO2, тем самым усиливая парниковый эффект, – представляется мне довольно смелым. Именно водяной пар, а не CO2 вносит основной вклад в парниковый эффект {813} . Если бы происходил рост концентрации только лишь CO2, то потепление все равно бы наблюдалось, хотя и не столь заметное, как мы видим сейчас, или такое, что ученые предсказывают в будущем.
813
Gavin Schmidt, «Water Vapor: Feedback or Forcing?» RealClimate.com, April 6, 2005. http://www.realclimate.org/index.php?p=142.
Однако согласно основному принципу термодинамики, известному как уравнение Клаузиуса – Клайперона, предложенное и доказанное в XIX в., атмосфера способна удерживать больше водяного пара при более теплых температурах. Таким образом, по мере увеличения концентрации CO2 и других долго живущих парниковых газов, приводящих к нагреву атмосферы, будет увеличиваться и доля водяного пара, вызывая усиление от воздействия CO2 и стимулируя дальнейшее потепление.
Это вам не бином Ньютона!
Прежде чем гипотеза будет признана, необходимы неопровержимые доказательства. Парниковая гипотеза соответствовала данному условию, и именно поэтому в первом отчете МГЭИК вывод о существовании парникового эффекта выделен из сотен других выводов как единственный, в котором ученые были совершенно уверены. Наука, изучающая парниковый эффект, казалась довольно простой и понятной уже в середине и конце XIX в., когда были изобретены электрическая лампочка и автомобиль – даже не атомная бомба, iPhone или космический шаттл. В парниковом эффекте нет ничего сложного – это не бином Ньютона.
Предсказания о том, что промышленная деятельность способна со временем стимулировать глобальное потепление, выдвигались задолго до появления МГЭИК – еще в 1897 г. {814} об этом говорил шведский химик Сванте Аррениус. Многие другие ученые доказали, что существует связь между потеплением и парниковым эффектом {815} , причем довольно очевидная, что позволяет отделить его влияние от действия природных сил.
В наши дни разговоры о парниковом эффекте считаются чуть ли не причудой. В середине 1980-х гг. термин «парниковый эффект» встречался в книгах, написанных на английском языке, примерно в пять раз чаще {816} , чем термин «глобальное потепление». Однако использование этого термина достигло пика в начале 1990-х гг. и с тех пор стабильно снижается. Теперь оно используется примерно в шесть раз реже, чем фраза «глобальное потепление», и в 10 раз реже более широкого термина «климатические изменения» {817} .
814
Kerry A. Emanuel, «Advance Written Testimony».
815
J. H. Mercer, «West Antarctic Ice Sheet and CO2 Greenhouse Effect: A Threat of Disaster», Nature, 271 (January 1978), pp. 321–325. http://stuff.mit.edu/~heimbach/papers_glaciology/nature_mercer_1978_wais.pdf.
816
Google Books’ Ngram Viewer. http://books.google.com/ngrams/graph?content=greenhouse+effect%2Cglobal+warming%2Cclimate+change&year_start=1960&year_end=2010&corpus=0&smoothing=3.
817
В широком смысле те же самые тенденции проявляются и в научной прессе.