13.05.2013

Уровень углекислого газа преодолел исторический рубеж

Атмосферный уровень главного парникового газа превысил показатель плиоцена, когда море было намного выше сегодняшнего, а Земля — теплее, пишет National Geographic.

Итак, датчики, расположенные близ вершины гавайского вулкана Мауна-Лоа, зарегистрировали долгожданную веху: количество углекислого газа в атмосфере превысило 400 частей на миллион — впервые за 55 лет измерений и, по-видимому, более чем за 3 млн лет земной истории.

Когда концентрация главного парникового газа достигла этой отметки в прошлый раз, лошади и верблюды жили в арктических широтах, уровень моря был выше сегодняшнего на 9–10 м, а температура — на 2–3 °C. Но тогда Земля находилась в завершающей стадии продолжительной тёплой эпохи, когда уровень CO₂ снижался. Сегодня к тому же верстовому столбу мы подъехали с другой стороны: содержание углекислого газа в атмосфере растёт, и будущее наше весьма туманно.

Измерения на Мауна-Лоа производят две независимые группы — из Национального управления океанических и атмосферных исследований (NOAA) и Океанографического института им. Скриппса (оба — США). Специалисты из NOAA отличились первыми: по их данным, среднесуточный показатель 9 мая равен 400,03 пропромилле. Чуть позже институтские подтвердили этот результат. (Тут есть важный нюанс, и его следует прояснить. Данные второй группы таковы: 399,73. Это связано с тем, что исследователи из NOAA и Скриппса отмечают начало и конец дня по разным часовым поясам. Средний же показатель тех исторических суток оказался равным 400,08. Подробнее см. здесь.)

Группу из Скриппса возглавляет Ральф Килинг — сын того самого Чарльза Дэвида Килинга, который учредил станцию на Мауна-Лоа в 1958 году. С тех пор «кривая Килинга» стала иконой изменения климата, недвусмысленно демонстрируя устойчивый рост уровня углекислого газа в связи со всё более активным сжиганием ископаемого топлива.

Когда Килинг-старший только начинал, уровень CO₂ не превышал 315 частей на миллион. Когда учёный скончался — а произошло это в июне 2005 года, — он был равен 382. В апреле с. г. показатель дорос до отметки 399, и лаборатория Института Скриппса принялась ежедневно твитить результаты измерений, а NOAA взялось за ежедневные же обновления своего сайта.

Отметка в 400 пропромилле была превышена в течение всего одного дня. На самом деле это больше психологический момент, поскольку точка на кривой Килинга — это средний показатель месяца, и едва ли концентрация углекислого газа в окрестностях Мауна-Лоа (кстати, вот материал о том, как из данных отфильтровывают выбросы самого вулкана) превысит 400 частей на миллион по итогам мая, как и по результатам 2013 года. Уже в июне уровень двуокиси углерода начнёт падать, потому что растения Северного полушария, на которое приходится основная часть суши Земли, весной и летом активно вытягивают углекислый газ из атмосферы. К ноябрю показатель будет на 5–6 пропромилле ниже майского пика. Затем кривая вновь поползёт вверх, ибо зимой растения перестают потреблять углекислый газ, но продолжают выдыхать уже поглощённый.

Такие «качели» свойственны только естественным выбросам углекислого газа, тогда как антропогенные стабильно растут из года в год.

Дэйв Килинг выбрал гавайскую гору в связи с тем, что она возвышается более чем на 4 тыс. м над уровнем моря посреди Тихого океана, вдали от лесов и дымовых труб. Но даже Мауна-Лоа не может быть идеальным представителем всей планеты. Поэтому полученные там показатели сравниваются с данными глобальной сети станций NOAA, и среднее отстаёт от гавайского результата на несколько пропромилле. Причина проста: основная часть CO₂, попадающего в атмосферу в результате сжигания ископаемого топлива, производится в Северном полушарии, и требуется около года на то, чтобы углекислый газ оттуда распространился по всей планете.

Самый высокий показатель — в Арктике, где уровень двуокиси углерода превысил 400 частей на миллион ещё в прошлом году, причём не на один день, а по результатам всего мая.

Среднемировой показатель последует этому примеру в 2015 или 2016 году. Что, возвращаемся в плиоцен?

В некотором смысле 400 пропромилле — веха не очень важная. Большинство учёных утверждают, что самые опасные изменения климата начнутся после отметки 450 частей на миллион. Некоторые активисты требуют снизить концентрацию до 350, но эти исключительно благие намерения, к сожалению, нереальны, ибо показатели Мауна-Лоа в последний раз опускались до этой отметки в 1988 году.

Тем не менее повод поговорить есть. В последний раз концентрация CO₂ превышала 400 частей на миллион в эпоху плиоцена — 2,6–5,3 млн лет назад. А отметка 300 пропромилле в последний раз была достигнута примерно 800 тыс. лет назад. Таковы результаты изучения пузырьков древнего воздуха, найденных в кернах антарктического льда.

Потепление в плиоцене было, конечно, не самым сильным в истории Земли. Например, примерно 50 млн лет назад на острове Элсмир у северных берегов Гренландии водились аллигаторы и тапиры: то была эпоха эоцена, а уровень углекислого газа тогда превышал сегодняшний в 2–10 раз. Но дожди, насыщенные углекислым газом, медленно размывали известняк, который затем стекал по рекам и откладывался на морском дне. Вулканы, изрыгавшие CO₂, не поспевали за этим процессом, и атмосферный уровень газа постепенно снижался, пока в плиоцене не опустился ниже 400 частей на миллион. Именно тогда похолодало достаточно для начала формирования материковых ледовых щитов в Северном полушарии, и планета скатилась в последовательный ряд ледниковых периодов.

В Африке луга приходили на смену лесам, и наши предки были вынуждены спуститься с деревьев. На Элсмире больше не было аллигаторов и кипарисов, зато появились бобры и лиственницы, лошади и гигантские верблюды, а также немного льда. Планета была на 2–3 °C теплее, чем в XIX веке, то есть до начала антропогенного глобального потепления.

Разумеется, средние показатели не отражают многочисленных нюансов. Температура поверхности моря в тропиках была примерно такой же, как сейчас, но температурный градиент между тропиками и полюсами, который приводит в движение струнные течения в атмосфере средних широт, намного уступал сегодняшнему показателю. В Тихом океане не существовало восточно-западного градиента, из-за которого возникают Эль-Ниньо и Ла-Нинья. По сути, в океане господствовал постоянный Эль-Ниньо.

Почему же, несмотря на такое же, как сейчас, содержание углекислого газа в атмосфере и аналогичные орбитальные характеристики Земли, определяющие количество получаемого планетой солнечного света, в плиоцене было намного теплее, чем сегодня? С этим парадоксом учёные пока не разобрались. Возможно, дело в облаках, которые отражали меньше света в космос, или в большом количестве ураганов, из-за которых тепло морей выходило в атмосферу.

Из-за множества неопределённостей очень сложно сказать, каким будет наш «новый плиоцен». Если на Элсмир вернутся бобры и верблюды, мы слова плохого о них не скажем. Но то, что в плиоцене было намного меньше льда, чем сегодня, намекает на высокий уровень моря. Насколько высокий? Единого мнения нет: от 10 до 40 м. Но даже по самым скромным подсчётам, затопит территорию США, на которой проживает четверть населения страны.

Отметки высокого уровня моря в плиоцене обнаружены по всему свету. Одна из таких локаций — Оранджбург-Скарп, волноприбойная терраса, идущая параллельно атлантическому побережью США от Флориды до Виргинии. Сейчас она лежит более чем в 150 км от берега, а в плиоцене мимо неё протекал Гольфстрим.

При оценке снижения уровня моря с тех пор необходимо учитывать и тот факт, что поднялась суша — например, из-за того что кору подтолкнула вверх мантия. Оранджбург-Скарп возвышается над современным уровнем моря примерно на 70 м, а плиоценовый уровень моря во Флориде — только на 30, тогда как в плиоцене они были вровень.

Чтобы сегодня уровень моря вырос на 10 м, необходимо активное таяние Гренландии и Западной Антарктики, а для повышения на 20 м надо, чтобы эти двое распростились с ледниками полностью и чтобы растаяла заодно Восточная Антарктика.

Может ли это произойти при нынешнем уровне углекислого газа? Да, только медленно.

Со времён плиоцена периоды оледенения северных континентов перемежались межледниковьями (вроде того, в котором мы сейчас живём). Эти колебания обусловливались изменениями орбитального курса Земли, эффект которых усиливался углекислым газом. В последнее на данный момент межледниковье (около 120 тыс. лет назад) уровень моря превышал сегодняшний примерно на 8 м. А в предыдущее (так называемую 11-ю фазу, около 400 тыс. лет назад) — на 9 м. Пик атмосферной концентрации углекислого газа составлял тогда 290 частей на миллион, но распределение солнечного света не способствовало образованию ледников.

«Короче говоря, система очень чувствительна, — подчёркивает Морин Раймо из Земной обсерватории Ламонт — Доэрти Колумбийского университета (США). — Порог, после которого Гренландия и Западная Антарктика потеряют свои ледяные щиты, близок. Всё в геологической летописи говорит о том, что он очень близок. Для этого не нужно много углекислого газа: достаточно небольшого потепления, и неважно, что послужит его причиной. Мы понятия не имеем, во что ввязались».

В конце 11-й фазы основная часть этих щитов растаяла за тысячу или несколько тысяч лет. То межледниковье продолжалось 30 тыс. лет — почти втрое дольше, чем длится нынешнее, то есть у потепления было куда больше времени на своё чёрное дело. И это хорошая новость.

А плохая заключается в том, что сегодня уровень углекислого газа намного выше и продолжает расти. Даже если мы остановим его рост завтра, планета будет нагреваться ещё несколько столетий...

Дмитрий Целиков

Источники:

1. compulenta.computerra.ru