Влияние человека на изменение климата

Метеоролог Крис Брайрли о постепенном остывании Земли, фазах оледенения и естественном изменении климата
03.07.2019

Сегодня я хотел бы рассказать вам об истории человечества и изменении климата и об их взаимовлиянии. Если вы посмотрите на совсем далекое прошлое - например, вернетесь на 50 миллионов лет назад, - то вы увидите, что никакого человечества еще нет. Только что вымерли динозавры, и это потрясающе теплый мир, где в Арктике живут крокодилы. С того времени мир начинает медленно охлаждаться, и примерно 30 миллионов лет назад в Антарктике появляются ледяные щиты.

Постепенно Земля остывает еще больше. Примерно 5 миллионов лет назад появляются наши предки, первые люди. Этот период называется плиоценом, и он начался 5 миллионов лет назад, а закончился 3 миллиона лет назад. Плиоцен все еще был теплым миром - на несколько градусов теплее, чем современный, - но уровень диоксида углерода в нем был примерно 400 ppmv, как и сейчас. В этом теплом мире жили наши предки.

Со временем длительное охлаждение достигает порогового значения, и примерно 2,8 миллиона лет назад мир вступает в фазу оледенения (это научный термин, название «ледниковый период» известно больше). В это время огромные пласты льда начинают покрывать Северную Америку и части Евразии, и на образование этого льда уходит много воды - уровень Мирового океана падает на сотни метров. Но ледниковые периоды то приходят, то уходят, так что сначала в течение 9 тысяч лет было холодно, но потом на 10 тысяч лет снова становится тепло, и такой ритм сохраняется и в дальнейшем.

Примерно 2 миллиона лет назад начали происходить изменения в циркуляции атмосферы в тропиках, что повлияло на африканский климат. Стала погода в Африке суше или она стала менее стабильной и поэтому начал меняться уровень воды в озерах? Мы не знаем точно. Но что-то в этих переменах климата привело к эволюционному развитию наших предков в род, который мы называем Homo. Наши предки какое-то время жили в Африке, а затем постепенно, на протяжении последних 100 тысяч лет, они расселились по всей Евразии и за ее пределы. Появляются неоантропы.

Устанавливается стабильный климат. Он сохраняется на протяжении примерно 10 тысяч лет. Последнее масштабное оледенение произошло примерно 20 тысяч лет назад, когда лед покрывал огромные территории, но затем он начал таять, и уровень Мирового океана снова начал расти. При этом мир постепенно нагрелся. Во время последнего оледенения температура была примерно на 4 градуса ниже, а уровень диоксида углерода составлял примерно 100 ppmv - это ниже доиндустриального значения. Затем уровень диоксида углерода начинает расти, и ледяные щиты отступают. Этот процесс связан с изменениями орбиты Земли, то есть люди абсолютно никак на него не повлияли.

Через 10 тысяч лет почти весь лед растаял, и в итоге установился очень стабильный климат, который сохранялся на протяжении следующих 10 тысяч лет. Он немного менялся, но в целом это ровный, приятный, стабильный климат. В этот период, который называется «голоцен», можно увидеть новшества в человеческой культуре. Примерно 9 тысяч лет назад началось одомашнивание, на территории Плодородного полумесяца появились сельскохозяйственные культуры. Затем одомашнивание началось и в других местах: в Китае (6-7 тысяч лет назад), Новой Гвинее (4 тысячи лет назад), Америках (5-6 тысяч лет назад). Мы видим переход человеческой культуры к сельскому хозяйству - от охоты и собирательства к сельскому хозяйству. Это приводит к изменениям в образе жизни: когда появляется аграрная цивилизация, появляется смысл вкладываться в оседлый образ жизни. Возможно, у вас начинают оставаться излишки, и вы можете использовать запасы пищи для поддержания более высокого уровня цивилизации. Рождаются первые цивилизации.

Что интересно, одна из самых известных цивилизаций - египетская, - как предполагают, отчасти сформировалась из-за ухудшения климата. Примерно между 14 и 6 тысячами лет назад орбита Земли была такой, что дожди в Африке сместились к северу. Этот период называется «зеленая Сахара». Это не значит, что вся Сахара была покрыта травой, но она точно была зеленее, чем сейчас. В этой зеленой Сахаре жили народы. Примерно 6 тысяч лет назад появились животноводы, которые оставались в регионе, несмотря на ухудшение климата: орбита Земли медленно смещалась обратно, образуя пустынную Сахару, которую мы знаем сегодня. Но климат менялся не так быстро, поскольку эти животноводы смогли поддержать климат, влияя на круговорот питательных веществ и помогая растениям. Тем не менее в какой-то момент им стало слишком тяжело, и им пришлось переселиться из Сахары. А если вы живете в пустынных зонах Северной Африки, куда вы захотите переселиться? Разумеется, туда, где есть вода, то есть к Нилу. Происходит миграция в долину Нила. Когда плотность населения увеличилась, возникла необходимость в социальной структуре. Появляется египетская цивилизация.

В дальнейшем климат остается сравнительно стабильным, с незначительными улучшениями и ухудшениями, и он привел к технологическим новшествам, которые продвинули цивилизации вперед по крайней мере в культурном плане. Происходят циклические изменения, когда климат естественным образом становится чуть-чуть теплее или чуть-чуть холоднее - возможно, только в Северном полушарии, мы не уверены. Мы видим период римского климатического оптимума: когда разрасталась Римская империя, было тепло, и с этим связаны технологические и культурные новшества - не все из них, разумеется, приятные, но тем не менее культура развивалась. Во время европейских «темных веков» становится холоднее, а затем, в Средневековье, климат снова теплеет, и мы снова видим расцвет культуры.

Последнее изменение климата называют малым ледниковым периодом - это период примерно с 1450-х по 1850-е годы, когда климат был заметно холоднее. В основном это естественный процесс: тогда было меньше солнечных пятен, а от них зависит, сколько энергии достигает поверхности Земли, а если энергии меньше, то становится холоднее. Кроме того, количество энергии, достигающей поверхности Земли, ограничивает и вулканическая активность. Мы видим извержения вулканов: в атмосферу поднимается огромное количество пепла, и это не дает солнечной энергии достигать поверхности и слегка охлаждает планету. А если извергается много вулканов, это может сильно ее охладить.

В 1492 году Колумб пересек Атлантический океан и открыл Новый Свет - Америки. При этом он принес туда не только христианство, но и рабство, войны и болезни вроде оспы. Это уничтожило индейское население, которое за сто лет сократилось с 60 до 6 миллионов человек. Когда они умирали, их хозяйства оставались заброшенными, и деревья вновь занимали эти территории. Они понемногу вытягивали из атмосферы диоксид углерода, что привело к незначительному похолоданию.

Таким образом, мы естественным образом получаем малый ледниковый период, когда Солнце светит не так сильно, а также извергаются вулканы - это незначительные явления, но тем не менее они влияют на климатическую систему. К тому же мы видим небольшое по сегодняшним меркам падение уровня диоксида углерода, связанное с восстановлением лесов. Все это ведет к небольшому похолоданию.

Затем примерно с 1850-х годов мы видим влияние индустриализации и сжигания органического топлива, из-за которых резко увеличивается уровень диоксида углерода в атмосфере. Это ведет к глобальному потеплению, которое происходит вплоть до сегодняшнего дня и будет продолжаться в течение следующих ста лет или около того.

В будущем в какой-то момент люди перестанут выбрасывать в атмосферу такое количество диоксида углерода, и баланс будет достигнут - возможно, по нашей воле (надеюсь на это), а может быть, климат станет настолько плохим, что общество разрушится, население сократится, и это естественным образом остановит выбросы в атмосферу. Не хотелось бы, чтобы это произошло. В какой-то момент выбросы диоксида углерода выровняются, и понадобится примерно 100-200 лет, чтобы атмосфера стабилизировалась в соответствии с их количеством. Еще несколько тысяч лет уйдет на то, чтобы поднялся уровень Мирового океана: льды постепенно будут таять. Но эта пульсация уровня углерода из индустриальных источников со временем выровняется.

В течение десятков тысячелетий в игру начнут вступать естественные, циклические геологические процессы, которые снизят уровень диоксида углерода. Возможно, мы вступим в новый ледниковый период, так как количество углерода снизится очень быстро - возможно, через 100 тысяч лет под влиянием людей на климат. А может быть, мы выбросили в атмосферу столько диоксида углерода, что климат стабилизируется в состоянии, похожем на плиоцен, как 4-5 миллионов лет назад, и все останется на этом уровне, пока он медленно-медленно не начнет падать и у нас не начнется новый цикл ледниковых периодов. Не знаю.

Было время, когда климат естественным образом менялся и влиял на людей. Сейчас мы перешли черту, за которой люди влияют на климат, но в какой-то момент на геологическом масштабе времени мы вернемся к тому, что естественные процессы во всей этой системе снова изменят климат.

Источник: ПостНаука

Смотрите другие наши материалы