Глобальное потепление или глобальное похолодание?

ВВЕДЕНИЕ

Одной из важнейших международных проблем XXI века является изменение общепланетарного климата.

Еще недавно разговоры о глобальном изменении климата сводились к одному: планета неумолимо нагревается, температура растет, ледники тают, а Арктика превращается в символ катастрофы. Однако новые исследования заставляют пересмотреть привычные сценарии.

Ученые из Уральского федерального университета, а также международная команда специалистов из Европы и США в разное времявыдвинули похожие гипотезы, которые звучат довольно неожиданно.

Эти открытия меняет привычное восприятие климата как процесса линейного. Оказывается, система Земли устроена куда сложнее.

Многие привыкли связывать климатические изменения исключительно с деятельностью человека – промышленными выбросами, сжиганием угля, газа и нефти. Но в действительности картина намного шире. Помимо антропогенного влияния, климат формируют мощные природные факторы: извержения вулканов, выбрасывающие в атмосферу пепел и сернистый газ, тектонические катастрофы, удары крупных метеоритов. Подобные события способны быстро изменить баланс солнечной энергии, поступающей на поверхность Земли, и вызвать длительное похолодание.

На протяжении миллионов лет климат Земли менялся циклично. Ученые выделяют несколько факторов, которые задают эти ритмы: наклон земной оси, колебания орбиты и характер вращения планеты. Эти изменения влияют на количество солнечного света, поступающего на разные широты. В результате формируются долгие периоды похолодания и потепления.

История дает немало примеров, когда климатические сдвиги кардинально меняли жизнь цивилизаций. В XIV-XIX веках Европа и часть Азии пережили так называемый малый ледниковый период. Зимы были суровыми, урожаи погибали, многие реки, включая Темзу, замерзали. Этот период совпал с глобальными социальными потрясениями: миграциями, войнами, эпидемиями.

Парадоксально, но уже сегодня ученые фиксируют признаки возможного похолодания. В начале XXI века ледовый покров Арктики стремительно сокращался и многие специалисты прогнозировали полное освобождение Северного Ледовитого океана ото льда к 2020 или 2025 году. Минимум льда действительно был зафиксирован в 2012 году. Однако после этого процесс остановился: площадь льда стабилизировалась и больше не снижается столь катастрофически.

Современные ученые не отрицают глобальное потепление, которое мы наблюдаем последние десятилетия. Но важно понимать, что оно не гарантирует стабильности. Более того, именно рост температур и концентрации парниковых газов можетстать спусковым крючком для будущего похолодания.

Климатическая система Земли сложна, инерционна и непредсказуема. История показывает: она способна на резкие развороты, а человечество, каким бы могущественным оно ни казалось, остается лишь частью этого процесса

сть связанные с деятельностью человека.

Проблема глобального потепления на нашей планете и влияние человека на этот процесс обсуждается в настоящее время во всех СМИ. Существуют две точки зрения (гипотезы) на потепление/похолодание, за которыми стоят группы ученых, бизнесменов, чиновников.

Политики, определённых международных организаций из развитых стран и некоторые учёные, поддерживают гипотезу, что одной из основных причин изменения глобального климата на Земле является антропогенное воздействие на природу, связанное с выбросом парниковых газов в атмосферу, основной составляющей которых является двуокись углерода (CO2). Сжигая уголь, нефть и газ наша цивилизация выдыхает двуокись углерода намного быстрее, чем Земля способна его поглотить. ПоэтомуCO2 накапливается в атмосфере и планета нагревается за счет парникового эффекта, который приводит к глобальному потеплению. Начинается интенсивное таяние льдов Арктики и Гренландии. В ближайшее время поднимется уровень Мирового океана. Вода затопит Лондон, Нью-Йорк, Токио и другие прибрежные города. К концу 21-ого века, глобальная температура достигнет отметки на ≈ 5°С выше, чем до индустриальной революции. Контрастность природных условий резко усилится. Мир полностью измениться при концентрации углекислого газа в атмосфере, равной 900 ppm (частиц на миллион). Произойдут широкие преобразования природной среды, часто в ущерб человеческой деятельности. Воды Арктики могут стать полностью свободными ото льда.

Начало этому мифу было положено бывшим американским вице-президентом Альбертом Гором, выпустившим в 2007 году книгу под интригующим названием «Неудобная правда» и документальный фильм под тем же названием.

Фактически и книга, и кинокартина представляют собой собрание ошибочных и неграмотных климатических «страшилок». В частности, по данным академика Владимира Котлякова и наблюдениям за снежным покровом полюса относительной недоступности Антарктиды, масса льда и снега этого континента за последние 30–40 лет существенно увеличивалась, а не снижалась, как это утверждает Альберт Гор. Под влиянием данных предположений, высказанных в книге, организация по защите окружающей среды при ООН (UNEP) выступила с заявлением, что в 2010 году в мире появится более 50 млн климатических беженцев. Была даже опубликована детальная карта с указанием покинутых районов. И хотя ничего подобного не произошло, книга и фильм Гора, являются неграмотными и вредными с точки зрения физических основ формирования климатов Земли, без какого бы то ни было научного обсуждения. Они были шумно разрекламированы, получили признание со стороны международных чиновничьих структур, «зеленых экологов» и политиков и даже были отмечены престижной международной Нобелевской премией (это при том, что Британский Верховный суд обнаружил в книге и в фильме девять научных ошибок, которые полностью дискредитировали научную основу этих трудов). Затем последовала жесткая критика от ученых, но несмотря на это А. Гор получил Нобелевскую премию.

Вторая гипотеза высказана прогрессивными учеными мира, которые являются противниками гипотезы, описанной выше, так как она считают они, использует упрощенный подход, который наносит реальный вред мировой экономике. В действительности все обстоит гораздо сложнее. Помимо парникового эффекта, ответственность за который частично лежит на энергетике, на климат планеты оказывает влияние ряд естественных причин: солнечная активность, вулканическая деятельность, параметры орбиты Земли, автоколебания в системе «атмосфера – океан». Корректный анализ проблемы возможен лишь с учетом всех факторов.

В конце XX – начале XXI веков мнения ученых разделились на два лагеря: одни утверждают, что грядет глобальное потепление, другие – глобальное похолодание.

В 1997 году мнение многие американских ученых, изучавших изменения климата в разных регионах Северной Америки, высказал бывший президент Академии наук США профессор Фредерик Зейтц, который писал: «Экспериментальные данные по изменению климата не показывают вредного влияния антропогенного использования углеводородов. В противоположность этому имеются веские свидетельства, что увеличение содержания в атмосфере углекислого газа является полезным». 23 сентября 2019 года, в разгар климатической истерии, 500 ученых, работающих в области климатологии и смежных наук, направили в ООН письмо: «Обще распространенные модели, на которых основана сейчас международная политика в отношении климата, несостоятельны. Нынешняя климатическая политика бессмысленно и жестоко подрывает экономику». Среди подписавшихся: профессор Гус Берхут из Нидерландов, профессор Ричард Линдзен из США, профессор Рейналь дю Бержер и профессор Джеффри Фосс из Канады, профессор Ингемар Нордин из Швеции, профессор Альберто Престинци из Италии, профессор Бенуа Ритто из Франции и др.

Глобальное изменение климата, с которым связаны короткие или продолжительные периоды потепления и похолодания, обусловлено разными природными и антропогенными факторами. Большинство из них детально изучены, их значение подтверждено данными метрологических наблюдений. Другие хорошо коррелируют с определенными климатическими процессами, однако их влияние до конца еще не выяснено.

Общие принципы действия по сокращению антропогенных выбросов парниковых газов были установлены Рамочной конвенцией ООН об изменении климата, подписанной в 1992 году представителями более чем 180 государств и дополненной в 2015 году Парижским соглашением.

Ведущие экономики мира предпринимают определенные шаги по сокращению выбросов в атмосферу парниковых газов, которые вызывают глобальное потепление. Первое международное соглашение по сокращению выбросов – Киотский протокол – было принято 11 декабря 1997 г. и вступило в силу 16 февраля 2005 г. В первый период действия протокола – с 2008-го по 2012 г. – 37 промышленно развитых стран и Европейское сообщество обязались добиться сокращения выбросов парниковых газов в среднем чуть более, чем на 5 %, по сравнению с уровнем 1990 г

Климатический саммит в Париже в декабре 2015 г. принял протокол, в котором намечены пути остановки глобального потепления за счет развития низко углеродной экономики и в перспективе – отказ от углеводородного топлива. Парижская конференция должна также помочь развитым странам собирать по 100 млрд долл. в год начиная с 2020 г. (частично через «Зеленый фонд» для помощи в борьбе с климатическими изменениями). На климатическом саммите некоторые страны отрицательно высказались по вопросам сокращения вредных выбросов в окружающую среду за счет постепенного отказа от углеводородов. О переориентации экономики на возобновляемые источники энергии и слышать не хотят в государствах Персидского залива и в Венесуэле. Против выступает и Индия, которая видит в сохранении своей нынешней модели залог экономического роста.

Парижское соглашение требует от каждой страны предоставить и постоянно обновлять стратегию низко- углеродного развития к 2050 г. К этому времени все государства обязаны достичь климатической нейтральности: выбросы должны равняться поглощению или абсорбции парниковых газов.

Однако, не достигнув за пять лет никакого результата (всем миром не смогли изменить температуру хотя бы на сотую долю градуса), вот уже опять в Шотландии, в Глазго, в ноябре 2021 г. состоялась новая «Конференция ООН» (СОР-26) на ту же тему.

На конференции в Глазго было 25 тысяч делегатов из 200 стран и около 120 глав государств. Несмотря на многочисленность участников всемирной конференции, люди во всём мире так до сих пор и не знают, почему происходит потепление или похолодание на Земле.

ГЛАВА 1. ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА КЛИМАТ

Климат на планете формируется под влиянием Солнца. Солнечное излучение нагревает земную поверхность неравномерно (в экваториальной области сильнее), из-за этого образуются движущиеся в определенном направлении ветры и морские течения. При повышении солнечной активности отмечаются потепления и геомагнитные бури. Естественными причинами климатических преобразований являются сдвиги планетарной орбиты, изменения геомагнитного поля, движения материковых и океанических плит, вулканического извержения. На протяжении всей истории планеты они влияли на климат, способствовали его циклическим колебаниям, называемым ледниковыми периодами и межледниковьями. Затем к естественным причинам преобразования климата добавились антропогенные, то е

Поскольку термин «глобальное потепление» подразумевает лишь приземную температуру воздуха, а изменения происходят во многих компонентах климатической системы, ученые теперь чаще используют термин «изменения климата».

Ученые выяснили, что климатическая обстановка в мире зависит от прямых и косвенных (не зависящие от человека) факторов, которые заключаются в следующем:

–космическое влияние;

– колебание интенсивности солнечного излучения;

–циклы Миланковича, минимум Маундера и др;

–влияние термохалинной циркуляции;

–извержение вулканов;

–парниковый эффект;

–антропогенная деятельность человека.

Климатическая система Земли и некоторые влияющие на нее факторы и взаимосвязи представлены на рис. 1.1.

Рис.1.1. Климатическая система Земли

Что из всего этого является основной причиной слишком быстрого современного потепления? Встречается множество научных публикаций, где берется какой-то отдельный фактор и приводятся доказательства того, что именно он и является сейчас основной причиной изменений климата. Поскольку факторов много, то и точек зрения, не совпадающих с наиболее общепринятой, встречается множество.

Естественных факторов, в комплексе влияющих на климат, может быть множество:

–циклические процессы в океане и изменения океанических течений;

–общая циркуляция атмосферы, содержание в ней парниковых газов, аэрозолей, озона;

–деятельность живых организмов, прежде всего растений;

–изменения ландшафтов и альбедо (отражающей способности) поверхности суши и океана;

–тектонические процессы;

–вулканическая активность;

–выбросы метана при сейсмической активности;

–водородная дегазация Земли;

–положение земного ядра (которое сейчас предположительно смещается в сторону Северного полюса);

–переполюсовка магнитного поля;

–наклон, прецессия и нутация земной оси, скорость вращения Земли, сезонные и суточные циклы;

–орбитальные циклы (эксцентриситет эллиптической орбиты Земли и ее искажение под влиянием других планет) и соответствующее расстояние между Землей и Солнцем;

–падение астероидов;

–солнечная активность;

–расстояние между Солнцем и барицентром Солнечной системы (которое сейчас предположительно уменьшается);

–галактические циклы, космические лучи и др

Главными трудностями в понимании причин климатических изменений являются:

–невозможность достаточно надежного учета положительных и отрицательных обратных климатических связей (облачно-радиационной обратной связи);

–выбросы в атмосферу большого количества метана и углекислого газа при таянии многолетней мерзлоты;

–изменений альбедо земной поверхности из-за таяния льдов или смены растительных сообществ;

–взаимодействий атмосферы и океана, соответствующей инерционности климатической системы и др.);

–отсутствие достоверных количественных оценок соотношений между вкладами природных и антропогенных факторов;

–большая пространственная неоднородность современных изменений климата и его межгодовая изменчивость;

–не изученность глобальных осцилляций приземной температуры воздуха с периодом около 65–70 лет и т.д.

1.1. Космическое влияние на климат

Увеличение (или уменьшение) средней температуры воды и воздуха на Земле вызвано прецессией, то есть астрономическим явлением, при котором изменяется угол наклона планеты по отношению к Солнцу.

При прецессии на Земле циклично меняются площади и время нагрева суши и воды лучами Солнца. Климат в переводе с древнегреческого языка в прямом смысле означает «наклон» – угол наклона поверхности Земли к лучам Солнца.

Потому как ещё более двух тысяч лет назад астрономы древнего Египта открыли явление прецессии, при котором ось Земли относительно наклона к Солнцу движется по кругу, рис.1.2.

Рис 1.2. Явление прецессии

Благодаря своему вращению вокруг оси Земля не успевает перегреваться и переохлаждаться, и потому на ней существует разнообразная жизнь. Чем больше Земля будет замедлять вращение, тем она будет больше раскачиваться и тем резче будут происходить перепады температуры (резче будет меняться погода).

Земля во вращении вокруг оси замедляет своё движение. Замедление – величина переменная и в настоящее время составляет на тысячу лет примерно. 0,1–1 секунду. Земля при затухающем вращении раскачивается, подставляя к Солнцу то одно, то другое место.

Какое значение имеет угол наклона лучей Солнца к Земле, понимает каждый, наблюдая цикличную смену времен года с зимы на лето и в обратную сторону во всем многообразии погодных перемен. Даже суточные изменения температуры зависят от высоты Солнца над горизонтом, не говоря уже о её глобальном изменении в течение года.

Всё изменение погоды на Земле всецело зависит от того, какое место Солнце занимает на небе (то есть каков угол наклона лучей Солнца к поверхности Земли). Полный цикл прецессии Земли представлен на рис 1.3

Рис.1.3. Полный цикл прецессии Земли

В прецессии Земли один полный оборот оси планеты по кругу (в 360 градусов) происходит за 25920 лет (за 72 года на 1 градус). Угол отклонения оси Земли (от условного центра) при раскачивании планеты составляет 23 градуса 27 минут.

Что такое 23 градуса широты на Земле? 1 градус широты (долготы) Земли равен 111,1 километра. Соответственно, 23 градуса и 27 минут – 2600 километров. а.

Угол между максимальным и минимальным наклоном Земли к Солнцу в прецессии планеты в два раза больше и составляет уже 46 градусов и 54 минуты – 5200 км.

И обратите внимание на то, что фактор наклона Земли к Солнцу будет действовать не один кратковременный период, как при ежегодной смене климата с зимы на лето, а влияние будет происходить тысячи лет. Многие, многие, многие годы постепенного разогрева или в обратную сторону движения планеты – похолодания.

Древние египтяне и греки называли полный круг прецессионного оборота и раскачивания планеты (25920 лет) большим годом Земли («Платоновский год»). Год как год, только более человеческой жизни – со всеми его глобальными изменениями климата.

Таким образом прецессия (изменение наклона Земли к лучам Солнца) на смену погоды оказывает важное, глобальное и цикличное влияние.

Общее количество тепла от Солнца на поверхность Земли приходит в течении большого Платоновского года неизменное. Но распределяется тепло (поглощается или отражается) на Земле в зависимости от угла наклона в прецессионном положения нашей планеты по-разному.

Суша от лучей Солнца больше впитывает тепла, а вода (морей и океанов) меньше. Когда в прецессии меняется наклон Земли, то меняются (увеличиваются или уменьшаются в процентных соотношениях) площади суши и воды, нагреваемые солнечными лучами, а от этого в общем меняется и средняя температура на Земле.

Когда Земля к Солнцу склоняется Северным полушарием, то сравнительно больше участков суши на Севере подвергаются нагреву лучами Солнца, а значит, и средняя температура планеты от этого увеличивается. Когда в прецессии наклон Земли к Солнцу идёт в обратную сторону, то нагреваемая площадь (северной) суши уменьшается, а увеличиваются площади нагрева воды в океанах в Южном полушарии. Вода же больше энергии солнечных лучей отражает, то есть (в целом) идёт процесс охлаждения планеты.

Знания по геологии говорят, что ледниковые периоды на Земле повторялись многократно, а последний ледниковый период закончился около 10–12 тысяч лет назад.

Интересные мысли о космическом влиянии на климат Земли, высказаны датским физиком Хенриком Свенсмарком и британским ученым Найджелом Колдером в книге«Леденящие звезды. Новая теория глобальных изменений климата», 2007 г.

«Заряженные частицы вылетают из взорвавшихся звезд, словно атомные пули, и пробивают земную атмосферу. Редкие изотопы, получающиеся в результате ядерных реакций в верхних слоях атмосферы. в реакциях с азотом, входящим в состав воздуха, образуется радиоактивный углерод, или углерод-14, Колебания радиоактивного углерода…» свидетельствуют о переменах «…в солнечном настроении…». Проанализировав взаимодействие космических лучей с атмосферой Земли, Свенсмарк и Колдер высказали мысль, что космические лучи напрямую участвуют в преобразованиях климата и регулируют состояние облачного покрова планеты.

Изменения содержания углерода-14 в атмосфере, определяемые по кольцам деревьев за последние 400 лет, представлены на рис.1.4. Он является одним из природных радиоактивных изотопов. Углерод-14 образуется в верхних слояхтропосферы и стратосфере в результате поглощения атомами азота-14 тепловых нейтронов, которые в свою очередь являются результатом взаимодействия космических лучей и вещества атмосферы. На рис.1.4 хорошо видны эффекты солнечной модуляции, особенно глобальных солнечных минимумов. Для сопоставления приведена нормализованная кривая числа исторических сообщений о наблюдавшихся полярных сияниях

Рис. 1.4. Изменения содержания углерода-14% в атмосфере по кольцам деревьев за последние 400 лет

Схема космических лучей и изменение плотности облачного покрова в атмосфере Земли, представлена на рис.1.5.

Рис.1.5. Космические лучи и изменение плотности облачного покрова в атмосфере Земли.

Схема, иллюстрирующая образование радиоуглерода при воздействии космических лучей на атмосферу Земли и его захоронение в органических остатка, представлена на рис. 1.4.

Солнечный экран, мешающий солнечной инсоляции, формируется из метеоритной пыли, вулканических выбросов, которые иногда достигают высоты 70 км, пыльные бури, которые могут поднимать пыль в воздух до 7 км и дым пожаров, представлен на рис.1.6. Эти частицы в совокупности блокируют поток солнечной энергии. Схемы, приведенные на рис 1.5-1.7, взяты из журнала “Археология и геоэкология”. Малый ледниковый период, часть 1. Космические и глобальные и метеорологические аспекты, автор К.Г. Леви.

Рис.1.6. Образование радиоуглерода при воздействии космических лучей на атмосферу Земли и его захоронение в органических остатках

Опубликованы исследования, посвящены галактическому излучению, его преобразованию и дают представление о том, что огромное количество солнечных и космических лучей летят отовсюду.

Солнце создает межпланетное магнитное поле, которое защищает все планеты солнечной системы от внешнего воздействия, но и само солнце этому воздействию подвержено. Когда эти космические лучи проникают в атмосферу, они начинают взаимодействовать с атомами атмосферных газов и распадаются на более мелкие лучи.

Рис.1.7. Структура нижней части атмосферы Земли и факторы их замутнения

Особенно интересны нейтроны, их измеряют только в двух регионах: это в обсерватории в Москве и в обсерватории в Оулу, Финляндия. Увеличение потоков нейтронов приводит к увеличению плотности облачности, а облачность играет двоякую роль. С одной стороны, эти газы ионизируются и становятся концентраторами для формирования пузырьков воды в нижнем ярусе облачности (всего их три). Самый нижний нас больше всего интересует, так как эта высота примерно 2000-2500 м, он для нас по ощущениям доходит.

Получается, что Земля, с одной стороны, охлаждается, потому что не получает должной инсоляции из-за высокой плотности облаков и, с другой стороны, одновременно получает большое количество влаги, пресной воды. Пресная вода очень плохо “дружит” с океанской водой, потому что последняя более плотная и более энергоемкая. Она нагревается и держит тепло, а пресная вода очень быстро остывает. Причем, когда говорят о глобальных потеплениях и глобальных похолоданиях, как правило, похолоданию предшествует потепление. Вот это потепление заставляет таять те ледники, которые лежат на полярных шапках и горных массивах и увеличивают сброс пресной воды в океан, слой пресной воды нарастать начинает, она остывает очень быстро и при недостатке инсоляции начинают снова формироваться ледники. Поэтому ледовый покров в Арктике и в Антарктике подвержен именно таким изменениям. А они, фактически, диктуют климат на Земле”.

1.2. Колебание интенсивности солнечного излучения

Солнце является основным источником тепла в климатической системе. Солнечная энергия, превращённая на поверхности Земли в тепло, является неотъемлемой составляющей, формирующей земной климат. Без света Солнца, невозможно было бы и образование пригодных для жизни условий, и конечно, небесное светило влияет на все процессы, происходящие на живой планете. В аспекте очень долгого периода, сейчас Солнце стало ярче и дает гораздо больше тепла. Такой долгий процесс тоже влияет на Землю. Если верить исследователям, то на раннем этапе формирования жизни на Земле, Солнце было настолько неактивным, что вода находилась в состоянии льда. Даже в короткие временные отрезки можно проследить изменение активности светила. К примеру, в начале прошлого века было замечено потепление, что связано с кратковременной активностью Солнца. Влияние звезды на атмосферу Земли, полностью не изучено.