Что мы знаем об изменении климата Земли?

Концентрация СО2

Со второй половины двадцатого века человечество стало проявлять повышенный интерес к проблеме изменения климата. В 1988 году была создана Межправительственная группа экспертов по изменению климата (МГЭИК), а в 1992 году в Нью-Йорке была принята Рамочная конвенция ООН об изменении климата.

В декабре 1995 года МГЭИК в своем втором оценочном докладе призвала все страны мира принять эффективные меры по сохранению глобального климата, а в декабре 1997 года на Третьей конференции сторон РКИК ООН был принят Киотский протокол. В марте 1998 года Протокол был представлен для подписания в штаб-квартире ООН. К маю 2003 года Киотский протокол ратифицировала 121 страна, а в феврале 2005 года к ним присоединилась и Россия.

Содержание:

  1. Температурная история Земли
  2. Спорная наука
  3. Значение «консенсуса» в климатологической науке
  4. Общая картина потепления мира
  5. Развивающийся консенсус в отношении того, кто или что является автором потепления
  6. Краткое подведение итогов

Вот несколько цитат из «Резюме для политиков» (Summary for Policymakers — SPM), представленных в третьем оценочном докладе рабочей группы МГЭИК, 2001 г.:

• Климат Земли явно изменился как в глобальном, так и в региональном масштабе по сравнению с доиндустриальной эпохой, причем часть изменений вызвана деятельностью человека.

• В глобальном масштабе весьма вероятно, что 1990-е годы были самым теплым десятилетием, а 1998 год — самым теплым годом за всю историю наблюдений с 1861 г. по 2000 г.

• Новый анализ данных по Северному полушарию показывает, что повышение температуры в XX веке, вероятно, было самым большим за последние 1000 лет. Также вероятно, что […] 1990-е годы были самым теплым десятилетием, а 1998 год — самым теплым годом [тысячелетия].

• В свете новых данных и с учетом остающихся неопределенностей, большая часть наблюдаемого потепления за последние 50 лет, скорее всего, была вызвана увеличением концентрации парниковых газов.

Общая цель данной статьи — рассмотреть научные данные, подтверждающие эти выводы. Например, насколько ученые уверены в том, что Земля действительно нагревается? Что означают такие термины, как «весьма вероятно» и «вероятно»? И откуда мы знаем, что рекордное тепло последних десятилетий — это не просто естественные колебания температуры Земли, мало связанные с деятельностью человека, если вообще связаны?

Как вы увидите, «фоновый шум» естественного колебания температур Земли делает не только трудным, но и весьма спорным установление существования «значительной» тенденции глобального потепления — такой, которая может быть вызвана повышением уровня парниковых газов. Работы, которые бросают вызов общепринятому взгляду на этот вопрос, воплощенному в выводах МГЭИК, обычно цитируются теми, кто по-прежнему скептически относится к связи между изменением климата и деятельностью человека. Далее мы остановимся на том, что известно о колебаниях температуры Земли в прошлом. (Данная статья является продолжением статьи Парниковый эффект и глобальное изменение климата)

1 Температурная история Земли

Чтобы рассмотреть температурные данные, представленные МГЭИК, мы начнем с многолетней геологической истории глобальной средней температуры поверхности Земли — GMST (Earth’s global mean surface temperature).

1.1 Многолетние климатические ритмы

Фиксация температур, основанная на измерениях температуры с помощью термометров насчитывает всего 150 лет или около того. Температуры более отдаленного периода времени пытаются реконструировать на основе различных косвенных данных. К ним относятся исторические документы, а также природные архивы чувствительных к климату явлений, таких как рост или отступление ледников, кольца деревьев, кораллы, отложения и ледяные керны (см. вставку 1).

В целом, чем дальше в прошлое, тем более скудными и неточными становятся данные. Тем не менее, оказалось возможным создать достаточно надежную реконструкцию того, как изменялась глобальная температура на протяжении большей части истории Земли; это известно как палеоклиматическая летопись (от греческого palaios — «древний»).

Спил дерева
Рис. 1. Раскрытие секретов климата прошлого. Каждый год растущее дерево производит слой новых клеток под корой. Если срубить дерево и осмотреть ствол, то картина роста из года в год будет выглядеть как серия концентрических колец.

Вставка 1  Косвенные данные: способы реконструкции климата прошлого

    Люди веками фиксировали колебания климата и их влияние на человеческую деятельность, поэтому археологические находки и исторические документы (дневники, судовые журналы и т.д.) являются ценными, хотя и несколько отрывочными источниками климатической информации. Кроме того, разнообразные методы — от определения типа цветочной пыльцы в озерных отложениях до анализа соотношения изотопов в древнем льду — позволяют получить богатую, хотя иногда и неоднозначную информацию о прошлом климате.

   
 Например, дендроклиматология зависит от того факта, что деревья во многих частях света имеют годичные кольца роста (рис. 1). Рост в каждом году (толщина и/или плотность кольца) зависит от местных условий температуры и влажности, создавая уникальную запись, которая затем может быть сопоставлена с записями других деревьев для получения более точной информации. По годичным кольцам можно проследить историю дерева за последние 500-700 лет. В некоторых случаях, благодаря сохранению ископаемых деревьев, удалось воссоздать записи давностью 11000 лет.

    Подобным образом появляются ежегодные полосы у кораллов, которые также могут дать информацию о температуре морской поверхности, уровне моря и других состояниях океана в прошлом.

    Многослойные отложения на дне озер и океанов — еще один богатый источник. Типы цветочной пыльцы, содержащиеся в озерных отложениях, свидетельствуют о смене растительного покрова и, таким образом, дают косвенную информацию о температуре и влажности. Информация может здесь храниться 100 000 летней давности. В морских отложениях анализ микроскопических органических остатков может дать данные о температуре и солености морской воды, атмосферном CO2 и океанической циркуляции.

    Менее распространенные отложения крупных останков могут указывать на разрушение ледяных щитов и тающие айсберги. Морские отложения дают информацию о периоде времени от 20 000 лет до 180 миллионов лет назад.

    Наконец, богатую информацию дают длинные ледяные керны, полученные из ледяных щитов Гренландии и Антарктики. Например, температуру в прошлом можно определить с помощью анализа изотопов кислорода. 99,75% кислорода на Земле — это изотоп  16О; большая часть остального –  18O (напомним, что верхний индекс означает массовое число ядра — сумму протонов и нейтронов). Поскольку молекулы воды, содержащие различные изотопы (т.е. H216O и H218O), имеют немного разные физические свойства, оказывается, что соотношение 18O/16O во льду, сформированном на суше, зависит от температуры окружающей среды в то время, когда образовывался лед.

    Таким образом, колебания соотношения изотопов кислорода в ледяном керне позволяют судить о температурных изменениях во времени (см. рис. 2). В кернах также содержатся атмосферные осадки, такие как пыль, переносимая ветром, вулканический пепел, пыльца растений и др., а также пузырьки воздуха.

Изменения температур
Рис. 2 Изменения температуры за последние 400 000 лет, реконструированные по керну льда на полярной станции Восток, — самой длинной на сегодняшний день непрерывной записи ледяного керна.

Эти данные говорят нам, например, о том, что Земля вступила в самый последний сравнительно холодный период своей истории (известный как плейстоценовый ледниковый период) около 2,6 миллионов лет назад. В геологическом масштабе времени такие ледниковые периоды относительно редки и составляют всего 2-3 % истории нашей планеты. Характерная особенность нынешнего периода (и нет оснований полагать, что он закончился) видна на рисунке 2.

Ледяной керн со станции «Восток», пробуренный в Антарктиде, дает температурную запись, которая насчитывает несколько сотен тысяч лет. Начиная примерно с 10000 лет назад, он рассказывает историю нестабильного климата, колеблющегося между короткими теплыми межледниковыми периодами и более продолжительными холодными ледниковыми периодами примерно каждые 100 000 лет — при этом глобальные температуры менялись на 5-8 °C, перемежаясь гораздо более кратковременными температурными колебаниями.

В отличие от этого, глобальные температуры за последние 10 000 лет или около того, по-видимому, были гораздо менее изменчивыми, колеблясь не более чем на один-два градуса. Короче говоря, межледниковый период, в котором мы живем, известный как голоцен, судя по имеющимся данным, обеспечил самый длительный период относительно стабильного глобального климата по крайней мере за последние 400 000 лет. И, наверно, не случайно, что именно в это время многие человеческие общества стали развивать сельское хозяйство и произошло зарождение современных цивилизаций.

Теперь перейдем к более недавнему прошлому — периоду, когда рост численности населения и наступление индустриальной эпохи начали оказывать влияние на состав атмосферы.

1.2 Изменения температуры за последнее тысячелетие

Одно из наиболее интересных изображений, приведенных в третьем докладе МГЭИК показано (в адаптированной форме) на рисунке 3. Давайте рассмотрим каждое изображение более подробно.

Приземная температура
Рисунок 3. Изменения средней приземной температуры: (а) в глобальном масштабе за период 1860-2000 годов; (б) в Северном полушарии за последние 1000 лет. В обоих случаях данные представлены в виде «отклонений» от среднего температурного значения за определенный 30-летний период (здесь 1961-1990 гг.). Эти графики широко используются климатологами. В (а) полосы погрешностей привязаны к значениям для каждого отдельного года и не всегда совпадают со «сглаженной» кривой (черная линия). (Источник: IPCC, 2001a.)

На рисунке 3a сразу же бросаются в глаза заметные колебания глобальной температуры от года к году. Кроме того, усреднение, в результате которого была получена сглаженная кривая, выявляет значительную изменчивость и за десятилетние периоды. Однако на фоне этого «фонового шума» очевидно общее потепление за последние 140 лет.

Кривая на рисунке 3a начинается примерно на 0,40 °C ниже среднего климатологического значения, а заканчивается примерно на 0,35 °C выше него. Поэтому общее потепление составляет примерно {0,35+0,40}°C = 0,75 °C.

Уместно спросить о погрешностях в инструментальных данных, на которые указывают полосы ошибок, привязанные к годовым данным. На практике это сложное и трудоемкое дело – статистически обобщать наблюдения за погодой (будь то на суше или на море) со всего мира в средние глобальные показатели и, следовательно, построить такой климатологический временной ряд, как показано на рисунке 3a. Погрешности могут возникать по разным причинам:

1. Погрешность выборки. Даже сегодня наземные метеостанции, как правило, сосредоточены в густонаселенных регионах промышленно развитого мира (рисунок 4). Более отдаленные районы и обширные части океана часто плохо поддаются мониторингу – что было более характерно для прошлого. Например, до недавнего времени большинство морских наблюдений проводилось «попутными судами» (суда, на которых ведутся океанографические исследования во время обычных рейсов). Неравномерный пространственный охват «отбирает образцы» температуры Земли также неравномерно. А поскольку пространственный охват меняется со временем, в записи могут вкрасться ложные факты.

2. Достоверность данных. Очевидные ошибки в записях с определенной станции могут быть результатом какого-либо локального воздействия. Изменения в применяемых приборах или времени наблюдений, в местоположении — все это может повлиять на надежность данных. Важным примером здесь является ложное потепление, связанное с ростом городов и поселков вокруг (или вблизи) метеостанции — так называемый «эффект городского теплового острова».

ВМО сегодня
Рис. 4. Сегодня ВМО (Всемирная метеорологическая организация) следит за свободным международным обменом метеорологическими данными, а также содействует проведению надлежащих наблюдений с помощью всемирной сети наземных и морских станций мониторинга, включая пришвартованные буи и стационарные платформы в море (например, нефтяные вышки). На карте показано распределение этих различных наземных станций.

Рисунок 3a является результатом кропотливой работы по проверке имеющихся данных (как наземных, так и морских) — с применением поправок, где это возможно, или просто отбрасыванием ненадежных данных — и последующей оценкой и количественным определением погрешности в окончательных глобальных средних значениях. Таким образом, верхняя (или нижняя) часть каждой оранжевой полоски представляет собой наилучшую оценку реконструированной температуры каждого года. Полосы ошибок представляют 95% доверительный интервал; т.е. существует 95% вероятность того, что значение «рисунка» лежит в пределах этого диапазона (см. вставку 2).

Вставка 2 Меры неопределенности

    Вероятностные утверждения основаны на «формальном» статистическом анализе данных наблюдений (например, температурных измерений, которые используются для оценки GMST). В тех случаях, когда ученые МГЭИК не могли оценить и количественно выразить неопределенность своих выводов, они использовали формулировку «вероятность», первоначально предложенную учеными-климатологами Р. Моссом и С. Шнайдером.

    То есть уровень уверенности в каждом выводе оценивается по шкале доверия, качественно от очень низкого до очень высокого и, где это возможно, количественно от исключительно маловероятного до практически определенного (определяется на основе статистического анализа и экспертных оценок).

    Это довольно незнакомая территория для большинства ученых, но она отражает «политически значимый» контекст, в котором работает МГЭИК. Выглядит это следующим образом:

    а) Virtually certain — практически с полной уверенностью: вероятность того, что заключение или вывод верны, превышает 99%.

    б) Extremely likely – крайне вероятно: вероятность 95-99%

    в) Very likely — весьма вероятно: 90-95%

    г) Likely — вероятно: вероятность 66-90%

    д) More likely than not — скорее всего верно: вероятность 50-66%

   е) About as likely as not – практически маловероятно: вероятность 33-50%

    ж) Unlikely – маловероятно: вероятность 10-33%

    з) Very unlikely – очень маловероятно: вероятность 5-10%

    и) Extremely unlikely — крайне маловероятно: вероятность 1-5%

   к) Exceptionally unlikely — исключительно маловероятно: вероятность менее 1%.

  Применив стандартный статистический метод МГЭИК пришла к выводу (IPCC, 2001a): «За XX век увеличение GMST составило 0,6 ± 0,2 °C».

Усредненная за все столетие, эта оценка означает скорость потепления 0,06 °C в десятилетие. Однако сглаженная кривая на рисунке 3a наглядно показывает, что было два периода устойчивого потепления и два периода, когда GMST колебалась без какой-либо общей тенденции к потеплению или охлаждению. Решение о том, где заканчиваются колебания и начинается потепление, открыто для дискуссий. Вердикт МГЭИК? Большая часть потепления произошла в периоды с 1910 по 1945 год и с 1976 года. Скорость потепления в оба периода составляет около 0,15°C за десятилетие, что более чем в два раза превышает средний показатель за столетие.

В региональном масштабе последнее потепление было почти глобальным (т.е. происходило почти везде), но наиболее заметным оно было на континентах в средних и высоких широтах Северного полушария.

Есть и несколько заметных «горячих точек», особенно в самых холодных регионах крайнего севера Арктики. В течение последних нескольких десятилетий отдельные районы Сибири, Аляски и Канады прогревались гораздо быстрее, чем в среднем по миру. Например, в Пойнт-Барроу, Аляска, среднегодовая температура за последние 30 лет повысилась на 2,3 °C. Между тем, на другом конце планеты, на Антарктическом полуострове с 1950 года потепление составило около 2,5 °C; средняя зимняя температура выросла почти на 5 °C.

В первые годы XXI века нет никаких признаков того, что глобальная температура пошла на спад. На момент написания статьи (2006 год) 2002, 2003 и 2004 годы были соответственно вторым, третьим и четвертым самыми теплыми годами в инструментальной летописи. Действительно, все десять самых теплых лет произошли с 1990 года.

Запись косвенных данных за прошедшее тысячелетие

Чтобы установить, является ли потепление XX века необычным, нам необходимо рассмотреть его в контексте более долгосрочной изменчивости климата в течение голоцена. Из-за нехватки косвенных данных из Южного полушария, МГЭИК сосредоточилась на рассмотрении ряда реконструкций средней температуры поверхности для Северного полушария, а не для всего земного шара.

Рисунок 3b — это запись, которую они одобрили как наиболее надежное руководство к тому, как менялась температура, усредненная по всему полушарию, в течение последних 1000 лет. Как и инструментальная запись (показана красным цветом), запись косвенных данных включает годовые данные и сглаженную кривую, которая выявляет изменчивость за несколько десятилетий. Серая область — это 95% доверительный интервал годовых данных. Обратите внимание, что неопределенность намного больше, чем для периода, охватываемого инструментальной записью, и увеличивается дальше в прошлое.

Вот формулировка, к которой пришла МГЭИК (IPCC, 2001a):

«Долгосрочная тенденция в полушарии лучше всего описывается как умеренное и нерегулярное похолодание с 1000 года н.э. до примерно 1850-1900 годов, за которым последовало резкое потепление в XX веке».

Это описание и данные, на которых оно основано, опровергают широко распространенное мнение о том, что северное полушарие пережило «средневековый теплый период» (приблизительно с XI по XIV века) — когда, например, виноградники процветали в южной Британии, а викинги колонизировали Гренландию — за которым последовал «малый ледниковый период», продолжавшийся до XIX века (рис. 5); айсберги стали обычным явлением у берегов Норвегии, ледяные ярмарки иногда проводились в Лондоне зимой на замерзшей Темзе, а наступающие горные ледники разрушали целые деревни в Альпах.

Брейгель. Охотники
Рис. 5 «Охотники на снегу», пейзаж, написанный Питером Брейгелем Старшим в феврале 1565 года, во время первой из великих зим за последующие 200 лет. Похоже, что это был самый суровый период Малого ледникового периода в Европе.

Несомненно, на землях, граничащих с северной частью Северной Атлантики (Северная Америка, Исландия, Гренландия и Северная Европа), в средние века наблюдались более благоприятные климатические условия, а затем в течение нескольких столетий в целом установилась более холодная погода, чем сейчас. Эти изменения климата часто были ярко выраженными, но не всегда происходили в одно и то же время в разных регионах. В результате, когда условия усредняются по всему полушарию, эти изменения уже не кажутся исключительными.

Другими словами, современные данные не подтверждают синхронные периоды аномального потепления или похолодания по всему полушарию в этот период времени. Такие периоды, по-видимому, были в основном региональным явлением, и считается, что они были связаны с изменениями в состоянии системы атмосфера-океан, в основном расположенной в северной части Северной Атлантики. Подобные природные колебания происходят практически все время. Они могут оказывать глубокое влияние на климат в местных или региональных масштабах, но их влияние на средние температуры в полушарии или на глобальном уровне значительно слабее.

сэр Джон Т. Хоутон, график МГЭИК
Сопредседатель МГЭИК WG1 сэр Джон Т. Хоутон показывает график МГЭИК «Хоккейная клюшка» на конференции по климату в 2005 году

Форму, имеющую сглаженную кривую на рисунке 3b, окрестили «хоккейной клюшкой», особенно в США. Ее значение заключается в том, что потепление за последние несколько десятилетий кажется беспрецедентным для этого 1000-летнего периода; т.е. оно превышает диапазон естественной изменчивости и превышает неопределенность в записи косвенных данных (на 95% доверительном уровне).

Учитывая, что в SPM выверяется каждая точка и запятая, это все равно довольно сильный вывод — тем более, что впервые МГЭИК рассматривает потепление конца XX века в контексте изменений в тысячелетнем масштабе. Обнаружение «сигнала» потепления над «шумом» естественной изменчивости не доказывает, что вероятной причиной является деятельность человека, но это был первый значительный шаг в этом процессе. Как следствие, это имеет важное политическое значение.

2 Спорная наука

В таких сложных вопросах, как глобальное изменение климата, у ученых есть много возможностей оспорить выводы своих коллег. Они могут не соглашаться с процедурами сбора данных, полнотой или охватом данных, способами анализа и интерпретации данных и, наконец, с выводами. Предположения, которые формируют конкретное исследование и определяют тип вопросов, которые будут заданы, могут быть не менее спорными, чем качество собранных данных.

Такие споры, конечно, не уникальны для климатологии. Отчасти подпитываемые вполне человеческими факторами, такими как желание защитить свою репутацию, конкурентная борьба за финансирование и т.д., оживленные дебаты являются жизненной силой науки; они помогают стимулировать дальнейшие исследования и инновации.

Однако в научных областях, где общество испытывает острую озабоченность, в игру вступают факторы, выходящие за рамки обычных научных дебатов. Ученые, как правило, знают о потенциальных политических последствиях своих исследований и могут формировать свою работу соответствующим образом. Часто такие исследования стимулируются или финансируются организациями, заинтересованными в результатах политических дебатов.

В свою очередь, группы интересов и политические деятели склонны применять подход «pick n’mix» («собирай и смешивай») к имеющимся научным данным, продвигая исследования, которые подкрепляют их существующие аргументы и убеждения, и игнорируя или критикуя не устраивающие их результаты. Кроме того, влияние отдельных ученых иногда в большей степени обусловлено их приближенностью к лицам, принимающим решения, или средствам массовой информации, чем надежностью их знаний.

Короче говоря, наука, связанная с такими чувствительными к политике областями, как изменение климата, почти всегда будет вызывать жаркие споры, а споры внутри научного сообщества будут широко освещаться в СМИ. В начале этого века реконструкция «хоккейной клюшки» (рис. 3b, впервые опубликованная профессором Майклом Манном и его коллегами в журнале Nature в 1998 году) стала объектом продолжительных (а порой и яростных) нападок, получивших широкий общественный резонанс в США. В этом нет ничего удивительного.

Это сильное заявление — и для некоторых оно стало символом того, что мы делаем с климатом. В равной степени мы должны иметь в виду политическую обстановку того времени

Вскоре после вступления в должность в 2001 году президент Джордж Буш-младший вывел США из Киотского протокола на том основании, что это, дескать, нанесет ущерб экономике США. Учитывая связь между ископаемым топливом, выбросами CO2 и экономической деятельностью, это была обоснованная озабоченность. Она вполне могла разделяться (в частном порядке) и другими мировыми лидерами.

Отказ от этого знакового соглашения по ограничению выбросов CO2 промышленно развитыми странами дал старт администрации Буша рассматривать в негативном свете любое обязательное сокращение выбросов CO2 и позволил усилить влияние скептического научного мнения о глобальном потеплении — либо напрямую (рисунок 6), либо через деятельность различных лоббистских групп, поддерживаемых бизнесом.

Статья
Рис. 6. В сентябре 2003 года газета The Observer сообщила о том, что чиновники Белого дома пытались вмешаться в отчет Агентства по охране окружающей среды США (EPA), чтобы принизить значение того факта, что изменение климата является серьезной проблемой.

3 Значение «консенсуса» в климатологической науке

Дебаты по поводу реконструкции «хоккейной клюшки» продолжаются. В этой и других спорных областях естественно, что ученые, не являющиеся членами МГЭИК, должны внимательно изучать ее оценки и продолжать задавать вопросы о ее выводах. Естественно, важно учитывать утверждения, противоречащие основной точке зрения, но, однако, необходимо помнить, что за настойчивым продвижением таких утверждений вполне может стоять политика.

Например, в США Конгресс отказался ратифицировать Киотский протокол еще до прихода к власти администрации Буша. Считается, что важную роль в принятии этого решения сыграла продолжительная кампания, подчеркивающая спорность научных данных, проводимая печально известной и ныне практически прекратившей свое существование Глобальной Климатической Коалицией (Global Climate Coalition) (неправительственной организацией, состоящей из нескольких крупных транснациональных компаний, добывающих ископаемое топливо).

В задачи МГЭИК входит анализ и оценка существующей литературы, относящейся ко многим научным, техническим и социально-экономическим аспектам антропогенного изменения климата. Эта огромная междисциплинарная задача зависит от совместной работы тысяч ученых — значительной части академического сообщества, занимающегося исследованиями, связанными с изменением климата. По мнению ученых-климатологов Стивена Генри Шнайдера и Тамсин Эдвардс:

«Будучи гибридным научно-политическим органом, МГЭИК должна поддерживать авторитет и доверие по отношению к двум довольно разным сообществам: ученым, составляющим ее основной состав, и сообществу глобальной климатической политики […] Правила МГЭИК предусматривают целый ряд методов, призванных обеспечить включение в ее отчеты наилучшие имеющиеся научные знания и справедливую и точную трактовку этих знаний. Главным из них является принцип экспертной оценки, традиционно являющийся одним из наиболее важных средств защиты от предвзятости и ошибок в науке» (2001 г.).

Что касается экспертной оценки научной литературы, то ученые пишут статьи (работы) и направляют их в специализированные журналы. Редактор журнала отправляет статью нескольким рецензентам, все из которых являются экспертами в соответствующих областях науки. Рецензенты, как правило, могут выбрать одну из трех рекомендаций: принять, отклонить или принять после внесения определенных поправок. Третий вариант («пересмотреть и повторно представить») является наиболее распространенным. Этот процесс обычно повторяется несколько раз, с несколькими раундами пересмотра, до тех пор, пока не будет достигнут приемлемый компромисс.

Это подчеркивает одну из существующих проблем рецензирования: разные рецензенты могут прийти к радикально разным выводам о достоинствах и недостатках конкретной работы. Некоторые специалисты считают это фундаментальным недостатком всей системы. Другие приходят к выводу, что большинство разногласий между рецензентами, вероятно, является результатом «реальных и законных разногласий между экспертами по поводу того, чем является или должна быть хорошая наука».

Как мы уже говорили ранее, разногласия полезны; они двигают науку вперед. Но, как отмечают Т.Эдвардс и С.Г.Шнайдер:

[…] «Если экспертные оценки слишком сильно различаются, чтобы обеспечить отсеивание плохой науки от хорошей, почему тогда экспертная оценка так важна? […] Мы считаем, что экспертная оценка должна рассматриваться как [иногда ошибочный] человеческий процесс, основными функциями которого являются повышение качества научной работы, поддержание подотчетности внутри и вне научного сообщества, а также создание научного сообщества, разделяющего основные принципы и убеждения, даже если они не совпадают в деталях.» […]

Такой взгляд на то, для чего «нужна» экспертная оценка, напрямую связан с ее ролью в работе МГЭИК. Напомним, что отчеты МГЭИК — это не «голая» наука, а оценка состояния дел в данной области, основанная на критическом анализе существующих работ. Тем не менее, документы МГЭИК подвергаются собственному процессу экспертной оценки.

Этот процесс является более открытым и всеобъемлющим, чем большинство других процессов экспертных оценок, с привлечением неспециалистов (правительственных советников, лоббистских групп бизнеса и т.д.), а также научных экспертов. Как правило, в процессе прохождения каждого документа через несколько вариантов в него вносятся сотни и даже тысячи изменений.

Этот исчерпывающий процесс сыграл важную роль в достижении широкого научного консенсуса относительно причин и последствий недавнего изменения климата, а также в обеспечении доверия к отчетам МГЭИК.

В настоящее время большинство ведущих мировых исследователей климата так или иначе участвуют в этом процессе — в качестве авторов или рецензентов, или потому, что их работы используются и цитируются. С годами к этой работе были привлечены и некоторые из наиболее откровенных научных скептиков, так что их взгляды теперь представлены в процессе, который в конечном итоге приводит к консенсусу относительно «текущего состояния знаний».

По сути, МГЭИК стала голосом экспертного сообщества климатологов и теперь рассматривается как авторитет большинством (если не всеми!) правительств во всем мире. Ее оценки являются основной движущей силой международной климатической политики.

Тем не менее, есть критики, которые утверждают, что само понятие «консенсус в науке» — это нонсенс, обычно ссылаясь на тех гигантов прошлого (например, Галилея, Эйнштейна), которые бросили вызов научным догмам того времени и произвели революцию в науке. Если споры и активные дебаты являются движущей силой науки, то «консенсус», по мнению таких критиков, выступает ее похоронным звоном и глубоко антинаучным аргументом.

Контраргумент заключается в том, что консенсус МГЭИК не является некой непререкаемой «истиной». Это просто честное представление текущего общего мнения экспертного научного сообщества, основанного на имеющихся доказательствах и подлежащего пересмотру с течением времени. За публичным, согласованным с правительством и тщательно разработанным фасадом этого консенсуса скрывается много запутанной и сомнительной науки.

В основной части каждого отчета описываются области разногласий, предостережения по поводу элементов неопределенности и т.д. Нет смысла делать вид, что элементов неопределенности нет. Как было сказано в начале, в такой сложной области, как изменение климата, неопределенность неизбежна.

Более того, текущие исследования могут помочь уменьшить неопределенность в некоторых областях и в то же время обнаружить новые источники неопределенности в других местах. Мы уже столкнулись с одним примером — растущим пониманием сложных климатических последствиях тропосферных аэрозолей — и, несомненно, в ближайшие годы обнаружится еще много других.

Возвращаясь к первоначальной теме данного раздела, следует отметить, что немногие исследователи основывают свое беспокойство по поводу накопления CO2 в атмосфере на недавней истории температуры Земли. Скорее, оно коренится в том, что можно назвать «неумолимой логикой» физики парникового эффекта, и подпитывается резким ростом концентрации парниковых газов за последние 200 лет. С другой стороны, нет сомнений в том, что рекордное тепло 1980-х и 1990-х годов придало предупреждениям о «парниковой проблеме» ту популярность, которой они ранее не имели.

Вопрос

     Теория о том, что мы движемся к очередному «ледниковому периоду», была весьма актуальной и научно обоснованной в 1970-х годах. Действительно, это было одной из проблем, стоявших на повестке дня первой Всемирной конференции по климату, наряду с перспективой парникового потепления. Вот несколько цитат, которые дают представление о том, как эта проблема была представлена в то время:

     «Угроза нового ледникового периода теперь должна стоять в одном ряду с ядерной войной как вероятный источник массовой гибели и страданий для человечества».

           (Найджел Колдер, книга «Международная дикая природа», июль 1975 г.)

      «Это похолодание уже привело к гибели сотен тысяч людей. Если оно продолжится и не будут приняты решительные меры, оно вызовет мировой голод, мировой хаос и мировую войну, и все это может произойти до 2000 года».

           (Лоуэлл Понте, «Охлаждение», 1976)

      (a) Вернитесь к рисунку 3a. Можете ли вы предположить, почему в то время идея о том, что мир движется к похолоданию, была так популярна?

      (b) Какие средства используются в приведенных выше цитатах для того, чтобы передать последствия «глобального похолодания»?

      (c) В 1970-х годах некоторые ученые утверждали, что похолодание было вызвано расширением промышленной деятельности. Как вы думаете, на чем основывалось это предположение?

      (d) Какие полезные уроки, имеющие отношение к нынешним дебатам о глобальном потеплении, можно извлечь из этого случая?

Ответ

      (a) Если закрыть правую часть рисунка 3a, то можно легко понять, как небольшое похолодание в послевоенные годы (скажем, с начала 1940-х до середины 1970-х годов) можно интерпретировать как свидетельство того, что, возможно, наметилась долгосрочная тенденция к снижению глобальной температуры.

      В действительности, похолодание в этот период было сильнее в Северном полушарии, и особенно заметным в хорошо наблюдаемых регионах вокруг Северной Атлантики. Это северное похолодание в некоторой степени компенсировалось небольшим потеплением в Южном полушарии, но это стало очевидным только с получением первых надежных записей глобальной температуры (т.е. GMST) в середине 1980-х годов.

      (b) Используемая манера изложения, язык вызывают образы смерти, гибели и мрака, что еще более усиливается ссылкой на самый глубокий страх времен «холодной войны» — угрозу ядерной войны. Действительно, средства, использованные в этих цитатах, поразительно похожи на те, которые иногда используются сегодня для передачи последствий глобального потепления. Вспомните, например, образ «мира, раздираемого водными войнами, голодом и анархией» в недавнем докладе Пентагона, а также ссылки на «угрозу терроризма» сэра Дэвида Кинга и премьер-министра Тувалу.

      (c) Наиболее вероятной причиной воздействия на охлаждение в результате расширения промышленной деятельности является большое количество твердых частиц (сульфатных и углеродистых аэрозолей), выбрасываемых при сжигании ископаемого топлива, особенно угля.

      (d) Принимая во внимание очевидную, но относительно краткосрочную тенденцию к повышению глобальной температуры, нам следует остерегаться поспешных выводов — как о значении этой тенденции (т.е. ее необходимо рассматривать в долгосрочном контексте), так и о лежащей в ее основе причине или причинах.

      Стоит отметить, что этот момент будет и дальше преследовать климатическое научное сообщество. В последующие годы он часто использовался для того, чтобы поставить под сомнение достоверность климатологии и формирующегося консенсуса в отношении того, что парниковое потепление рано или поздно окажется основным фактором будущего климата Земли.

4 Общая картина потепления мира

Наблюдаемое увеличение GMST может быть основным глобальным индикатором парникового потепления, но это далеко не единственный ощутимый признак изменения климата в XX веке. Здесь мы кратко рассмотрим растущее количество доказательств того, что многие различные климатические переменные, а также физические и биологические системы по всему миру были затронуты недавним потеплением климата.

Примеры, собранные во вставке 3, дадут представление о тех видах отчетов, которые сейчас появляются в рамках исследовательских программ, хотя в основном мы сосредоточимся на общей картине, обобщенной в третьем докладе МГЭИК.

Вставка 3     Признаки глобального потепления (UCS, 2004)

    1. Гималаи, Ледник Кхумбу (популярный маршрут восхождения на вершину Эвереста) отступил более чем на 5 км с 1953 года. В центральных и восточных Гималаях ледники сокращаются со средней скоростью 15 м в год и могут исчезнуть к 2035 году, если эта тенденция сохранится — с серьезными последствиями для населения, которое зависит от талой ледниковой воды для питья и т.д. Тем временем, в Бутане ледниковые озера разбухают, увеличивая риск катастрофических наводнений в нижнем течении.

    2. Аляска, США. Большая часть штата покрыта вечной мерзлотой. Таяние вечной мерзлоты приводит к проседанию грунта (в некоторых местах на 4-10 м), разрушая здания, дороги и другие объекты инфраструктуры. В некоторых прибрежных районах волны разрушают береговые утесы, размягченные таянием вечной мерзлоты, увеличивая риск наводнений для местных общин. Во внутренних районах леса из ели и березы приобретают «пьяный» вид (рисунок 7) на размягченной почве, а деревья гибнут, так как почва вокруг них становится переувлажненной.

    3. Чокория Сундарбанс, Бангладеш. Повышение уровня моря привело к затоплению около 7500 Га прибрежных мангровых лесов за последние три десятилетия. Глобальное повышение уровня моря усугубляется значительным оседанием дельты в этом районе, вызванным главным образом деятельностью человека, например, уменьшением поступления осадочных пород после строительства плотин выше по течению, а также чрезмерной добычей грунтовых вод.

    4. Великобритания. Средняя продолжительность цветения 385 британских видов растений в 1990-х годах увеличилась на 4  дня по сравнению с предыдущими четырьмя десятилетиями; 16% видов зацвели в среднем на 15 дней раньше. За 20-летний период (между 1968-72 и 1988-91 гг.) многие виды птиц расширили северные границы своих гнездовий в Великобритании в среднем на 19 км.

    5. Облачный лес Монтеверде, Коста-Рика. Уменьшение количества туманов в сухой сезон из-за потепления температуры Тихого океана привело к исчезновению 20 видов лягушек и жаб, увеличению ареала обитания горных птиц и сокращению численности ящериц.

  6. За последние 25 лет популяция пингвинов Адели на Антарктическом полуострове сократилась на 33% в связи с сокращением их зимней среды обитания, покрытой морским льдом. Адели зависят от морского льда как места для отдыха и питания. На смену им приходят пингвины-Генту (субантарктический вид, который начал мигрировать к полюсу), которые благоденствуют в открытой воде.

"Пьяный" лес. Аляска
Рис. 7 «Пьяный» лес на земле, размягченной таянием вечной мерзлоты, Аляска.

4.1 Физические и погодные показатели изменения климата Земли

Замечено, что показатели, собранные в таблице 1, менялись в крупных регионах Земли в течение XX-го века. Согласно докладу МГЭИК, в настоящее время существует достаточно хорошая уверенность в том, что регистрируемые изменения являются результатом долгосрочных изменений, а не краткосрочных природных колебаний. Как мы отмечали ранее (раздел 1.2), последний период потепления был почти глобальным по масштабам, но особенно заметным в высоких широтах. Так соответствуют ли изменения, приведенные в Таблице 1, повышению температуры как в региональном, так и в глобальном масштабе?

Таблица 1 Изменения в климатической системе Земли в двадцатом веке.

Погодные показателиНаблюдаемые изменения*
Количество жарких дней/тепловой индекс †увеличилось (вероятно)
Количество холодных/морозных днейуменьшилось в большинстве районах Земли в течение XX века (очень вероятно)
Количество континентальных осадковувеличилось на 5-10% за XX век в Северном полушарии (весьма вероятно), хотя в некоторых регионах (например, в Северной и Южной Африке и некоторых частях Средиземноморья) они снизилось
Количество сильных осадковувеличилось в средних и высоких северных широтах (вероятно)
Частота и тяжесть засухиусиление летней засухи и связанных с этим случаев засухи в некоторых районах (вероятно); в последние десятилетия частота и интенсивность засух возросли в некоторых частях Азии и Африки
Физические показателиНаблюдаемые изменения*
Глобальный средний уровень моряувеличивался в среднем на 1-2 мм в год в течение XX века
Продолжительность ледяного покрова на реках и озерахв средних и высоких широтах Северного полушария, стало короче на 2 недели в течение XX века (очень вероятно); многие озера теперь замерзают позже осенью и оттаивают раньше весной, чем в XIX веке
Протяженность и толщина арктического морского льдауменьшилась на 40% в последние десятилетия в конце лета (вероятно) и уменьшился на 10-15% с 1950-х годов весной и летом
Неполярные ледникишироко распространенное отступление в течение XX века
Снежный покровплощадь сократилась на 10% с начала спутниковых наблюдений в 1960-х годах (очень вероятно)
Вечная мерзлотаоттаяла, прогрелась и исчезла в некоторых частях полярных и субполярных регионов

* В скобках указаны уровни достоверности (вставка 2), если таковые имеются.

† Тепловой индекс, также известный как кажущаяся температура, — это то, как температура ощущается человеческим телом, когда относительная влажность сочетается с температурой воздуха.

Дневные температуры
Рис. 8. Распределение дневных температур вокруг среднего значения для вымышленного места.
изменение экстремальных температур
Рис. 9. Схематическая диаграмма, показывающая изменение экстремальных температур при повышении средней температуры.

Вопрос
    (a) Рисунок 8 представляет собой схематическое изображение распределения дневных температур (для вымышленного места), разбросанных вокруг среднего значения в виде колоколообразной кривой (нормальное распределение). В хвостовых частях диаграммы заштрихованные области представляют собой частоту появления необычно холодных (слева) и необычно жарких (справа) дней. Предположим теперь, что средняя температура повышается, но распределение температур вокруг средней (т.е. форма кривой) остается неизменной. Как будет выглядеть другая кривая, отображающая этот «новый» климат.

     (b) Как сдвиги температур, могут повлиять на количество смертей, вызванных экстремальными температурами?

Ответ
    (a) На рисунке 9 показано, как повышение средней температуры смещает кривую в форме колокола вправо. Это уменьшает частоту необычно холодных дней (фактически до нуля, изображенной слева на рисунке 9) и увеличивает частоту необычно жарких дней (т.е. площадь под кривой с высокой температурой, справа на рисунке 9, теперь намного больше). Эта закономерность согласуется с первыми двумя записями в Таблице 1.

    (b) Сдвиги такого рода, выявленные в (а), могут иметь как благоприятные последствия (уменьшение числа смертей от холода зимой в некоторых регионах), так и неблагоприятные (увеличение числа смертей от теплового удара).

Остальные погодные показатели в Таблице 1 (изменения осадков и засухи) не так легко напрямую связать с повышением GMST. Однако они напрямую связаны с одной из основных причин опасений по поводу регионального изменения климата — возможным увеличением экстремальных явлений.

Истончение и уменьшение площади снежного и ледяного покрова на суше и на море, а также таяние вечной мерзлоты — все это свидетельствует о потеплении климата. Можно также ожидать, что это потепление, в свою очередь, способствовало наблюдаемому повышению уровня моря, как за счет потепления и теплового расширения морской воды, так и потому, что повсеместное таяние ледников привело к увеличению количества воды в океанах.

Повышение уровня моря — один из самых неприятных аспектов глобального потепления для островных государств, таких как Тувалу, и для жителей других низменных частей планеты. Тем не менее, отслеживание среднего глобального уровня моря является, по сути, еще более сложной проблемой, чем мониторинг температуры Земли, и снова дает повод для разногласий и споров среди ученых.

Сегодня уровень моря регистрируется прибрежными датчиками приливов, установленных на суше. Усредненный за определенный период времени (скажем, за год, чтобы исключить краткосрочные эффекты, связанные с волнами, приливами, погодными условиями и т. д.), результат представляет собой местный «средний уровень моря«. Сложность интерпретации изменений среднего уровня моря в конкретной местности заключается в том, что суша также движется вверх и вниз. Эти вертикальные движения суши могут быть результатом как деятельности человека, так и естественных причин — включая тектонические процессы (например, землетрясения) и очень медленную адаптацию к значительным изменениям в ледовой нагрузке. Например, Великобритания все еще приспосабливается к таянию льда, появившегося в конце последнего ледникового периода. Шотландия поднимается на несколько мм в год, а юг Англии опускается с такой же скоростью.

Учитывая это, можно понять, почему трудно установить, как средний глобальный уровень моря (средний уровень моря по всему земному шару) изменялся в течение последнего столетия исключительно из-за изменений общего объема воды в океанах. Именно это так называемое «эвстатическое» изменение уровня моря связано с вышеуказанными климатическими факторами: тепловым расширением морской воды и таянием льда на суше. Все исторические записи с мареографов по всему миру измеряют только относительный уровень моря. Мало того, что пространственное распределение достоверных записей за длительный срок весьма неоднородно, отдельные записи также должны быть скорректированы с учетом местных движений суши. Это является основным источником неопределенности в оценке МГЭИК, приведенной в Таблице 1.

Но связано ли это с потеплением климата в XX веке? Независимых доказательств этого нет. Все, что могут сделать ученые, это оценить вклад наблюдаемого потепления и посмотреть, соответствует ли это наблюдаемому повышению уровня моря. Оценки МГЭИК различных вкладов в повышение уровня моря, связанных с температурой, собраны в Таблице 2. Некоторая справочная информация по этим оценкам приведена во вставке 4.

Таблица 2 Оценочные вклады в среднюю скорость повышения уровня моря (в мм/год) в результате теплового расширения и изменения ледяного покрова суши, усредненные за период 1910-1990 годов. См. Вставку 4 для определения значимости отрицательных значений и запись для «Длительное изменение ледяного покрова». Оценки наблюдаемого темпа роста включены для сравнения. (Источник: МГЭИК, 2001а.)

Минимальное, мм/годСреднее, мм/годМаксимальное, мм/год
Последствия потепления в XX веке:
Тепловое расширение морской воды0,30,50,7
Ледники0,20,30,4
Длительное изменение ледяного покрова   Ледяной покров Гренландии0,0   0,00,25   0,050,5   0,1
Антарктический ледяной покров−0,2−0,10,0
Общее повышение0,31,01,7
Наблюдаемое1,01,52,0
Что мы знаем об изменении климата Земли? 1
Рис. 10 Практически все шельфовые ледники выглядят как огромные ледяные стены, возвышающиеся над океаном на высоту до 40 метров. В «героическую эпоху» исследований Антарктики шельф Росса (самый большой на окраинах континента) был известен как «Великий ледяной барьер».

Вставка 4 Ледники и ледяные щиты: как они реагируют на потепление климата?

    Лед, находящийся на суше, обычно делится на два типа:

  Ледники
(и небольшие ледяные шапки) в горных районах (таких как Альпы, Анды, Гималаи и т.д.) и в высоких широтах (в таких местах, как Исландия, Аляска, Канадская Арктика и Скандинавия).

    Обширные ледяные щиты в Гренландии и Антарктиде.

    Ледник набирает массу за счет накопления снега (который постепенно превращается в лед),а теряет массу (явление, известное как абляция) главным образом путем таяния с последующим стоком или испарением талой воды. Лед постоянно движется — например, вниз с горы или в огромных медленно движущихся «ледяных потоках» внутри ледяных щитов. Там, где ледник встречается с морем, лед или откалывается в айсберги или образует плавучий шельфовый ледник (рис. 10), где он впоследствии тает.

      Как потепление климата влияет на общую массу отдельного ледника или ледяного покрова, зависит от того, как баланс между накоплением (в результате снегопада) и абляцией (в результате таяния и сброса) реагирует на повышение температуры. На первый взгляд, это простая задача связать климат с темпами накопления и потерь. На практике эту простую картину усложняют многочисленные факторы — не в последнюю очередь внутренняя динамика ледяного тела.

    Тем не менее, были сделаны оценки чувствительности ледников и ледяного покрова к изменению климата. На основе таких оценок считается, что более теплый климат приведет к сокращению ледников и ледяного покрова Гренландии из-за увеличения абляции. Напротив, температура в Антарктике в настоящее время настолько низка, что ожидается, что умеренное потепление увеличит общую массу льда из-за увеличения накопления, сопровождающего более теплую атмосферу с повышенной влажностью.

    И последний, очень важный усложняющий фактор: баланс массы ледяного тела, по существу, всегда пытается «догнать» изменение климата. Существует временная задержка между изменением климата и соответствующим воздействием на ледник или ледяной покров, известная как время отклика.

    В целом, ледники не только довольно чувствительны к изменению климата, но и имеют относительно короткое время отклика — обычно около 50 лет или около того, хотя фактическое значение варьируется в зависимости от площади поверхности, толщины льда и других факторов. Напротив, изменения в сбросе льда с ледяных щитов имеют время отклика 1000 лет и более. Следовательно, вполне вероятно, что ледяные щиты Гренландии и Антарктики все еще приспосабливаются к своей истории, особенно к последнему ледниковому/межледниковому периоду. В таблице 2 приведена оценка вклада этого длительного изменения ледяного покрова в повышение уровня моря в XX веке.

Согласно средним оценкам, приведенным в таблице 2, основной вклад в наблюдаемые темпы повышения уровня моря внесло тепловое расширение морской воды — это составляет (0,5/1,5) × 100% = 33%. Следующий по величине вклад был обусловлен таянием ледников (20%), за которым следует «длительное изменение ледяного покрова» (17%; это то, что будет продолжать вносить значительный вклад в будущем), а затем потеря льда ледяного покрова Гренландии из-за потепления в XX веке (всего 3%).

Ожидается, что ледники и ледяной покров Гренландии потеряют массу в более теплом климате (большая абляция превышает любые приращения от увеличения количества осадков). Напротив, ожидается, что антарктический ледяной покров наберет массу (из-за увеличения количества осадков), что согласуется с отрицательной записью в таблице 2 (т. е. это частично компенсирует потерю льда в других местах).

Очевидно, что оценки, приведенные в таблице 2, связаны с большими неопределенностями. Это отражает отсутствие достаточных данных наблюдений, неадекватное понимание сложных процессов и недостатки моделей, используемых для получения некоторых из этих оценок. Например, существует множество доказательств того, что в XX веке произошло повсеместное отступление ледников по всему миру: от Арктики до Перу и Новой Зеландии, от Швейцарии до Гималаев (вставка 3) и знаменитых снегов горы Килиманджаро (рисунок 11), огромные ледяные поля и ледники сокращаются. Однако количественно оценить потерю льда и оценить ее влияние на общий объем воды в Мировом океане все еще сложно.

Между тем, физические размеры и труднодоступность ледяных щитов, экстремальные климатические условия и длительные периоды полярной ночи уже давно сделали получение достоверных измерений чрезвычайно сложным. Например, отсутствие подходящих долговременных данных означает, что нет прямых доказательств того, что весь Гренландский ледяной щит действительно уменьшился за последние 100 лет; оценка, приведенная в таблице 2, полностью основана на модельных исследованиях, вызванных наблюдаемым потеплением над ледяным щитом. Однако спутниковое наблюдение ведется с 1990 года, и эти краткосрочные данные свидетельствуют о быстром истончении краев ледяного щита.

Снимки горы Килиманджаро
Рис. 11 Спутниковые снимки горы Килиманджаро, Танзания, в феврале 1993 года и в феврале 2000 года. Около 82% снега и льда на вершине исчезло с 1912 года, причем примерно одна треть растаяла с 1990 года.

Обобщение имеющихся данных по всей Антарктиде, как правило, показывает в целом небольшое увеличение массы льда (в соответствии с оценкой в таблице 2), хотя и с большой степенью неопределенности. Но опять же, есть признаки того, что в некоторых частях континента происходят значительные изменения — не в последнюю очередь это касается недавнего быстрого разрушения нескольких ледяных шельфов вокруг Антарктического полуострова (рисунок 12).

Несмотря на газетные заголовки, посвященные этому событию, следует помнить, что разрушение плавающего ледяного шельфа само по себе не способствует повышению уровня моря. (Если вы хотите доказать это сами, попробуйте поместить кубики льда в стакан, наполненный водой, и посмотрите, переполнится ли он при их таянии). Однако существует опасение, что без ледяных шельфов, выполняющих роль плотин, ледяные потоки и ледники континента могут начать быстрее двигаться к побережью, что в конечном итоге будет способствовать повышению уровня моря. Есть первые признаки того, что это может произойти в некоторых частях западной Антарктиды.

шельф Ларсен-Б
Рис. 12 Спутниковые снимки, отслеживающие впечатляющий обвал части ледяного шельфа Ларсен-Б на восточной стороне Антарктического полуострова. В 2002 году огромный пласт льда (около 3200 км 2) разрушился всего за 35 дней. Это было крупнейшее событие разрушения за последние 30 лет, в результате чего общая потеря площади льда с семи шельфовых ледников с 1974 года составила 17 500 км2. Отступление льда объясняется сильной тенденцией к потеплению в регионе (раздел 1.2).

МГЭИК выявила влияние некоторых дополнительных факторов на повышение уровня моря (не связанных напрямую с изменением климата, таких как добыча подземных вод), но все равно осталось расхождение между расчетными и наблюдаемыми темпами повышения уровня моря. Учитывая неопределенность в этот вопросе, это не удивительно. Тем не менее, в докладе МГЭИК сделан вывод, что «весьма вероятно [вероятность более 90%; вставка 2], что потепление XX века внесло значительный вклад в наблюдаемое повышение уровня моря«.

4.2 Экологические показатели

Понятие связи между климатическими условиями и поведением растений и животных (например, ростом деревьев или кораллов) и составом природных сообществ или экосистем (скажем, типом растительности в данной местности) имеет основополагающее значение для использования косвенных данных для реконструкции прошлых климатических условий. Некоторые примеры биологической реакции на недавнее изменение климата были приведены во вставке 3.

Здесь следует остерегаться поспешных выводов. Такие изменения затрагивают сложные живые системы, которые могут непросто реагировать на большое разнообразие других воздействий. Особая осторожность необходима там, где записи имеют короткую продолжительность, что в данном контексте означает менее нескольких десятилетий.

Хорошо понимая это требование и проведя обзор литературы, содержащей документы о биологических и экосистемных изменениях в таком временном масштабе, МГЭИК пришла к выводу (с высокой степенью уверенности), что следующие наблюдения связаны с недавним изменением климата:

• более раннее цветение растений, распускание почек на деревьях, появление насекомых и откладывание яиц у птиц и земноводных;

• удлинение вегетационного периода в средних и высоких широтах;

• смещение ареалов растений и животных в более высокие широты и на большую высоту;

• сокращение популяций некоторых растений и животных.

Возможно, вы заметили «фенологические» изменения, о которых говорится в первых двух пунктах — сдвиги в сроках наступления событий жизненного цикла у растений и животных. Многие биологические явления (например, распускание почек и цветение у растений) не могут происходить до тех пор, пока не будет достигнута минимальная необходимая температура в течение достаточного периода времени. Изменения в сроках таких событий легко наблюдать и контролировать, и они могут служить чувствительными индикаторами изменения климата.

Исследования, проведенные в различных регионах и типах экосистем, говорят об одном и том же. Например, от Скандинавии до Средиземноморья и по всей Северной Америке вегетационный период для растений за последние 50 лет увеличился на 1-4 недели; весна наступает раньше, а опадение листьев у листопадных растений задерживается. Жизненные циклы многих животных также зависят от температуры; в Великобритании, например, тля появляется в среднем на неделю раньше, чем 25 лет назад.

Мигрирующим животным, особенно бабочкам и птицам, выгодно идти в ногу с изменениями, прибывая раньше в места своего летнего обитания, чтобы начать питаться уже появившейся пищей, такой как пыльца и насекомые. Многие из них реагируют именно таким образом. Однако есть признаки того, что в некоторых случаях важные взаимозависимости могут «рассинхронизироваться«, поскольку соответствующие виды по-разному реагируют на изменение условий; один из примеров приведен на рисунке 13.

Рассинхронизация
Рис.13 Пример возникающей «рассинхронизации» между поведением птиц (у мигрирующих мухоловок) и насекомыми (гусеницами моли), важным источником пищи для их птенцов. Мухоловки, мигрирующие из Африки в Нидерланды для размножения, в 2000 году (б) прилетали в то же время (в среднем), что и 20 лет назад (а). Однако из-за более высоких температур гусеницы появляются примерно на 2 недели раньше, чем в прошлые годы. Дата пика высиживания яиц птицами также сдвинулась, но недостаточно. Поэтому птенцы теперь пропускают пик появления гусениц и могут остаться голодными. (В каждой части рисунка кривые представляют собой схематические изображения распределения дат для каждого из ключевых событий).

Другие растения и животные приспосабливаются, расширяя свои ареалы. Проще говоря, основной принцип здесь заключается в том, что географические границы многих растений и животных в значительной степени определяются температурой. Например, в Северном полушарии может быть слишком холодно для некоторых видов, обитающих севернее (или на больших высотах), и слишком тепло для других видов, обитающих южнее (или на меньших высотах; на ум приходят альпийские растения). В любом случае, сдвиги такого рода, которые, по-видимому, происходят (Вставка 3, пункты 4-6), в целом соответствуют более теплому климату.

Природные сообщества растений и животных находятся в состоянии постоянного изменения, и на их состав часто сильно влияют климатические факторы. В более теплом климате важнейшие взаимодействия в сложной динамике природных систем могут быть нарушены; некоторые виды будут жить лучше, чем другие. Те виды, которые особенно чувствительны к изменениям окружающей среды и/или не способны адаптироваться различными способами (например, путем колонизации новых территорий), могут пострадать от сокращения популяции или вообще исчезнуть (Вставка 3, пункт 5).

Подведем итог: в третьем докладе МГЭИК утверждается, что большая часть (более 80%) наблюдаемых изменений в этих экологических показателях происходит в направлении, соответствующем хорошо установленным температурным зависимостям. Другими словами, существует ничтожно малая вероятность того, что они произошли случайно, учитывая то, что известно о различных механизмах изменений в биологических системах. Взятые вместе со всеми другими показателями, рассмотренными ранее в этом разделе, они действительно складываются в «коллективную картину потепления мира» (IPCC, 2001a). В то же время они служат предвестниками тех изменений, которые могут произойти в будущем.

Угроза массовых вымираний и утраты биоразнообразия регулярно пестрят в заголовках газет. Мы не будем пытаться разобраться во всех сложностях этого вопроса — еще одной острой и спорной области дебатов об изменении климата. Однако следует помнить, что экологические системы по всему миру уже находятся в осаде от бесчисленных других нагрузок, связанных с деятельностью человека: потеря среды обитания в результате вырубки лесов, развития городов и промышленности, спроса на сельскохозяйственные земли и т. д., загрязнение воздуха и воды, чрезмерный вылов рыбы и загрязнение морской среды и т.д…

Хотя численность или ареал некоторых видов может увеличиться, изменение климата, скорее всего, усилит существующие угрозы для других, более уязвимых видов, а некоторым из них, возможно, будет буквально некуда деваться по мере потепления климата. В качестве примера можно привести растения и животных, которые процветают только в самых холодных частях планеты — в высоких широтах и/или на больших высотах. Как и пингвины Адели в Антарктике (вставка 3), белые медведи, моржи и кольчатые нерпы на Крайнем Севере — все они так или иначе зависят от арктического морского льда.

Пингвины
Пингвины Адели, Антарктика
 Медведь
Арктика. Медведица с медвежонком

5 Развивающийся консенсус в отношении того, кто или что является автором потепления

Тот факт, что на Земле действительно потеплело, в настоящее время практически никем не отрицается. Однако одно дело обнаружить тенденцию глобального потепления, которая, по-видимому, является беспрецедентной в прошлом тысячелетии (подраздел 1.2), и совсем другое — с определенной степенью уверенности установить, что она была вызвана деятельностью человека — в частности, увеличением концентрации парниковых газов и связанным с этим радиационным воздействием начиная с доиндустриальных времен.

Установление «причинно-следственных» связей в поведении сложных природных систем всегда трудно и часто вызывает споры. При столь высоких ставках в нынешнем контексте «вопрос об авторстве потепления«, вероятно, является наиболее чувствительной областью в работе МГЭИК. Безусловно, это та область, в которой МГЭИК всегда проявляла особую осторожность в своих заявлениях, прекрасно понимая, что они станут главной мировой новостью. Вот что по этому поводу сказал Майлс Аллен, глава отдела климата Группы динамики на факультете физики атмосферы, океана и планет Оксфордского университета, ведущий автор Третьего оценочного доклада МГЭИК, 2001:

«Мы должны напомнить, что в 1990 году на МГЭИК оказывалось значительное давление с целью заставить ее сделать заявление, приписывающее наблюдаемые изменения климата влиянию человека, «потому что если они этого не сделают, то это сделает кто-то другой» (и действительно, так и произошло).

МГЭИК — осторожный орган, и если в рецензируемой литературе нет доказательств в поддержку какого-либо заявления, она не будет его делать, независимо от того, насколько велик интерес к этому заявлению. В конце концов, эта осторожность привела к тому, что заявление об авторстве потепления, сделанное во Втором оценочном докладе [в 1996 году], имело гораздо большее влияние, по сравнению с тем, если бы оно было сделано преждевременно».

Здесь имеется в виду часто цитируемое заявление: «Совокупность фактических данных свидетельствует о том, что существует заметное влияние человека на глобальный климат«. Даже этой несомненно неопределенной формулировки было достаточно, чтобы вызвать обвинения в том, что работа МГЭИК была «коррумпирована«, и начать громкую кампанию (опять же, в первую очередь, в США), направленную на дискредитацию выводов МГЭИК.

Однако, всего пять лет спустя в третьем докладе МГЭИК было указано на человека как на виновника потепления более убедительно: «вероятно» (вероятность 66-90%; вставка 2), что «основная часть потепления за последние 50 лет» связана с «увеличением концентрации парниковых газов«.

Прежде чем мы рассмотрим доказательства, лежащие в основе этого утверждения, стоит сделать паузу и подумать, почему есть основания для скептицизма в отношении причинно-следственной связи между изменением климата в XX веке и деятельностью человека — позиции, которой все еще продолжают придерживаться некоторые ученые.

Радиационное воздействие
Рис.14 Зависимость радиационного воздействия в индустриальную эпоху от роста концентрации парниковых газов в атмосфере (CO2, CH4, N2O и галогеноуглеродов) и тропосферного озона.

Вопрос

    
    (a) На рисунке 14 показано, как изменялось парниковое воздействие на климат с течением времени с 1750 года. Сравните картину изменений на этом рисунке со сглаженной кривой инструментальной записи GMST Земли, рисунок 3a. Почему такое сравнение может вызвать сомнения в том, что развитие глобального потепления связано с накоплением парниковых газов в атмосфере?

    (b) Какие другие источники радиационного воздействия — природные, антропогенные, — могли также повлиять на глобальную температуру в прошлом веке?

Ответ

    (a) Как отмечалось в подразделе 1.2, сглаженная кривая инструментальной записи (рис. 3a) прослеживает очень неравномерную картину потепления в течение XX века. Существует небольшая прямая корреляция с наблюдаемым ростом выбросов парниковых газов, что приводит к относительно плавному и ускоряющемуся увеличению радиационного воздействия начиная с доиндустриальных времен (рисунок 14). В этом контексте наиболее ярким несоответствием является пауза в тенденции к росту GMST (или даже небольшое похолодание) с середины 1940-х до середины 1970-х годов — в то время как парниковое воздействие показывает наиболее резкий рост примерно с 1950 года.

    (b) Естественные источники радиационного воздействия включают возможные изменения солнечной постоянной в течение XX века (может быть как положительным, так и отрицательным воздействием), а также краткосрочное отрицательное воздействие, связанное с вулканической активностью. Другие антропогенные факторы включают: охлаждающие эффекты (как прямые, так и косвенные) сульфатов и большинства углеродсодержащих аэрозолей; нагревающий эффект «черного углерода» и влияние на альбедо поверхности широко распространенного обезлесения (вероятно, отрицательное воздействие).

    Важным общим моментом является то, что вариации GMST Земли отражают влияние общего радиационного воздействия на климат и то, как оно изменялось во времени в течение последнего столетия: следует ожидать отклонений от «ожидаемой» устойчивой тенденции потепления, обусловленной только парниковым воздействием.

5.1 Анализ доказательств: полный состав подозреваемых в изменении климата

На рисунке 15 приведены оценки суммарного эффекта различных агентов изменения климата начиная с доиндустриальных времен, причем вклад выражен в величинах радиационного воздействия. Обратите внимание, что рисунок также включает еще одно средство для передачи уверенности МГЭИК в конкретном выводе — указание «уровня научного понимания — level of scientific understanding«, который сопровождает каждую оценку. Это отражает субъективное суждение авторов о достоверности оценки воздействия, основанное на том, что известно о факторах, определяющих воздействие, о соответствующих допущениях и так далее.

Из антропогенных факторов, включенных в рисунок 15, неудивительно, что в оценках для различных аэрозолей существуют большие неопределенности и в целом очень низкий уровень доверия. Очевидно, что это относится и к воздействию на альбедо поверхности исторических изменений в землепользовании (например, обезлесение). Достоверность высока только для хорошо смешанных парниковых газов.

Вклады в радиационное воздействие

Рис.15 Предполагаемые вклады в радиационное воздействие на климат между 1750 и 2011 годами, обусловленные различными антропогенными факторами (парниковые газы, аэрозоли и изменение землепользования) и солнечным излучением. Вертикальные линии представляют собой субъективные оценки диапазона неопределенности для каждой оценки. Они не являются полосами ошибок (например, 95% доверительные границы) в обычном статистическом смысле. Обратите внимание, что пока невозможно дать оценку «наилучшего вероятного прогноза» («best guess» estimate) воздействия косвенного охлаждающего эффекта аэрозолей (из-за их влияния на альбедо облаков). Обратите внимание, что «органический углерод» относится к углеродсодержащим аэрозолям от сжигания ископаемого топлива, отличный от черного углерода.

Но как быть с утверждением некоторых ученых о том, что именно изменение солнечного излучения (и, следовательно, солнечной постоянной), а не более высокие уровни парниковых газов, были основной движущей силой глобального потепления XX века? Это сложная и противоречивая область, и у нас нет места для ее детального рассмотрения. Однако важно знать, что оценка солнечного воздействия, приведенная на рисунке 15, не основана на прямых измерениях изменения солнечной постоянной. Такие измерения стали доступны только с появлением спутниковых датчиков излучения в конце 1970-х годов.

Эти данные показывают, что солнечная «постоянная» на самом деле незначительно меняется, колеблясь вверх и вниз (примерно на 0,08%) и не превышает по модулю 0,3 Вт/м2 в течение 11-летнего цикла. К сожалению, датчики со временем изнашиваются, и пока не ясно, накладываются ли эти небольшие быстрые колебания (которые, как считается, не оказывают большого влияния на климат Земли) на среднее значение солнечной постоянной (1368 Вт/м2) с момента начала измерений.

Солнечная активность с 1900 г.

Реконструкции того, что могло происходить с солнечной постоянной в более отдаленные времена, опираются на различные косвенные показатели изменений солнечной активности (таких как изменения в количестве солнечных пятен), и взаимосвязь между такими косвенными показателями и возможными тенденциями в генерации энергии Солнцем (ключевая проблема) изучена слабо. Заметные различия между имеющимися реконструкциями, наряду с неопределенностью в отношении спутниковых данных, объясняют очень низкий уровень доверия к «наилучшему вероятному прогнозу» оценки солнечного воздействия на рисунке 15.

Вопрос

    Учитывая информацию на рисунке 15, почему трудно согласиться с тем, что наблюдаемое глобальное потепление полностью обусловлено изменением в солнечном излучении?

Ответ

    Хотя солнечная изменчивость, по-видимому, внесла положительный вклад в формирование климата в индустриальную эпоху, оценка «наилучшего вероятного прогноза» составляет 0,3 Вт/м2 — лишь небольшая часть того, что вносят только хорошо перемешанные парниковые газы (2,4 Вт/м2), т.е. без учета дополнительного вклада от тропосферного озона. Некорректно утверждать, что GMST Земли была очень чувствительна к очень скромному радиационному воздействию Солнца, но при этом не подвержена существенному парниковому воздействию.

Короче говоря, оценки на рисунке 15 убедительно указывают на главного «подозреваемого» в недавнем глобальном потеплении – это усиление парникового эффекта. Но это само по себе не объясняет скачкообразный рост глобальной температуры, показанный на рисунке 3a, особенно озадачивающую паузу в тенденции повышения температуры в середине XX века. Для решения этой проблемы отправной точкой является набор «историй воздействия» (т.е. реконструкций изменения радиационного воздействия во времени, как показано на рисунке 14) — по одному для каждого из природных и антропогенных факторов, которые могли повлиять на глобальный климат за последнее столетие или около того.

Чтобы построить историю общего радиационного воздействия на климат, в анализ необходимо включить еще  такой природный фактор, как историю вулканического воздействия, т.е. значительное, хотя и эпизодическое, отрицательное воздействие (охлаждающий эффект) от крупных вулканических извержений.

Действительно, вулканическая активность была особенно сильной в конце XIX века (например, извержение Кракатау в 1883 году) а затем снова с 1963 года (кульминацией стало извержение Пинатубо в 1991 году). Напротив, первая половина XX века была относительно спокойным периодом для крупных событий, в результате которых в стратосферу попадали бы большие количества вулканических выбросов.

Вообще, воздействие от сильных извержений вулканов может достигать 5–10 Вт/м2, но оно очень кратковременно (1–2 года).

Что мы знаем об изменении климата Земли?
Воздействие вулканов.

Вопрос

    Если посмотреть на рисунок 3а, можно ли заметить здесь проявление влияния извержения Пинатубо?

Ответ

    Годовые значения действительно показывают снижение GMST в годы, последовавшие за этим извержением (особенно в 1992 и 1993 годах), поэтому возникает соблазн ответить «да».

В данном случае детальный анализ подтвердил вывод о главном «подозреваемом» в недавнем глобальном потеплении — усиление парникового эффекта. В целом, однако, нам снова следует остерегаться поспешных выводов.

Когда дело доходит до детальной интерпретации недавней температурной истории Земли, мы должны помнить о влиянии еще одного природного фактора. Даже в отсутствие внешнего «толчка«, обусловленного радиационным воздействием, GMST не оставалась бы постоянной из года в год. Процессы, происходящие внутри климатической системы, порождают спонтанные и по своей сути непредсказуемые колебания глобальной температуры в различных временных масштабах, особенно из года в год и в течение примерно десятилетия. Эта внутренняя естественная изменчивость является основным источником «фонового шума«, о котором мы говорили ранее (раздел 1.2), и всегда будет накладываться на изменение глобальной температуры при любой конкретной модели радиационного воздействия.

Как же климатологам количественно оценить реакцию GMST на историю радиационного воздействия за последнее столетие — и таким образом получить более глубокое представление о глубинных причинах наблюдаемых изменений температуры? Именно здесь на помощь приходят исследования по моделированию климата.

5.2 Роль модельных исследований

Сейчас ученые прогнозируют климат с помощью хорошо разработанных численных моделей климата (или, правильнее, моделей системы Земля), в основе которых лежат гидродинамические модели общей циркуляции атмосферы и океана с подключенными блоками растительности, динамики ледяных щитов, блоками химической трансформации атмосферных примесей и так далее.

Модели способны адекватно воспроизводить климатологию и изменчивость климатических параметров Земли. «Сердце» климатических моделей — модели общей циркуляции атмосферы — доказали свою предсказательную силу в прогнозировании погоды. Единственное, что климатический прогноз, в отличие от прогноза погоды, не учитывает исходные начальные данные, а только граничные.

С климатическими моделями проводятся как эксперименты на чувствительность (например, как изменится климат, если удвоить концентрацию CO2 в атмосфере, или создать аналог аэрозольного экрана в стратосфере, или повысить солнечную активность и так далее), так и эксперименты по воспроизведению реального климата — прошлого или будущего.

При этом для корректного воспроизведения необходимо знать граничные условия: для воспроизведения палеоклимата, например, необходимо задать другие параметры орбиты (так называемые циклы Миланковича), для воспроизведения климата XXI века важен экономический прогноз (как изменится концентрация CO2).

Изменение параметров Земли
Прецессия

Современные модели предназначены для моделирования работы климатической системы и включают «внутренние» взаимодействия, которые порождают краткосрочную естественную изменчивость в реальном мире. В данном контексте важной целью этих экспериментов является выявление «сигнала» о влиянии человека на климат, поэтому исследования обычно включают в модель эволюционирующую во времени историю радиационного воздействия, обусловленную:

• природными факторами (солнечные колебания и вулканическая активность);

• антропогенными факторами (обычно только парниковые газы и аэрозоли);

• комбинацией из природных и антропогенных факторов.

В каждом случае модель имитирует изменение GMST во времени в ответ на конкретную историю радиационного воздействия, и затем это сравнивается с наблюдаемой записью температуры (т.е. рис. 3а).

Результаты исследований по моделированию такого рода, показаны на рисунке 16.

Рис. 16 Для моделирования изменений температуры Земли за последние 140 лет в ответ на естественные природные и антропогенные воздействия были использованы сложные климатические модели. На рисунке показано сравнение между наблюдаемыми изменениями и результатами моделирования, выполненного с использованием: (а) только естественных природных воздействий (солнечные колебания и вулканическая активность); (b) только антропогенных воздействий (парниковые газы и сульфатные аэрозоли); и (c) обоих воздействий вместе. В каждом случае заштрихованная  полоса охватывает результаты нескольких прогонов модели и дает представление о неопределенности в моделируемом отклике (включая неопределенность во «внутренней» изменчивости, генерируемой моделью). Моделирование в (b) и (c) включает оценки прямого и косвенного воздействия сульфатных аэрозолей. Обратите внимание, что изменения температуры даны относительно (т.е. как «отклонения от») среднего климатологического значения за 1880-1920 годы, как на рисунке 3a. (Источник: IPCC, 2001d.)

Вопрос

    Что можно сказать, глядя на рисунок 16а, о влиянии природных факторов в течение XX века?

Ответ

    Совокупный эффект колебаний солнечной активности и вулканической активности, по-видимому, оказал положительное влияние на климат в течение первой половины столетия и, вероятно, способствовал наблюдаемому в то время потеплению. Однако сами по себе природные факторы впоследствии привели бы к небольшому охлаждению планеты (т.е. чистое воздействие было отрицательным).

    Другими словами, влиянием одних лишь природных факторов нельзя объяснить наблюдаемое потепление за последние 50 лет.

Вопрос

    Каким образом графики на рисунке 16b подтверждают вывод МГЭИК о том, что большая часть этого потепления была вызвана деятельностью человека?

Ответ

    Моделируемая реакция на антропогенное воздействие показывает устойчивую тенденцию к росту GMST примерно с 1950 года (когда парниковое воздействие ускорилось). Кроме того, скорость и величина смоделированного потепления за последние десятилетия в целом соответствует наблюдаемым изменениям.

Обратите внимание, что в исследование на рисунке 16b включен «компенсирующий» охлаждающий эффект (как прямой, так и косвенный) тропосферной нагрузки сульфатных аэрозолей, которая увеличивалась на протяжении всего этого периода. В экспериментах, проводимых только с парниковым воздействием, смоделированное потепление за последние десятилетия обычно больше, чем наблюдаемое в реальном мире.

Наконец, рисунок 16c показывает, что наилучшее соответствие наблюдениям за целое столетие достигается при моделировании, включающем как естественные, так и антропогенные воздействия. Это говорит о том, что этих воздействий достаточно для объяснения основных особенностей недавней температурной истории Земли. А это, в свою очередь, добавляет весомости аргументам в пользу идентифицируемого сигнала о парниковом потеплении за последние 50 лет. Несоответствия, отмеченные ранее, сводятся к тому, как этот эффект потепления был в некоторой степени компенсирован охлаждающим влиянием природных факторов (особенно в середине века, что видно на рисунке 16а) и сульфатных аэрозолей, а также шума, создаваемого внутренней естественной изменчивостью.

Тем не менее, следует проявить осторожность. Например, моделирование на рисунке 16 не включает влияние несульфатных аэрозолей или изменения характера землепользования. Необходимо также учесть значительную неопределенность в отношении природных и антропогенных воздействий. Кроме того, уместно задать вопросы о климатических моделях, используемых в подобных исследованиях (насколько можно доверять результатам моделируемой реакции на радиационное воздействие?)

МГЭИК хорошо известны эти проблемы, и это является основной причиной для осторожности в ее заявлениях по вопросу авторства потепления. В соответствующей главе в третьем докладе представлены сложные статистические методы, которые были использованы для определения значимости сходства (или различия) между смоделированными и наблюдаемыми изменениями — не только в GMST, но и в других климатических переменных по всему миру (например, включенных в Таблицу 1).

Согласно МГЭИК, эти более детальные исследования «последовательно обнаруживают свидетельства антропогенного сигнала в климатической записи последних 35-50 лет«, даже с учетом неопределенностей такого рода, о которых говорилось выше. Если сложить это с более длительным и более тщательным изучением температурной записи и беспрецедентным потеплением последних десятилетий (Раздел 1.2), то можно понять, почему МГЭИК сочла возможным обнародовать менее двусмысленное заявление об авторстве потепления. В бесчисленных публикациях прессы, после выхода доклада МГЭИК в 2001 году появились такие слова: «Существуют новые и более веские доказательства того, что большая часть потепления, наблюдаемого за последние 50 лет, связана с деятельностью человека«.

МГЭИК не одинока в своих выводах. Как говорится в одной из статей в журнале Science (2004):

«В последние годы все крупные научные организации в Соединенных Штатах, сфера деятельности членов которых непосредственно касается этого вопроса, выступили с аналогичными заявлениями […], заключив, что доказательства антропогенного изменения климата являются убедительными»…

Короче говоря, преобладающее научное мнение заключается в том, что воздействие человека на атмосферное бремя парниковых газов внесло значительный вклад в недавнее потепление климата — и, следовательно, в наблюдаемые изменения других климатических переменных, а также физических и биологических систем, рассмотренных в разделе 4. Но что же в будущем? Какие дальнейшие изменения климата могут ждать нас в будущем, когда население Земли в 2050 году составит 9 700 000 000 человек (по прогнозам ООН)?

Точно так же, как моделирование с использованием климатических моделей дало представление о влиянии человека на климат в прошлом, оно имеет основополагающее значение для прогнозов будущих антропогенных изменений климата. Но что мы на самом деле подразумеваем под климатической системой Земли? Этот вопрос пока выходит за рамки данной статьи.

6 Краткое подведение итогов

1. Реконструкции, основанные на прямых измерениях температуры (начиная с 1860 года) и косвенных данных (вставка 1), показывают, что GMST Земли естественным образом изменяется в различных временных масштабах: из года в год, в течение нескольких десятилетий и в долгосрочной перспективе в соответствии с примерно 100 000-летним ритмом ледниковых / межледниковых циклов. Последние 10 000 лет были отмечены относительно стабильным глобальным климатом нынешнего межледниковья (голоцена).

2. В данной статье был рассмотрен один из наиболее политически мотивированных вопросов в компетенции МГЭИК: обнаружение необычного «сигнала» глобального потепления, превышающего «фоновый шум» естественной изменчивости, и его приписывание (полностью или частично) деятельности человека. Выводы МГЭИК по этому вопросу были авторитетны благодаря исчерпывающему процессу экспертной оценки, лежащему в основе подготовки ее отчетов, а также осторожности, подразумеваемой при формулировании консенсусных заявлений — честным представлением коллективного «экспертного мнения» сообщества климатологов. В третьем докладе МГЭИК использовала различные средства (в частности, формулировка «вероятности«, приведенная во вставке 2), чтобы сообщить уровни уверенности в своих выводах.

3. По данным инструментальной регистрации (Рисунок 3a), GMST, по оценкам, выросла на 0,6 ± 0,2 °C за последнее столетие. Тенденция к росту была нерегулярной, причем большая часть потепления пришлась на два периода: с 1910 по 1945 год и с 1976 года. В последние десятилетия темпы локального потепления были наибольшими в высоких широтах, где оно сопровождалось истончением и уменьшением площади снежного и ледяного покрова на суше и в море, а также таянием вечной мерзлоты.

4. Основываясь на косвенных данных, полученных для Северного полушария в третьем оценочном докладе (Third Assessment Report) Межправительственной группы экспертов по изменению климата (IPCC — МГЭИК) (реконструкция «хоккейной клюшки», рис. 3b), потепление XX века и рекордные температуры последних десятилетий, по-видимому (вероятность 66-90%), были беспрецедентными в течение последнего тысячелетия.

5. Появляется все больше свидетельств того, что многие различные климатические переменные, а также физические и биологические системы по всему миру (таблица 1 и вставка 3) пострадали от потепления климата в XX веке. Считается, что это потепление внесло значительный вклад в наблюдаемое повышение уровня моря за последние 100 лет (в диапазоне 10-20 см), главным образом из-за теплового расширения морской воды и повсеместного отступления ледников. Большинство наблюдаемых изменений в различных показателях окружающей среды (фенологические изменения, смещение ареалов растений и животных, сокращение популяций и т.д.) в целом соответствуют более теплому климату и являются предвестниками тех изменений, которые могут произойти в будущем.

6. В отчетах МГЭИК прослеживается эволюция консенсуса по «вопросу авторства потепления«, кульминацией которой стало заявление в третьем докладе МГЭИК: «Существуют новые и более веские доказательства того, что основная часть потепления, наблюдаемого за последние 50 лет, связана с деятельностью человека«. Наряду с доказательствами, обобщенными в пунктах 3-5 выше, это заявление подкрепляется критической оценкой исследований по моделированию климата, которые могут воспроизвести скачкообразный рост GMST в прошлом веке в ответ на оценки исторического радиационного воздействия как природных факторов (солнечная изменчивость и вулканическая активность), так и антропогенных факторов (парниковые газы и аэрозоли).

Подводя итоги, важно отметить, что теория современного изменения климата (и вообще изменчивости климата) основана не на одном графике или таблице, а на совокупности знаний: установленный факт наличия парникового эффекта, информация о его величине, концентрация парниковых газов и углеродный цикл, документально установленный рост этой концентрации и увеличение радиационного воздействия, изотопное доказательство влияния сжигания ископаемого топлива на рост концентрации парниковых газов.

Наблюдаемое изменение различных климатических величин соответствует тому, что ожидается при усилении парникового эффекта: повышение температуры в нижних слоях атмосферы и понижение в верхних. Численные модели климата воспроизводят современное потепление только с учетом всех факторов (природных и антропогенных), причем прогнозы, сделанные более 30 лет назад с помощью этих моделей, оказываются успешными.

Исходя из научных фактов, вооружившись историей вопроса и доказательствами, нетрудно понять, что антропогенное усиление парникового эффекта приводит к изменению многих климатических переменных, в том числе и температуры.

Климатологи не единственные, чьи выводы объявляются продуктом заговора, результатом работы влиятельных групп интересов, которые хотят нажиться на страхах общества. Есть люди, которые называют ВИЧ изобретением фармацевтических компаний, есть те, кто считает, что войны и революции начинаются по воле тайного мирового правительства.

Такие объяснения всегда незамысловаты и, главное, оставляют место для оптимизма: конечно, легче победить тайных заговорщиков, чем бездушные законы физики. Но физику не обманешь. Глобальное изменение климата происходит на наших глазах, природная среда становится все менее привычной. А экономическая деятельность человечества значительно ускоряет и углубляет эти процессы. К сожалению, это не выдумка климатологов.

Источник


c-sin






Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.