Вопросы и ответы про изменение климата

extra_toc

В этой статье мы разберем наиболее распространенные вопросы, которые связаны с изменение климата и подробно, но коротко ответим на них.

Изменялся ли климат раньше естественным образом?

Да, климат менялся с самой ранней истории Земли, задолго до появления человека. Например, во времена динозавров (от 66 до 230 миллионов лет назад) климат Земли был в среднем на несколько градусов теплее, что позволяло расти лесам в Антарктиде. Мы также знаем, что и более поздние геологические периоды имели высокие температуры. Температуры в Микулинское межледниковье (примерно от 115 000 до 130 000 лет назад) могли быть на несколько градусов выше, чем в доиндустриальный период человеческой истории. Температура была достаточно высокой для того, чтобы бегемоты и водяные буйволы жили в Центральной Европе и на Британских островах.

Одно из ключевых различий между этим естественным изменением климата и тем, что мы наблюдаем сегодня, заключается в скорости и скорости изменения. После предыдущих ледниковых периодов (холодных фаз, когда ледяные щиты покрывали большую часть северной Европы) Земля нагревалась со скоростью от 4 до 7 °C в течение 5000–10 000 лет. Однако сегодня мы наблюдаем потепление более чем на 1 °C за последние 160 лет. Большая часть этого потепления произошла за последние 50 лет. Это потепление во много раз быстрее, чем естественное потепление, последовавшее за ледниковыми периодами.

Изменение климата наглядно

Был ли климат стабильным до индустриализации?

Люди часто предполагают, что периоды потепления и похолодания показывают, что глобальный климат не был стабильным до промышленной революции (индустриализации). Примеры включают «Римский теплый период», «Средневековый теплый период» и «Малый ледниковый период». Разница в том, что эти события были региональными и затрагивали только части мира. Это важное различие, потому что то, что мы наблюдаем сегодня, — это период, когда большая часть земного шара нагревается одновременно.

Римский и средневековый теплые периоды затронули только Североатлантический регион. В Малый ледниковый период самые низкие температуры были в разных регионах в разное время:

  • Самые низкие температуры в центральной и восточной частях Тихого океана были в 1400-х годах.
  • Самые низкие температуры в северо-западной Европе и юго-восточной части Северной Америки были в 1600-х годах.
  • Самые низкие температуры в других местах были в 1800-х годах.

Это отличается от того, что мы видим сегодня, когда глобальные температуры растут одновременно. Стабильность глобального климата — это то, что ученые очень подробно изучили. Одно исследование показало относительную стабильность глобальных температур за последние 11 000 лет, за которой последовало резкое повышение глобальных температур в последние десятилетия. Это доказывает различие между периодами региональных изменений температуры за последние 2000 лет и глобальными изменениями климата, которые мы наблюдаем сегодня.

Всегда ли уровни углекислого газа и температуры растут и падают синхронно?

Иногда повышение концентрации углекислого газа в атмосфере происходило после повышения температуры, но только в определенных местах и ​​периодах. Одним из мест, где это произошло, является Антарктида, после последнего ледникового периода, около 11 500 лет назад. Здесь мы ожидаем, что это произойдет, потому что изменения в орбите Земли (известные как циклы Миланковича ) вызвали повышение температуры, а не уровня углекислого газа.

Недавние исследования показывают, что любое отставание в уровнях углекислого газа может быть небольшим или ограничиваться Антарктидой. Это связано с неравномерным распределением потепления по всему миру. Многие ранние исследования потепления после ледникового периода использовали только керны антарктического льда, но это не показывало картину в целом. В некоторые теплые фазы последнего ледникового периода, такие как Микулинское межледниковье, температура была выше, чем сегодня, но уровень углекислого газа был ниже. Это отличается от того, что мы видим сегодня. Разница в том, что современные температуры еще не находятся в равновесии с углекислым газом в нашей атмосфере — они не догнали его.

Если углекислый газ является следовым газом в нашей атмосфере, какое это имеет значение?

Да, углекислый газ не является большой частью нашей атмосферы, но даже следовые газы могут оказывать большое влияние. Текущая концентрация углекислого газа в атмосфере составляет около 410 частей на миллион, что примерно равно двум каплям в ванне, полной воды. Несмотря на очень низкую концентрацию, он все же может иметь большой эффект.

Например, озоновый слой защищает нас от многих разрушительных последствий ультрафиолетового излучения Солнца. Он делает это, несмотря на то, что является крошечной частью нашей атмосферы. Концентрация озона в озоновом слое составляет всего 10-15 частей на миллион, что намного меньше, чем концентрация углекислого газа в атмосфере. Еще одна причина, по которой следовые количества углекислого газа могут иметь большое влияние, заключается в том, что он может легко накапливаться в атмосфере. Углекислый газ имеет «длительное время пребывания», что означает, что он остается в атмосфере в течение длительного времени — намного дольше, чем, например, водяной пар.

Водяной пар также является парниковым газом, но он покидает нашу атмосферу в круговороте воды в виде дождя и осадков примерно через 9 дней. Углекислый газ, однако, может оставаться в атмосфере от 5 до 200 лет.  Это более длительное время пребывания означает, что углекислый газ накапливается в значительных количествах по мере увеличения выбросов. Выбросы углекислого газа человеком нарушили естественный баланс между выбросами и поглощением, существовавший до промышленной революции. Это привело к резкому увеличению концентрации углекислого газа в атмосфере.

Естественное поглощение просто не поспевает за скоростью выделения углекислого газа. Затем длительное время пребывания углекислого газа означает, что он продолжает накапливаться, увеличивая влияние, которое он оказывает на глобальные температуры.

Высокая температура на термометре

Чем больше углекислого газа тем он меньше влияет?

Да, влияние повышения уровня углекислого газа на глобальные температуры уменьшается по мере увеличения концентрации. Мы называем это логарифмической зависимостью, которая возникает из-за эффекта насыщения, и углекислому газу становится все труднее влиять на климат. Важно помнить, что мы встраиваем эту модель в наши прогнозы. Мы понимаем взаимосвязь между концентрациями углекислого газа в атмосфере и их эффектами (как радиационное воздействие). Короче говоря, мы знаем, что все больше и больше углекислого газа со временем будет оказывать все меньшее влияние, определенные пределы есть. Но к тому времени, как это начнет происходить, климат изменится слишком радикально.

Естественные выбросы углекислого газа выше, чем антропогенные?

Экосистемы суши и океана являются крупными источниками углекислого газа, а также крупными резервуарами, которые его поглощают. Мы видим это в годовом цикле атмосферного углекислого газа. Самый низкий уровень углекислого газа приходится на конец лета в северном полушарии, поскольку растительность растет и поглощает его. В доиндустриальный период эти источники и поглотители углекислого газа находились в равновесии, поэтому уровни были стабильными на протяжении веков. В современную эпоху люди добавили в атмосферу углекислый газ, что нарушило этот баланс. Именно нарушение баланса и является проблемой. Экосистемы суши и океана поглощают только половину выделяемого нами дополнительного углекислого газа. Это привело к тому, что уровень углекислого газа в атмосфере увеличился с 278 частей на миллион в 1850 году до более чем 400 частей на миллион сегодня. Поэтому проблема тут не в объемах, а именно в нарушении баланса.

Есть ли естественные причины изменения климата?

Существует множество факторов, влияющих на климат, в том числе «внутренняя изменчивость» (естественные колебания во времени) и «внешние воздействия» (влияния помимо естественных колебаний). Например, изменчивость океана — это естественное явление, при котором тепло перемещается по климатической системе в течение коротких и длительных периодов времени. Это движение может вызвать кратковременное изменение или колебание глобальных температур.

Проблема в том, что естественные силы не объясняют устойчивый рост глобальной температуры, который мы наблюдаем в последние десятилетия. Внешние воздействия вызывают энергетический дисбаланс. Они влияют на баланс между энергией, которая входит и выходит из нашей климатической системы. Некоторые примеры внешних воздействий включают в себя:

  • Солнечная активность.
  • Орбита Земли.
  • Концентрация парниковых газов.

Все это может вызвать долгосрочное потепление, но только воздействия, связанные с деятельностью человека, соответствуют характеристикам и закономерностям недавнего потепления. Изменения орбиты Земли и раньше меняли климат, но они происходят слишком медленно, чтобы вызвать недавнее потепление.

Если бы больше тепла поступало в климатическую систему от Солнца, вся атмосфера нагревалась бы, но это не то, что мы наблюдаем. Вместо этого мы видим, что нижние слои атмосферы нагреваются, а верхние слои охлаждаются. Это соответствует тому, что мы ожидали бы, если бы причиной были парниковые газы, поскольку они задерживают тепло в нижних слоях атмосферы. Вулканы выделяют парниковые газы, но их выбросы намного меньше, чем выбросы человеческой деятельности. Их недостаточно, чтобы вызвать уровень потепления, который мы видели.

Когда мы смотрим на углекислый газ в атмосфере, мы видим, что с каждым годом все больше его образуется в результате сжигания ископаемого топлива. Уровень кислорода также снижается, что говорит о том, что происходит большее горение. Проще говоря, выбросы парниковых газов в результате деятельности человека — единственное, что соответствует модели и характеристикам наблюдаемого нами потепления.

Извержение вулкана, лава, пепел

Сильно ли влияет активность Солнца на изменение климата?

Было бы логично наблюдать изменения климата, если бы Солнце вдруг стало горячее, но мы не видим никаких доказательств того, что это происходит. Когда мы рассматриваем вклад Солнца в климат Земли, смотрим на солнечное излучение. Это мера того, сколько энергии от Солнца в секунду попадет на поверхность площадью 1 квадратный метр на том же расстоянии, что и Земля от Солнца. Мы измеряем это значение в ваттах на квадратный метр. По сути, мы используем это для измерения количества энергии, которую Солнце добавляет в нашу климатическую систему.

Наборы данных, используемые Межправительственной группой экспертов по изменению климата, показывают, что имело место небольшое увеличение активности Солнца, что означает увеличение энергии, которая попадает на каждый квадратный метр. И это действительно разогревало климат в период с 1750 по 2011 год. Но сегодня это имеет небольшую тенденцию к снижению. Активность Солнца несколько падает начиная с 1980-х годов — в то же время, когда глобальная температура росла. Это показывает, что увеличение энергии Солнца не является причиной современного изменения климата.

Сбылись ли климатические прогнозы?

Да, даже климатические модели более 40 лет назад делали довольно точные прогнозы будущего потепления. Теперь, когда прошло достаточно времени, мы можем сравнить эти предсказания с наблюдениями того, что мы видим сегодня. Ученые изучили 17 прогнозов глобальной температуры, сделанных в период с 1970 по 2007 год, чтобы увидеть, насколько они точны. Они обнаружили, что температуры «почти соответствуют предсказаниям моделей». Мы постоянно совершенствуем наши климатические модели, основанные на этом успехе, и продолжаем делать точные прогнозы.

Почему антарктический морской лед не сокращается?

Под антарктическим морским льдом понимают площадь океана, покрытую не менее 15% морского льда. С 1979 года спутники измеряют площадь морского льда, которая существенно не уменьшилась. Данные даже показывают небольшое увеличение с течением времени, хотя мы не можем отделить это от естественной изменчивости. Это контрастирует с тем, что происходит в Арктике, и кажется, что этого не должно происходить, когда Земля прогревается, но изменение климата может по-разному влиять на разные районы.

Итак, почему антарктический морской лед не уменьшается? Озоновая дыра над Антарктидой, вызванная выбросами человека, увеличивает силу ветров в Южном океане. Это перемещает морской лед вокруг и распространяет его. Шельфовые ледники Антарктики тают с нарастающей скоростью по мере того, как они сталкиваются с теплой океанской водой, что часто происходит глубоко в Южном океане. Когда эти толстые шельфовые ледники нагреваются снизу, они становятся тоньше и менее эффективно сдерживают питающие их континентальные ледники. Это означает, что ледники уходят в океан намного быстрее, что поднимает уровень моря и добавляет пресной воды в Южный океан.

Нарушается циркуляция, из-за чего теплая вода на глубине не достигает поверхности. Когда это происходит, образуется больше морского льда, а шельфовые ледники продолжают истончаться, поэтому цикл продолжается. Поскольку атмосфера стала теплее, она может удерживать больше влаги, чем раньше, что означает увеличение количества осадков и снегопадов. Это также способствует опреснению океана. Несмотря на то, что антарктический морской лед не уменьшается в объемах, все еще есть много других признаков потепления в Антарктиде и вокруг нее. Одним из них является потепление Южного океана, о котором мы упоминали. Другой — значительное сокращение размеров антарктических ледников.

Волна тепла в городе, жара

Все ли ученые согласны с тем, что происходит изменение климата?

На этот вопрос сложно ответить правильно. Опросы ученых, работающих в области климата, обычно показывают, что более 90% согласны с тем, что антропогенная деятельность вызывает современные изменения климата. Важно помнить, что опросы могут все упростить. Это особый риск в науке о климате, где опросы могут свести очень сложные идеи или мнения к одному числу или проценту. Другой способ думать о согласии и консенсусе в науке о климате — посмотреть на количество органов и организаций, которые поддерживают наше нынешнее понимание изменения климата.

Научный процесс требует, чтобы мы оставались открытыми для новых открытий и информации. Но сегодня существует четкая поддержка нашей согласованной позиции в отношении изменения климата — это происходит, и люди являются основной причиной этого.

Почему в городах более высокие температуры?

Это правда, что эффект «городского острова тепла» влияет на города и другие городские районы. Эффект городского острова тепла заключается в том, что в застроенных районах жарче, чем в соседних сельских районах. Одна из причин этого заключается в том, что бетон, кирпич и асфальт поглощают тепло в течение дня. Затем они выпускают его ночью, что поддерживает высокие средние температуры в районах, где много зданий и дорог.

Загрязнение воздуха транспортными средствами и другими источниками также может увеличивать облачный покров и задерживать тепло, которое может образовывать «купол загрязнения». Эти и другие процессы могут привести к тому, что города будут на несколько градусов теплее, чем их окрестности. Иногда города и поселки могут расти вокруг станций мониторинга климата, которые раньше были более изолированными. Это может увеличить температуру, которую мы измеряем на этих станциях.