Цивилизация
Обеспокоенность глобальным антропогенным изменением климата вполне понятна. Все очевиднее становится факт, что человечеству придется еще не раз споткнуться о собственную недальновидность, прежде чем стать полноправным хозяином своей «колыбели». Многие учёные полагают, что и текущий экономический кризис – следствие излишней уверенности в возможности экспоненциального роста мирового хозяйства в условиях ограниченности природных ресурсов.
Сверяясь с десятизначными суммами на банковском счету, трудно поверить, что существуют силы, способные разом уничтожить все основы мирового порядка. Томас Кроули, специалист по наукам о земле из Эдинбургского университета в Шотландии, и Уильям Хайд, физик из канадского Университета Торонто, показали, что такие силы есть и они вот-вот себя проявят. Анализируя динамику оледенений и оттепелей Земли за последние 3 миллиона лет, ученые показали, что
наша планета стоит на пороге резкого оледенения, которое покроет ледниками практически всю территорию Евразии и соединит ледовым мостом Африку с Антарктидой.
Впрочем, согласно весьма осторожным формулировкам публикации в последнем номере Nature, будущие земляне, если они к этому времени не сгинут, будут иметь шанс противостоять космическим силам.
В своей модельной работе Кроули и Хайд оттолкнулись от истории динамики мирового климата, которая оказалась надежно записана в донных отложениях кальциевых солей, содержащих в себе различные изотопы кислорода. Анализ содержания тяжелого изотопа 18O показал, что в ранней плейстоценовой эпохе, примерно 3 миллиона лет назад, оледенения Земли происходили регулярно с периодичностью в 41 тысячу лет. Согласно современным представлениям, такая периодичность вариаций земного климата связана с небольшими колебаниями угла наклона земной оси.
Примерно 900 тысяч лет назад амплитуда колебаний мирового климата заметно усилилась, а их период возрос до 100 тысяч лет. Этот феномен ученые связывают с тем, что решающую роль в формировании климата на определенном этапе понижения фоновой концентрации углекислого газа в атмосфере Земли стали играть колебания формы орбиты планеты вокруг Солнца, которая то чуть-чуть вытягивается, то становится более круглой.
По мнению авторов публикации, такое поведение колебаний климата может указывать на то, что
система приближается к точке бифуркации – крайне неустойчивому состоянию, в котором малейшее внешнее воздействие будет иметь решающее значение для дальнейшего поведения системы.
После пересечения этой точки на Земле должно произойти формирование стабильного климата.
Рассматривая последние несколько миллионов лет развития земных экосистем как переходный период между двумя различными климатическими состояниями Земли ученые прибегли к моделированию для того, чтобы предсказать развитие событий в ближайшем по геологическим меркам будущем.
Кроули и Хайд применили так называемую модель связанного энергетического баланса, учитывающую объем ледяного покрова планеты. Эта модель состоит из четырех компонент, предсказывающих потоки ледников, баланс массы, контролируемый осадками, температуру и осаждение горных пород. Ряд параметров этой модели считается постоянным, такие же параметры, как интенсивность осадков и динамика температур, рассчитываются из статистических данных. Модель имеет пространственное разрешение до 0,5ºx0,5º (по широте и долготе), а по времени рассчитана с разрешением от 40 до 2,5 тысяч лет, в зависимости от этапа развития климатической системы. В качестве параметра, определяющего состояние системы, в модели используется интенсивность солнечной радиации, напрямую связанная с параметрами колебаний земной орбиты и оси вращения планеты.
Чтобы определить все характеристики модели, учёные подставили в ней данные за последние 3 миллиона лет и меняли неизвестные параметры до тех пор, пока не добились совпадения расчётного поведения климата и данными изотопного анализа. Когда это удалось, они позволили модели считать поведение земного климата дальше.
По этим расчётам, оледенение, начало которого намечено на ближайшие 10–100 тысяч лет, может стать куда более глобальным, чем все оледенения за последние 50 миллионов лет.
Земля быстро покроется ледниками, а сезонный снежный покров обоих полушарий сместится в область более низких широт на 1,5–2 тысячи километров. Это значит, что большая часть России, и без того лишь ненадолго оттаивающей каждое лето, покроется вечными ледниками, лишь кавказские республики и Краснодарский край будут летом выглядывать из-под снега.
Более того, если прежде в северном полушарии под слоем льда оказывались существенно большие площади, чем в южном, то грядущее оледенение будет очень симметричным. И как результат, полагают учёные, стабильным на протяжении нескольких миллионов лет, пока вулканы вновь не насытят атмосферу углекислым газом.
Впрочем, ни нам, ни нашим потомкам унывать не стоит: процессами оледенения и оттепели можно управлять.
Насыщение атмосферы углекислым газом могут взять на себя и люди, и пока они с этой задачей успешно справляются.
Модельная работа Кроули и Хайда основывалась на том, что в течение последних трех миллионов лет концентрация атмосферного углекислого газа определялась только природными процессами и медленно снижалась с уровня в 360 объемных миллионных долей до 240. Работа не учитывала резкое увеличение концентрации СО2 в атмосфере за последние полвека. В конечном счете, именно она ответственна за медленное изменение средней температуры Земли в последние миллионы лет, а космические факторы – колебания орбит и осей – лишь факторы, раскачивающие лодку.
Повышение концентрации атмосферного углекислого газа может вовсе остановить дрейф климата и не допустить бифуркации. Правда, точка бифуркации тем и опасна, что даже ничтожные факторы способны радикально изменить направление всего будущего развития. Если мы хотим быть настоящими хозяевами планеты, углекислый газ все-таки придется укротить.