Когда наступит очередной ледниковый период

Активное развитие гражданской авиации – одна из главных причин роста выбросов парниковых газов. Фото Pexels

В 1978 году, то есть более 40 лет назад, в одном из журналов Академии наук СССР («Известия АН СССР. Серия географическая», 1978. № 6. С. 21–32) была опубликована моя статья (в соавторстве с Гросвальдом) «Предстоящие изменения климата и судьба ледников». В этой статье был дан прогноз изменений климата и поведения ледников на Земле в ближайшие десятилетия, который целиком оправдался.

На страницах названного научного журнала было написано буквально следующее: «Итак, анализ информации, полученной методами изотопной гляциологии, подтверждает прогноз климатологов, согласно которому уже ближайшее десятилетие ознаменуется началом нового 40-летнего полуцикла естественного потепления. Если темп прироста сжигания минерального топлива не снизится, то сложение естественного потепления с парниковым эффектом СО2, накапливающегося в атмосфере, может вызвать беспрецедентное для последних 1000 лет потепление.

Предстоящее потепление должно по-разному сказаться на судьбе разных ледников и их групп. Если прогноз температур и осадков, сделанный для 20-х годов XXI в. Михаилом Будыко и соавторами, правилен, то горные ледники умеренных широт к этому времен не испытают существенных изменений. «Островные» ледниковые покровы Арктики будут, наоборот, катастрофически терять свою массу. Резко отрицательным станет и баланс массы Гренландского ледникового щита. Восточно-Антарктический ледниковый щит изменится мало, однако потеряет или начнет терять обрамляющие его шельфовые ледники. Наконец, ледниковый щит Западной Антарктиды, вероятно, находящийся в состоянии неустойчивости, может испытать катастрофический распад (или по крайней мере сильно приблизится к такому распаду)».

Именно такие события и случились за 40 лет, прошедших с опубликования той статьи. Ледники на всех континентах сокращаются в своих размерах и особенно быстро на арктических островах, многолетняя мерзлота стаивает на своей южной границе, и необъятные северные просторы нашей страны освобождаются от «вечномерзлых» толщ, что создает большие проблемы при строительстве зданий, сооружений, железных и прочих дорог.

И возникает важный вопрос: как объяснить приход этого глобального потепления? Самым простым ответом кажется воздействие человека на природные процессы: быстрое развитие промышленности, сжигание огромного количества ископаемого топлива и выделение «парниковых» газов, способствующих «перегреву» тропосферы. Ответ как бы «лежит на поверхности», и в качестве противоборства возникают международные договоры (Киотский протокол, Парижское соглашение и пр.). Но все человечество со всей мощью своего хозяйства в действительности лишь существенная, но «песчинка» в системе глобальных природных процессов, управляющих климатом и другими природными процессами на нашей планете.

Чередование климатических эпох

История нашей планеты на протяжении многих миллионов лет всегда состояла из чередования разных климатических эпох: похолодание сменялось потеплением, и наоборот, и так бессчетное количество раз. Главное свойство климата – это постоянная смена периодов потепления и похолодания, влажных и сухих эпох. В таких условиях и живет человечество.

В последние десятилетия наша планета переживает эпоху глобального потепления. Эта эпоха началась около 170 лет назад, сменив так называемый малый ледниковый период, то есть период похолодания, достигший своего максимума в середине XIX столетия. Рост глобальной температуры воздуха в последнее столетие в целом на планете достиг почти 1 градуса Цельсия, но в силу естественных причин он гораздо значительнее в приполярных и полярных широтах, то есть как раз на территории нашей страны, где в некоторых районах такое потепление достигло уже 2,5 градуса Цельсия.

В последнее столетие отмечено и зримое повышение уровня Мирового океана. Береговые измерения уровня моря и глобальная спутниковая альтиметрия указывают на постоянное повышение этого уровня в течение всего ХХ века, оно продолжается и сейчас. Причины подъема уровня моря, очевидно, связаны с повышением температуры, которое, с одной стороны, ведет к расширению теплеющей поверхностной толщи океана, а с другой – вызывается таянием ледников и тем самым увеличением прироста воды в океане.

Итак, главная особенность климата состоит в том, что он непрерывно изменяется. В этой постоянной смене участвуют процессы с самой разной амплитудой и продолжительностью: начиная сезонными (зима–лето) и заканчивая 100-тысячелетними циклами. В глубокой скважине на станции «Восток» в Антарктиде мы обнаружили слои льда, образовавшиеся на протяжении 420 тысяч лет, и в них были прекрасно видны изменения климата, происходившие с периодичностью 100 тыс. лет. Сегодня мы живем в период такого исторического потепления, называемого голоценом. Это современный геологический период, который длится уже более 10 тыс. лет, и пик этого потепления уже прошел. Он был примерно 5 с половиной тыс. лет назад, и с тех пор наступила эпоха похолодания, которая неизбежно приведет к новому ледниковому периоду.

Причины современного глобального потепления

Объяснение современному глобальному потеплению ищут в антропогенном воздействии на земной климат, прежде всего во влиянии парниковых газов на рост температуры. Создаются десятки моделей взаимодействия атмосферы, суши и океана. Авторы утверждают, что если в модели учитываются только естественные факторы, то результаты плохо соответствуют наблюдающемуся ходу температуры, а если моделирование ведется с учетом антропогенных воздействий, результаты расчетов вполне соответствуют естественному ходу температуры.

Но мы еще далеки от понимания всех естественных процессов, которые определяют работу сложнейшей земной системы и должны быть положены в основу моделирования прошлых и будущих климатических изменений.

Происходящее потепление самым серьезным образом влияет на состояние многолетнего ледяного покрова в Северном Ледовитом океане, общая площадь ледяного покрова за последние 25 лет неуклонно сокращается. Средняя толщина морских льдов в октябре (когда льды становятся самыми тонкими), по данным спутниковой лазерной альтиметрии, начиная с 2004 года уменьшилась с 2 до 1,4 м, их площадь сократилась на 26%, а объем уменьшился почти наполовину.

В целом наземное оледенение Арктики сейчас сокращается, хотя трудно сказать, насколько эти колебания характеризуют долговременные изменения полярных ледниковых покровов, поскольку период инструментальных наблюдений за ними достаточно короток. Но появляется все больше доказательств того, что ледниковые покровы динамически гораздо более изменчивы, чем это считалось ранее.

Пустыня Сахара не всегда представляла собой море песка. Фото Pixabay

Причин потепления две: в первую очередь это природа и лишь во вторую – человечество. Ныне оба эти фактора действуют одновременно, и разделить их невозможно. За несколько последних десятилетий глобальная температура поднялась чуть больше чем на полградуса. В действительности это довольно много, но у нас по-прежнему нет способа определить, какая часть такого потепления имеет природную основу, а какая вызвана антропогенной деятельностью.

Поэтому говорить о том, что все происходящее – результат деятельность людей, конечно, некорректно. На самом деле проблема очень сложна и не так однозначна, как выглядит в лозунгах алармистов. Нельзя запретить и даже ограничить экономическую деятельность человека, но необходимо проявлять большую осмотрительность во всем, что мы делаем на нашей планете. А к парниковым газам надо относиться с пониманием, помня о том, что и водяной пар – это тоже парниковый газ, мало связанный с промышленными выделениями.

Современный климат на фоне прошлых эпох

Конечно, это не первое потепление на Земле и оно не может продолжаться беспредельно. Разговоры о том, что в конце этого века температура обязательно поднимется на несколько градусов, не имеют под собой научного обоснования.

В связи с этим стоит посмотреть на современный климат на фоне климата позднего плейстоцена, охватывающего несколько последних сотен тысяч лет, включая и наше время. Сравним современные изменения климата с результатами наших исследований ледникового керна из глубокой скважины на станции «Восток» в Центральной Антарктиде, охвативших последнюю геологическую эпоху – поздний плейстоцен и голоцен. На этой станции, находящейся на высоте 3,5 км над уровнем моря, в конце прошлого века пробурена скважина глубиной 3623 м, и из нее с разных глубин отобран ледяной керн, позволивший на основе тонких экспериментов с изотопами кислорода и водорода выяснить отклонения прошлой температуры от современной. А анализ газов, заключенных в древнем льду, позволил узнать содержание парниковых газов (углекислого газа и метана) в атмосфере прошлого времени. Таким образом были исследованы 420 тыс. лет.

И что же мы увидели? За эти 420 тыс. лет Земля пережила четыре холодные эпохи продолжительностью каждая около 100 тыс. лет и относительно теплые межледниковые эпохи продолжительностью около 10 тыс. лет каждая. И в течение всего этого времени ход температуры и содержания парниковых газов происходил параллельно: в холодные эпохи количество углекислого газа и метана в атмосфере уменьшалось, а в теплые эпохи, наоборот, увеличивалось. Соответственно изменялся и уровень Мирового океана: в теплые эпохи он был на несколько десятков метров выше, так как стаивали огромные массы материкового льда, и вóды от его таяния попадали в океан. Размах колебаний температуры от ледниковых эпох к межледниковью достигал 10 градусов Цельсия.

Интересно, что рост концентрации углекислого газа в атмосфере в прошлом начинался лишь спустя несколько сотен лет после начала потепления в Антарктиде. Все теплые периоды начинались с роста температуры, а рост концентрации парниковых газов всякий раз начинался позже да и заканчивался позже, чем потепление сменялось похолоданием. Таким образом, изменения концентрации парниковых газов в критические моменты ледникового цикла следовали за изменением температуры, а не предваряли их.

Такая последовательность событий отличается от той, которая предполагается в наше время, когда рост содержания парниковых газов в атмосфере, вызванный производственной деятельностью человека, как полагают, инициирует глобальное потепление климата.

Весь комплекс данных по ледяному керну из скважины на станции «Восток» свидетельствует о том, что климат испытывал постоянные колебания, амплитуда которых не выходила за пределы стабильных границ климатической изменчивости. Концентрация парниковых газов и глобальная температура в прошлом изменялись параллельно, но содержание газов резко возросло за последние 100 лет, а вот изменения температуры не выходят за рамки ее естественных колебаний. И нет никаких оснований полагать, что температура может повыситься к концу ХХI столетия, как иногда говорят, на пять и более градусов.

Наконец, голоцен, продолжающийся уже около 11 тыс. лет, оказывается намного длиннее предыдущих трех межледниковых периодов и по многим признакам в ближайшем геологическом будущем сменится новой ледниковой эпохой. Признаки похолодания на Земле в наше время существуют. Детальные расчеты, учитывающие многие факторы, включая астрономические, свидетельствуют о том, что глобальная температура на Земле на самом деле понижается, однако понижение это незримо: после нуля в пятом знаке градуса. Но важно подчеркнуть, что эта глобальная величина не с плюсом, а с минусом.

Важно также отметить, что уровень климатического оптимума голоцена, отмеченного 5,5 тыс. лет назад, оказался на 1,5 градуса Цельсия ниже максимальной температуры предыдущего межледниковья, когда, естественно, никакого антропогенного влияния на Земле не было. И этот пик уже пройден – в течение последних 5–6 тыс. лет температура в целом продолжает понижаться, и современная эпоха находится на нисходящем отрезке кривой.

Последнее тысячелетие

Конечно, действительный ход температуры представляет собой сочетание циклов самой разной амплитуды и продолжительности. Например, в последнее тысячелетие самая теплая предыдущая эпоха приходилась на X–XI века нашей эры, когда викинги плавали далеко на север и открыли Гренландию, которую назвали «Зеленой землей» (буквальный перевод слова «Гренландия»). А затем, в XVI и XVII веках, была холодная эпоха, хорошо заметная в истории Европы и ярко отраженная в русских летописях. Эта эпоха в научную литературу вошла под названием «малого ледникового периода». В Западной Европе ее свидетельством служат картины фламандских мастеров XVI века, нередко изображавших европейскую зиму с массами людей, катающихся на коньках. А в истории России на это время пришлось недолгое царствование Бориса Годунова, свержению которого способствовали бунты, связанные с недородами и голодными годами, вызванными очень холодными природными условиями Центральной России.

Цветущие саванны со временем могут зарасти песчаными дюнами. Фото Pixabay

В наше время для прогнозирования далеко идущих климатических изменений используют моделирование. Задаются определенные параметры на основе наших сегодняшних знаний, компьютер рассчитывает дальнейший ход событий и прогнозирует потепление. При этом различные модели дают существенно разную динамику потепления. Но ведь компьютер создает модель на основе заложенных в него знаний и не может учесть того, что мы еще не знаем. Поэтому делать однозначные выводы о будущем климате на Земле из подобных расчетов мы, конечно, не вправе.

Существует предположение, что выбросы гидратов со дна океана могут привести к парниковой катастрофе, однако в среде ученых, специалистов в этой области, никакого единства по поводу роли метана нет. Очевидно, что роль метана совсем не однозначна. Никаких катастрофических выбросов этого газа, отличных от подобных процессов в прошлом, в наше время не отмечается. Мерзлота в современную эпоху глобального потепления, конечно, подтаивает, но совсем не так катастрофично, как говорят алармисты. Метан существовал на Земле всегда, и были его выбросы, но человечество этого не ощущает.

Опасности сокращения оледенения

Но сокращение ледников в связи с происходящим сейчас потеплением таит в себе серьезную опасность. Ледники состоят из твердой воды, которая попадает в них со снегопадами из атмосферы. На большей части Гренландского ледникового покрова сейчас в связи с глобальным потеплением площадь и скорость таяния снежного покрова увеличиваются. Все дальше к центру Гренландии отступает снеговая линия. Так что основной вклад в повышение уровня Мирового океана в наше время вносит именно Гренландский ледниковый покров.

Но основная масса льда находится в Антарктиде – около 30 млн куб. км, или примерно 90% всей массы льда на Земле. Поэтому ключевая роль во влиянии ледников на уровень Мирового океана принадлежит не Гренландии, а Антарктиде. Но бóльшая часть Антарктиды, Восточно-антарктический ледниковый покров, получает много снега, который не тает. А больше обычного снега он получает как раз благодаря глобальному потеплению: в теплой атмосфере скапливается больше влаги и поэтому выпадает больше осадков. Так что количество льда в Восточной Антарктиде не уменьшается, а может быть, даже, наоборот, растет. Поэтому Восточная Антарктида, вероятнее всего, «забирает» воду из океана, до некоторой степени компенсируя тот рост воды в океане, который дает Гренландия.

Таким образом, пока подъем уровня Мирового океана не носит катастрофического характера. Однако в самóм таянии горных ледников таится серьезная опасность: они постепенно уменьшаются в размерах и исчезают на склонах гор, в том числе и на высоких горах Африки, например на Килиманджаро, но и здесь, на сáмом экваторе, ледники еще существуют, так что бить в набат пока рано, а может быть, и вообще не нужно.

Значение температурных изменений для России

Однако в северных широтах, где находится значительная часть территории страны, потепление идет быстрее, чем в среднем на земном шаре, хотя в целом по стране картина очень неодинакова, да и роль глобального потепления для России неоднозначна. С одной стороны, половина страны – это вечная мерзлота, и ее южная граница отступает к северу. Грунты становятся не такими твердыми, и эти особенности надо учитывать при всех видах строительства. С другой стороны, потепление дает России и свои плюсы: увеличивается зона продуктивного сельского хозяйства, что способствует росту сельскохозяйственного производства: Россия уже вернула себе дореволюционные позиции главного европейского поставщика пшеницы.

Проблема современного изменения климата, конечно, заботит власти нашей страны. В Российской Федерации уже около десяти лет существует Климатическая доктрина, подписанная президентом, сейчас она пересматривается и уточняется, но суть ее остается прежней: в этом документе не подчеркивается грядущее потепление, а говорится о том, что климат постоянно изменяется и надо быть готовым к таким его трансформациям. В нашей огромной стране почти на половине территории распространена многолетняя мерзлота, которая сейчас интенсивно тает, а это приводит к разрушению строений: фундаменты разваливаются и дома падают в буквальном смысле слова. Становится сложнее строить дороги и прокладывать газопроводы – ведь надо укреплять подтаивающий грунт. Вот это все и подчеркивается в Климатической доктрине: мы не можем кардинально повлиять на природные процессы, но мы должны быть готовы к происходящим природным изменениям.

В Советском Союзе существовали и неуклонно выполнялись жесткие условия строительства. После крушения СССР, особенно в 1990-е годы, многие правила перестали строго выполнять и нередко строили там, где этого делать было нельзя. Нередко именно в таких местах и происходили стихийные бедствия, тогда как прежние жилье и хозяйственные постройки, возведенные много лет назад, оставались незатронутыми стихийными бедствиями.

Конечно, многие природные стихии очень опасны. И они существовали во все времена. В Центральной России в наше время не случается таких стихийных бедствий, о которых нельзя было бы прочесть в древних летописях. Например, все мы помним 2010 год, когда в Москве на протяжении почти двух месяцев стояла страшнейшая жара. Тогда гребень высокого давления установился как раз над Московским регионом. Горячий воздух поступал из Африки, а прохладные воздушные массы с севера и запада прорваться не могли. Изучая этот феномен, мы выяснили, что на территории ядра нашей страны – ее европейской территории, где погода отслеживалась уже в XVI веке – подобные ситуации случались три-четыре раза за столетие. Самый яркий документ оставила нам царица Анна Иоанновна, написавшая разносное письмо рязанскому воеводе по поводу того, что у него «болота горят». Этот документ свидетельствует о том, что и тогда стояли такая же сушь и жара и так же горели торфяники, как в 2010 году.

Яркий пример связи хозяйства страны с климатическими изменениями показывает Северный морской путь, проходящий вдоль северных берегов Евразии в наших территориальных водах, – это значит, что он должен обустраиваться и контролироваться нами. Этот важный торговый путь может функционировать при любом климате, если будет оборудован специальными навигационными устройствами, портами, узлами связи и пр. Современная Россия строит крупнейший и самый современный в мире ледокольный флот, а вот Северный морской путь пока не имеет современного обустройства. А ведь происходящее потепление способствует его эксплуатации, и для Российской Федерации это очень перспективная транспортная магистраль, особенно для транспортировки сжиженного природного газа. Очень многие страны заинтересованы в использовании данного пути, и его будущее зависит от нашей расторопности.

Российская Федерация обладает двумя транспортными магистралями мирового значения – это Северный морской путь и Транссибирская магистраль. И оба этих пути, безусловно, требуют модернизации и обустройства, в том числе и в связи с воплощаемой в жизнь китайской идеей нового Великого шелкового пути.

В заключение следует подчеркнуть, что в последние десятилетия экологические проблемы вышли на передний план забот человечества. Они стали серьезной частью жизни человеческого общества, так как требуют постоянного и глубокого обновления промышленности и сельского хозяйства, обширных природоохранных мероприятий. И в этом «поле» мировых проблем России отведена едва ли не первостепенная роль. Российская Федерация в противоположность многим странам, например США и Китаю, приносит огромную пользу планете за счет своих лесов, которые очищают атмосферу и насыщают ее кислородом. Мы должны использовать эти преимущества на благо своей страны и всей планеты.

Эта задача имеет не только хозяйственный аспект, она требует и серьезной научной работы, в которой традиционно первую скрипку играла Российская академия наук. В недавнем прошлом Академия наук обладала непререкаемым авторитетом, и это приносило огромную пользу стране. Увы, ныне Академия наук занимает неподобающее ей положение. И очень часто власти обращаются вместо академии в другие, в том числе коммерческие организации, и подобное не идет на пользу России.