Чем пахнет дождь? Ясные ответы на туманные вопросы о климате и погоде

В 2013 году на метеостанции в Мауна-Лоа впервые зафиксировали это значение. С того года показатель 400 молекул на миллион стал нормой, теперь же уровень растет еще быстрее. Это не первый случай, когда атмосфера Земли наполнилась углекислым газом и превратила планету в печку. Примерно 55 миллионов лет назад случился кратковременный период аномальной жары: внезапный выброс углекислого газа и метана разогрел планету более чем на 5 градусов. Это привело к массовому вымиранию морских и сухопутных обитателей, большая часть планеты стала непригодной для обитания, а арктические и антарктические воды стали по сути субтропическими. Недавно в 500 км от Южного полюса были обнаружены ископаемые остатки деревьев. Это был так называемый палеоцен-эоценовый термический максимум, продолжавшийся около 100 тысяч лет. Это отдаленное событие, случившееся еще до появления Homo sapiens, позволяет понять, что происходит прямо сейчас. Потепление медленно нарастало более 20 тысяч лет – но нынешняя эскалация выбросов СО₂ длится более 200 лет. Данные о том периоде климатической истории Земли – это не просто важный урок на будущее, но и свидетельство того, как может измениться ситуация на планете.

Что такое чувствительность климата?

Основная задача климатологии – изучение чувствительности климата Земли к увеличению выбросов углекислого газа. Этот показатель демонстрирует, каким будет глобальное поверхностное потепление в результате антропогенных выбросов СО₂. Исследования чувствительности климата опираются на климатические модели, последние наблюдении и данные о предыдущих состояниях климата Земли для оценки текущих и будущих температурных тенденций. Все процессы здесь протекают сложно, необходимо учитывать некоторую неопределенность. Многие сценарии учитывают механизмы обратной связи: изменение ледяного покрова, образование облаков в связи с учащением штормовой погоды, задержка реакции океанической среды и поглощение углекислого газа. Все это значит, что в результате получается скорее некий диапазон общемировых температур в будущем, нежели четко определенный показатель.

Каковы глобальные последствия разогревания планеты?

Изучение последствий изменения климата – не новая отрасль науки, хотя в последнее время количество исследований такого влияния на все сферы жизни значительно выросло. Тем не менее, поиски в этом направлении ведутся больше века и начались еще до достижения научного консенсуса. Первой указала на наличие парникового эффекта американская исследовательница Юнис Фут в своей работе 1856 года «Обстоятельства, влияющие на тепло солнечных лучей». Ученая заключила, что углекислый газ захватывает тепло, так что атмосфера, богатая этим газом, будет иметь более высокую температуру. Сорок лет спустя шведский ученый Сванте Аррениус провел первое исследование антропогенного влияния на климат, в котором предположил, что уменьшение содержания углекислого газа в атмосфере может привести к наступлению нового ледникового периода, а удвоение этого содержания повысит температуру в мире на 5–6 °C.

К середине XX века опасения по поводу повышения уровня углекислого газа в атмосфере распространились в научном сообществе и среди первых защитников окружающей среды. Первые компьютерные модели стали подсчитывать парниковый эффект, еще без учета механизмов обратной связи, таких как ускорение таяния льдов. Так выяснилось, что удвоение концентрации СО₂ в атмосфере повысит общемировую температуру на 2 °C

С тех пор компьютерное моделирование стало учитывать больше факторов, и сценарии будущего стали мало-помалу очевидны. Фактически исследования сорвали завесу с того, что происходило на заднем плане промышленной революции. Сыграло свою роль в увеличении наших знаний о предмете и появление спутниковых снимков: мы стали постоянно отслеживать температуру на суше и на море, фиксировать таяние и уменьшение ледяного покрова планеты, отступление ледников, опустынивание и общее изменение ландшафта Земли.

Мы стали свидетелями того, как сбываются прежние прогнозы: изменение климата происходит прямо у нас на глазах. Первые суперкомпьютеры работали сутки, чтобы предсказать погоду на сутки вперед. После этого произошел взрывной рост вычислительной мощности компьютеров (его удвоение каждые 18 месяцев в соответствии с законом Мура[29]), что породило новое поколение климатических моделей с возможностями глубокого обучения, и их результаты показывают еще большую зависимость от повышения уровня СО₂.

Однако необязательно заглядывать далеко вперед, чтобы понять, что нас ожидает.

На Марсе слишком мало парниковых газов. Хотя тонкая атмосфера Марса по большей части состоит из углекислого газа, в ней недостаточно метана и водяного пара, так что парниковый эффект крайне незначителен. Поэтому поверхность Марса в основном холодная, свидетельств жизни на планете пока не найдено.