Зачем нужна геология: краткая история прошлого и будущего нашей планеты

Роль ученых сейчас заключается в отслеживании, анализе и моделировании климатической системы (в прошлом и в настоящем), а также в прогнозировании возможных последствий тех или иных действий, которые может предпринять наше общество, столкнувшись с ростом концентрации парниковых газов. Прогнозирование — важная часть этой работы, однако все прогнозы — от оценки общемировой температуры через столетие до предсказания победителя Супербоула^[73] в следующем году — страдают неопределенностью. Ключом к точному прогнозированию является снижение неопределенности до минимально возможного уровня. В случае климата это означает, что модели должны включать все известные факторы, влияющие на климат, от альбедо поверхности до облачности и циркуляции океанов; что в модели необходимо встраивать высокое временное и географическое разрешение, чтобы можно было следить за короткими интервалами времени и небольшими участками территории; что необходимо хорошо понимать причины и природу прошлых изменений климата. К счастью, во всех этих областях за последние годы достигнут большой прогресс, чему способствовала доступность вычислительных мощностей. Несмотря на критику, которая появляется в СМИ, точность климатических моделей быстро совершенствуется, а доверие к их предсказаниям растет. Трудность состоит в необходимости убедить политиков и население в том, что последствия прогнозируемого повышения температуры требуют, чтобы мы начали действовать уже сегодня, и проблема усугубляется общемировыми масштабами этого явления.

Повышение кислотности океанов предсказать гораздо легче, чем изменения климата, потому что этот процесс прост: из-за увеличения содержания углекислого газа в атмосфере всё большее его количество растворяется в морской воде, и она становится более кислой. Растворимость газа хорошо известна, и поэтому довольно просто вычислить, какой будет кислотность при определенной концентрации газа в атмосфере. Проблема — не для ученых, а для океана — состоит в том, что нынешний рост двуокиси углерода не имеет прецедентов. Те природные процессы отрицательной обратной связи, которые уменьшают количество углекислого газа в атмосфере (например, усиление выветривания континентальных горных пород или нейтрализация кислотности океана посредством растворения осадочного карбоната кальция) работают во временных масштабах, которые гораздо больше, чем те несколько столетий, когда люди будут добавлять огромное количество диоксида углерода в систему океан-атмосфера (мы каждый час добавляем в атмосферу больше миллиона тонн этого вещества). По сравнению с этим интервалом океаны перемешиваются медленно, а это означает, что в краткосрочной перспективе повышение кислотности затронет в основном поверхностные воды, находящиеся в прямом контакте с атмосферой (океанологи обнаружили измеримое повышение кислотности поверхностных вод только в последние два десятилетия; со времен начала промышленной революции повышение составило 30 %). Потребуются тысячи лет, чтобы эти воды прошли через весь океан.

Возможно, из-за того, что в центре внимания вечно оказывалось глобальное потепление из-за увеличения количества парниковых газов, повышение кислотности океана до последнего времени оставалось в тени, и исследования последствий такого процесса находятся на начальной стадии. Однако существуют национальные и международные программы по изучению этого явления, и эта тема, несомненно, будет все чаще и чаще привлекать к себе внимание. То, что известно на сегодняшний день, не обнадеживает. Например, лабораторные исследования показывают, что с повышением кислотности воды замедляется размножение некоторых морских обитателей — в частности, это касается таких важных промысловых видов, как устрицы. Этот процесс негативно повлияет на большинство морских организмов, которые строят раковины и скелет из карбоната кальция: у них будет меньше возможностей создавать себе прочные опорные и защитные конструкции. Здесь важнейшими организмами являются кораллы. Коралловые рифы обеспечивают защиту от волн и штормовых нагонов, а также являются важными экосистемами для множества морских обитателей, включая ценных промысловых рыб^[74].