Знание-сила, 2009 № 12 (990)

Новая опасность?

Руслан Григорьев

Реальность глобального потепления уже, по-видимому, не оспаривает никто. Спорят только о возможных причинах: человечество ли виновато, или очередной природный геоклиматический процесс.

Но главный спор — последствия потепления. Расчет этих перспектив ведется на компьютерах, но приводит разных ученых к разным результатам. Главная трудность состоит здесь в том, что очень трудно учесть все факторы, участвующие в образовании глобального климата. Их очень много, и наука еще очень далека от понимания, как они влияют друг на друга. А кроме того, многие факторы науке пока попросту неизвестны. То и дело появляется очередная научная статья, доказывающая, что необходимо учесть еще что-то — например, роль облаков. Или океанских водорослей. Или сажи. Или чего-нибудь еще, что может измениться при дальнейшем потеплении и в силу этого оказать то или иное, усиливающее или тормозящее, но непременное воздействие на ход процесса.

Каждый такой новый «ключик» крайне важен, потому что он делает картину все более полной, и, следовательно, расчеты — все более точными. Поэтому так важна появившаяся недавно работа группы американских ученых во главе с профессором Тедом Шуром (университет штата Флорида), которые указали на еще одного, ранее никем не замеченного (во всяком случае, не принимавшегося в расчет) участника сложной глобальной «игры факторов», именуемой земным климатом. Речь идет о вечной мерзлоте. Понятно, что повышение средней температуры на Земном шаре рано или поздно, но обязательно вызовет таяние этой замерзшей почвы. К каким последствиям это может привести? Скажутся ли они на дальнейшем изменении климата? В какую сторону и насколько существенно? До сих пор все это оставалось неизвестным, теперь же благодаря исследованиям группы Шура становится чуть более понятным и много более пугающим.

Три года назад Шур и двое его коллег опубликовали в журнале Science статью по итогам изучения вечной мерзлоты в Сибири, где она занимает свыше 650 тысяч квадратных километров. Теперь в журнале Bioscience появилась их новая статья, расширяющая предыдущие исследования также на районы вечной мерзлоты в Северной Европе, Гренландии и Северной Америке. Объект изучения — содержание углерода в поверхностных слоях вечной мерзлоты на глубине до 3 метров (прежние исследования ограничивались слоями до 1 метра и менее). Определение количества углерода в вечной мерзлоте крайне важно, потому что с повышением температуры эта почва непременно оттает, и тогда бактерии и грибки получат в свое распоряжение огромное количество органического вещества (корни и целые растения, содержащиеся сейчас в мерзлой почве, как в холодильнике) и начнут энергично его разлагать, чего сейчас сделать не могут. Разложение органики приведет к выделению в атмосферу содержащегося в ней углерода в виде углекислого газа или метана, и тогда напрашивается вопрос — сколько его там? Именно на этот вопрос и отвечает новая работа группы Шура.

По их подсчетам, общее содержание углерода в указанном слое составляет (суммарно) более полутора тысяч миллиардов тонн. Это вдвое больше, чем все количество углерода (780 миллиардов тонн), которое содержится в атмосфере в настоящий момент. Но эти цифры ничего еще не говорят о возможном выделении углерода из растаявшей вечной мерзлоты в атмосферу. Здесь нужны иные подсчеты, и Шур с коллегами их провели. Картина получается такой. Сейчас сжигание органического топлива ежегодно добавляет в атмосферу 8,5 миллиардов тонн углекислоты. Еще 1,5 миллиарда в год добавляет уничтожение лесов. Так вот таяние вечной мерзлоты, по подсчетам группы Шура, может дать дополнительные 0,8–1,1 миллиарда тонн.

Но тут следует учесть, что на растаявшей почве, да еще при более высокой температуре обязательно вырастут новые леса, которые начнут поглощать углекислый газ и выделять кислород. Однако, по тем же подсчетам Шура, этого далеко недостаточно, чтобы компенсировать причиненный вред. Дело в том, что один квадратный метр зрелого леса запасает в себе всего лишь 5 килограммов углерода, тогда как один квадратный метр оттаявшей вечной мерзлоты, на которой этот лес вырастет, содержит в себе 44 килограмма. Таким образом, даже с учетом леса приведенные цифры влияния растаявшей вечной мерзлоты на загрязнение атмосферы уменьшаются всего на 10 %.

Сама по себе добавка 0,7–1,0 миллиарда тонн «органической» углекислоты к 10 миллиардам «индустриальной» может показаться не такой уж существенной. Но тут важен принцип. Оказывается, чисто «техногенное» потепление может включить совершенно неожиданные биологические процессы, которые начнут добавлять свои миллиарды тонн углерода и доли градусов в общую копилку. Таяние вечной мерзлоты является этому первой иллюстрацией и подтверждением.

Еще раз о метане

Андрей Железных

Когда ученые рассказывают нам о количестве частиц углекислого газа или метана, или еще какой-нибудь гадости в воздухе, это нам ничего не говорит.

Когда они предсказывают повышение температуры на каких-нибудь пару градусов да и то к концу столетия, нас это тоже не очень-то пугает (тем более, что все эти выкладки весьма ненадежны, потому что опираются на компьютерные расчеты, то есть в конечном счете — на определенные программы, в которые заложены те или иные предположения, и сами ученые говорят, что их результаты очень чувствительны к этим предположениям). А кроме того, все эти расчеты исходят из одного и того же основного предположения: дальнейшее изменение климата будет происходить линейно — то, что в науке называется линейной экстраполяцией. А между тем все большее внимание привлекает к себе в последнее время иная, более тревожная возможность, получившая название «точки опрокидывания».

Первые указания на эту возможность дала палеоклиматология. Она обнаружила, что в истории нашей планеты уже было одно такое «опрокидывание»: примерно 34 миллиона лет назад царивший тогда на Земле тропический климат довольно внезапно и на миллионы лет сменился резким похолоданием, вплоть до образования ледовых шапок на полюсах. Вскоре были выявлены и другие аналогичные явления, и сегодня их известно уже восемь. Природа такого обвального процесса неизвестна, но ученые думают, что здесь работает механизм обратной положительной связи: например, образование льда увеличивает отражение солнечного света, что влечет за собой еще большее похолодание.

Недавно европейские ученые опубликовали результаты анализа всех таких «опрокидываний». Этот анализ показал, что каждому из них предшествовали некие характерные изменения в обычных колебаниях годичных температур. Мы, конечно, тут же примеряем на себя: а не замечены ли такие изменения в нашем климате? Нет, отвечают эти специалисты, но не потому, что их нет, а потому что для их выявления нужно следить за климатом тысячи лет, а мы его меряем всего два века с лишним. Но во всяком случае, добавляют они, доверять линейной экстраполяции все же не стоит.

И вот в этом состоянии нас начинают пугать (другие ученые), что таяние вечной мерзлоты на гигантских просторах российской Сибири и канадского Севера может «разом» добавить в атмосферу миллионы тонн метана, а кроме того на океанском дне лежат миллионы огромных ледоподобных глыб (метановых гидратов), и если они начнут таять, то произойдет такая же чудовищная «метановая отрыжка» катастрофических масштабов, какая уже была 55 миллионов лет назад и закончилась скверно для всего живого. Да еще этот проклятый метан вообще просачивается прямо из океанского дна, и, например, недавняя британская экспедиция на судне «Джеймс Кларк Росс» уже обнаружила 250 таких метановых фонтанов возле Шпицбергена, а российская — в устье реки Лена.

Так вот есть все-таки просветы. Те ученые, которые уверенно предсказывают выделение метана из тающей вечной мерзлоты, конечно, в принципе правы, но не так давно группа американских исследователей обнаружила очень интересное геологическое место — глубокий срез земли как раз в районе вечной мерзлоты в Канаде.

Срез настолько глубокий, что он позволил им «заглянуть» в далекое прошлое, на добрых 40 тысяч лет. За это время на Земле сменилось несколько климатических эпох, но анализ этого слоя вечной мерзлоты показал, что промерзшая почва практически не реагировала на эти периодические потепления и похолодания. Так что, видимо, далеко не все участки вечной мерзлоты и далеко не при всех условиях грозят нам выделением своего метана.

И точно так же более детальный анализ арктических метановых фонтанов, проведенный британскими учеными, показал, что их возраст составляет, по меньшей мере, 15 тысяч лет, что тоже не дает особых основа ний для немедленной паники. И то же самое относится, по мнению немецких специалистов, к угрозе «внезапного таяния» всех подводных метановых гидратов. «Такая угроза реальна, — говорит специалист по вечной мерзлоте Ганс Хуббертен из Потсдама, — но для паники нет никаких оснований. И разговоры о «метановой отрыжке» не следует принимать слишком всерьез». Термические исследования показали, что все описанные выше метановые залежи достаточно стабильны и за последние годы, когда отмечены особенно высокие годичные температуры, нагревались и таяли лишь незначительно.

Короче говоря, климат не собирается со дня на день «опрокинуться».