Земной шар нагревается. И земля, и океаны сейчас теплее, чем они были в 1880 году, когда началось ведение учета, и температура все еще повышается. Этот рост жары является в двух словах глобальным потеплением.
Вот голые цифры, согласно данным Национального управления океанических и атмосферных исследований (NOAA): в период с 1880 по 1980 год глобальная годовая температура повышалась в среднем на 0,13 градуса по Фаренгейту (0,07 градуса по Цельсию) в среднем за десятилетие. С 1981 года скорость роста ускорилась до 0,32 градуса по Фаренгейту (0,18 градуса по Цельсию) за десятилетие. Это привело к общему увеличению глобальной средней температуры на 3,6 градуса по Фаренгейту сегодня по сравнению с доиндустриальной эпохой. В 2019 году средняя глобальная температура над сушей и океаном была на 1,75 градуса по Фаренгейту (0,95 градуса по Цельсию) выше среднего уровня 20-го века. Это сделало 2019 год вторым самым жарким за всю историю наблюдением, уступая только 2016 году.
Это повышение температуры вызвано людьми. Сжигание ископаемого топлива выпустило в атмосферу парниковые газы, которые улавливают тепло от солнца и повышают температуру поверхности и воздуха.
Как парниковый эффект играет роль
Основной движущей силой сегодняшнего потепления является сжигание ископаемого топлива. Эти углеводороды нагревают планету посредством парникового эффекта, который вызван взаимодействием между атмосферой Земли и поступающим излучением солнца.
«Базовая физика парникового эффекта была выяснена более ста лет назад умным парнем, использующим только карандаш и бумагу», - сказал в прямом эфире Live Science профессор геологии и наук об окружающей среде в университете Питтсбурга Джозеф Верн.
Этим «умным парнем» был Сванте Аррениус, шведский ученый и возможный лауреат Нобелевской премии. Проще говоря, солнечное излучение попадает на поверхность Земли, а затем возвращается в атмосферу в виде тепла. Газы в атмосфере задерживают это тепло, не давая ему уйти в космическое пространство (хорошие новости для жизни на планете). В документе, представленном в 1895 году, Аррениус выяснил, что парниковые газы, такие как углекислый газ, могут улавливать тепло вблизи поверхности Земли, и что небольшие изменения в количестве этих газов могут существенно повлиять на количество тепла.
Откуда берутся парниковые газы
С начала промышленной революции люди быстро меняли баланс газов в атмосфере. При сжигании ископаемого топлива, такого как уголь и нефть, выделяются водяной пар, диоксид углерода (CO2), метан (CH4), озон и закись азота (N2O), основные парниковые газы. Углекислый газ является наиболее распространенным парниковым газом. Приблизительно между 800 000 лет назад и началом промышленной революции присутствие CO2 в атмосфере составило около 280 частей на миллион (промилле, что означает, что в воздухе было около 208 молекул CO2 на каждый миллион молекул воздуха). По данным Национального центра экологической информации, по состоянию на 2018 год (последний год, когда имеются полные данные), средний уровень СО2 в атмосфере составил 407,4 промилле.
Это может показаться не таким уж большим, но, согласно Институту океанографии им. Скриппса, уровень СО2 не был таким высоким со времен плиоценовой эпохи, которая произошла между 3 и 5 миллионами лет назад. В то время Арктика была свободной ото льда, по крайней мере, часть года и значительно теплее, чем сегодня, согласно исследованию 2013 года, опубликованному в журнале Science.
В 2016 году на долю CO2 пришлось 81,6% всех выбросов парниковых газов в США, согласно анализу Агентства по охране окружающей среды (EPA).
«Благодаря высокоточным инструментальным измерениям мы знаем, что в атмосфере наблюдается беспрецедентное увеличение CO2. Мы знаем, что CO2 поглощает инфракрасное излучение, а средняя глобальная температура увеличивается», - говорит профессор химии в Йоркском колледже Пенсильвании Кит Питерман. и его научный партнер, Грегори Фой, адъюнкт-профессор химии в Йоркском колледже Пенсильвании, рассказал Live Science в совместном электронном письме.
CO2 попадает в атмосферу различными путями. Сжигание ископаемого топлива выделяет CO2 и, безусловно, является крупнейшим вкладом США в выбросы, которые согревают земной шар. Согласно отчету EPA 2018 года, в результате сжигания ископаемого топлива в США, включая производство электроэнергии, в 2016 году в атмосферу было выброшено чуть более 5,8 миллиарда тонн (5,3 миллиарда метрических тонн) CO2. Другие процессы, такие как неэнергетическое использование топлива, производство железа и стали производство цемента и сжигание отходов - увеличение общего годового выброса СО2 в США до 7 млрд. тонн (6,5 млрд. тонн).
Вырубка лесов также вносит большой вклад в избыток CO2 в атмосфере. На самом деле вырубка лесов является вторым по величине антропогенным (антропогенным) источником углекислого газа, согласно исследованию, опубликованному Университетом Дьюка. После того, как деревья умирают, они высвобождают углерод, который они хранили во время фотосинтеза. Согласно Глобальной оценке лесных ресурсов 2010 года, вырубка лесов выбрасывает в атмосферу почти миллиард тонн углерода в год.
Во всем мире метан является вторым наиболее распространенным парниковым газом, но он наиболее эффективен для улавливания тепла. EPA сообщает, что метан удерживает тепло в 25 раз эффективнее, чем углекислый газ. По данным EPA, в 2016 году на газ приходилось около 10% всех выбросов парниковых газов в США.
Метан может поступать из многих природных источников, но люди вызывают значительную долю выбросов метана за счет добычи полезных ископаемых, использования природного газа, массового выращивания скота и использования свалок. По данным EPA, крупный рогатый скот является самым крупным источником метана в США, причем животные производят почти 26% всех выбросов метана.
Есть некоторые обнадеживающие тенденции в показателях выбросов парниковых газов в США. Согласно отчету EPA за 2018 год, эти выбросы выросли на 2,4% в период с 1990 по 2016 год, но снизились на 1,9% в период с 2015 по 2016 год.
Частично это снижение было вызвано теплой зимой 2016 года, которая потребовала меньше топлива для обогрева, чем обычно. Но другой важной причиной этого недавнего снижения является замена угля природным газом, по данным Центра климатических и энергетических решений. США также переходят от экономики, основанной на производстве, к менее энергоемкой экономике услуг. Согласно EPA, топливосберегающие транспортные средства и стандарты энергоэффективности для зданий также улучшили выбросы.
Последствия глобального потепления
Глобальное потепление означает не просто потепление, поэтому «изменение климата» стало любимым термином среди исследователей и политиков. В то время как земной шар в среднем становится горячее, это повышение температуры может иметь парадоксальные последствия, такие как более частые и сильные снежные бури. Изменение климата может и будет влиять на земной шар несколькими важными способами: таянием льда, высыханием уже засушливых районов, вызывая экстремальные погодные условия и нарушая хрупкое равновесие океанов.
Тающий лед
Возможно, наиболее заметным эффектом изменения климата на сегодняшний день является таяние ледников и морского льда. Ледяные щиты отступают с конца последнего ледникового периода, около 11 700 лет назад, но потепление прошлого столетия ускорило их гибель. Исследование 2016 года показало, что вероятность того, что глобальное потепление вызвало недавнее отступление ледников, составляет 99%; На самом деле, исследования показали, что эти ледяные реки отступили в 10-15 раз больше расстояния, которое они имели бы, если бы климат оставался стабильным. Национальный парк Глейшер в штате Монтана насчитывал 150 ледников в конце 1800-х годов. Сегодня их насчитывается 26. Потеря ледников может привести к человеческим жертвам, когда ледяные плотины, сдерживающие ледниковые озера, дестабилизируются и разрываются или когда лавины вызваны нестабильными деревнями, закапывающими лед.
На Северном полюсе потепление происходит в два раза быстрее, чем в средних широтах, и морской лед демонстрирует напряжение. Осень и зимний лед в Арктике достигли рекордных минимумов как в 2015, так и в 2016 году, а это означает, что ледяные просторы не покрывали столько открытого моря, как наблюдалось ранее. По данным НАСА, 13 самых маленьких значений максимальной зимней протяженности морского льда в Арктике были измерены за последние 13 лет. Лед также образуется позже в течение сезона и тает с большей готовностью весной. По данным Национального центра данных по снегу и льду, за последние 40 лет площадь морского льда в январе сократилась на 3,15% за десятилетие. Некоторые ученые думают, что Северный Ледовитый океан будет видеть безледное лето в течение 20 или 30 лет.
В Антарктике картина была чуть менее четкой. По данным Коалиции Антарктики и Южного океана, Западный Антарктический полуостров нагревается быстрее, чем где бы то ни было, кроме некоторых районов Арктики. На полуострове ледяной шельф Ларсена С только что сломался в июле 2017 года, породив айсберг размером с Делавэр. Теперь ученые утверждают, что четверть льда в Западной Антарктиде находится под угрозой разрушения, а огромные ледники Туэйтс и Пайн-Айленд текут в пять раз быстрее, чем в 1992 году.
Морской лед у Антарктиды крайне изменчив, хотя некоторые районы достигли рекордных высот в последние годы. Однако на этих записях могут быть отпечатки пальцев, связанные с изменением климата, поскольку они могут быть вызваны тем, что наземный лед выходит в море по мере таяния ледников или изменениями ветра, связанными с потеплением. В 2017 году, однако, эта картина рекордно высокого уровня льда резко изменилась, с появлением рекордно низкого уровня. 3 марта 2017 года площадь морского льда в Антарктике была измерена на 71 000 квадратных миль (184 000 квадратных километров) меньше, чем предыдущий минимум с 1997 года.
Нагревание
Глобальное потепление также изменит положение вещей между полюсами. Ожидается, что многие уже засушливые районы станут еще суше, когда мир станет теплее. Например, ожидается, что юго-западные и центральные равнины Соединенных Штатов переживут десятилетия "мегадрусов", более жестких, чем что-либо еще в человеческой памяти.
«Будущее засухи в западной части Северной Америки, вероятно, будет хуже, чем кто-либо испытывал в истории Соединенных Штатов», - говорит Бенджамин Кук, специалист по климату из Института космических исследований им. Годдарда при Нью-Йорке, который опубликовал исследование в 2015 году. Об этих засухах рассказал Live Science. «Это засухи, которые так сильно выходят за рамки нашего современного опыта, что о них почти невозможно даже думать».
В исследовании прогнозировалось, что к 2100 году вероятность засух в регионе составит не менее 35 лет. По мнению исследователей, основной движущей силой является усиление испарения воды из более горячей и горячей почвы. Большая часть осадков, выпадающих в этих засушливых регионах, будет потеряна.
Между тем, исследования 2014 года показали, что во многих районах, вероятно, будет меньше осадков, поскольку климат согреет. Субтропические регионы, включая Средиземное море, Амазонку, Центральную Америку и Индонезию, скорее всего, больше всего пострадают, как показало это исследование, в то время как Южная Африка, Мексика, западная Австралия и Калифорния также высохнут.
Экстремальные погодные условия
Еще одно воздействие глобального потепления: экстремальные погодные условия. Ожидается, что ураганы и тайфуны станут более интенсивными по мере того, как планета нагревается. Горячие океаны испаряют больше влаги, которая является двигателем этих штормов. Межправительственная группа экспертов ООН по изменению климата (МГЭИК) прогнозирует, что даже если мир диверсифицирует свои источники энергии и перейдет на экономику с меньшим количеством ископаемого топлива (известную как сценарий А1В), тропические циклоны, вероятно, будут на 11% больше интенсивный в среднем. Это означает больший ущерб от ветра и воды на уязвимых береговых линиях.
Как ни парадоксально, изменение климата может также вызвать более частые экстремальные снежные бури. Согласно Национальным центрам экологической информации, экстремальные снежные бури в восточной части США стали в два раза чаще, чем в начале 1900-х годов. И здесь это изменение происходит потому, что повышение температуры океана приводит к увеличению испарения влаги в атмосферу. Эта влага усиливает штормы, обрушившиеся на континентальную часть Соединенных Штатов.
Разрушение океана
Некоторые из самых непосредственных воздействий глобального потепления находятся под волнами. Океаны действуют как поглотители углерода, что означает, что они поглощают растворенный углекислый газ. Это не плохо для атмосферы, но не для морской экосистемы. Когда углекислый газ реагирует с морской водой, pH воды снижается (то есть становится более кислым), процесс, известный как подкисление океана. Эта повышенная кислотность разрушает оболочки и скелеты карбоната кальция, от которых зависит выживание многих океанических организмов. Эти существа включают моллюсков, птероподов и кораллов, согласно NOAA.
Кораллы, в частности, являются канарейкой в угольной шахте для изменения климата в океанах. Морские ученые наблюдают тревожные уровни обесцвечивания кораллов, события, при которых кораллы вытесняют симбиотические водоросли, которые обеспечивают кораллы питательными веществами и придают им яркие цвета. Отбеливание происходит, когда кораллы находятся в стрессовом состоянии, а стрессовые факторы могут включать высокие температуры. В 2016 и 2017 годах на Большом Барьерном рифе в Австралии происходили сплошные обесцвечивания. Коралл может пережить обесцвечивание, но повторяющиеся обесцвечивания делают выживание все менее и менее вероятным.
Там не было климатического перерыва
Несмотря на подавляющий научный консенсус о причинах и реальности глобального потепления, вопрос политический спорный. Например, отрицатели изменения климата утверждают, что потепление замедлилось между 1998 и 2012 годами, явление, известное как «перерыв изменения климата».
К сожалению для планеты, перерыва никогда не было. Два исследования, одно из которых было опубликовано в журнале Science в 2015 году, а другое - в 2017 году в журнале Science Advances, повторно проанализировали данные о температуре океана, которые показали замедление потепления, и обнаружили, что это была просто ошибка измерения. В период с 1950-х по 1990-е годы большинство измерений температуры океана проводились на исследовательских судах. Вода будет закачиваться в трубы через машинное отделение, что в итоге приведет к ее небольшому нагреву. После 1990-х годов ученые начали использовать системы на основе океанских буев, которые были более точными, для измерения температуры океана. Проблема возникла потому, что никто не исправил изменения в измерениях между лодками и буями. Внесение этих поправок показало, что океаны нагревались на 0,22 градуса по Фаренгейту (0,12 градуса по Цельсию) в среднем за десятилетие с 2000 года, почти в два раза быстрее, чем предыдущие оценки в 0,12 градуса по Фаренгейту (0,07 градуса Цельсия) за десятилетие.
Факты о глобальном потеплении
По данным НАСА:
