Съвременните причини и последствия от глобалното затопляне
Ясаманов Н. А. Професор, зам Ръководител на катедра "Екология и науки за земята", Университет "Дубна"
Климатът играе първостепенна роля както в живота на индивидите, така и във формирането, развитието и смъртта на цели човешки цивилизации. От него зависи благосъстоянието на обществото, здравето на хората, епидемиологичната ситуация, производителността, състоянието на икономиката, темповете и видовете строителство, работата и състоянието на транспорта и магистралите и много други. В съответствие с климатичните условия се създават материалните и финансови ресурси на обществото, определя се и се развива духовният и културен живот на всеки етнос. Климатът оказва пряко влияние върху техническото оборудване, научния и икономически потенциал на съвременната цивилизация. Ролята на климата е голяма за скоростта и посоката на въздействието на различни природни процеси върху ландшафтните условия. Затова към него се обръща голямо внимание на обикновените хора, учени и политици. Вниманието към климата стана особено изпъкнало, след като през втората половина на 20-ти век се установи тенденция към доста значително повишаване на повърхностните температури и във връзка с това бяха направени климатични прогнози за следващите десетилетия.
Съвременно глобално затопляне
В края на 60-те и началото на 70-те години на 20-ти век климатолозите обърнаха внимание на съществуващата тенденция към повишаване на средните глобални температури на повърхностния въздушен слой.Това беше разкрито в резултат на многократен и разностранен анализ на преките наблюдения на повърхностните температури, извършени от метеорологичните станции на света, започвайки от края на 19 век. Анализът на средните температури за повече от век наблюдения показа, че нямаплавно повишаване на температурите и рязък преход с алгоритъм към растеж. Но на фона на общия растеж бяха регистрирани години на значително понижение на температурите, когато след известно забавяне отново се наблюдава по-ускореният им растеж. През същите години беше показано, че повишаването на температурите е свързано с парниковия ефект на атмосферата и това се дължи на наличието на въглероден диоксид в нея. Освен това много изследователи започнаха да смятат наличието на въглероден диоксид в атмосферата не просто за водещ, а за доминиращ фактор за повишаване на температурите. Известно е, че в допълнение към въглеродния диоксид парниковият ефект на атмосферата се осигурява от водни пари, метан, озон, аргон, фреони и др. Вярно е, че техният дял, с изключение на водните пари, в парниковия ефект не е толкова голям. Следователно, когато създават теоретичната основа на съвременното глобално затопляне, те започват да пренебрегват наличието на други парникови газове в атмосферата и започват да вземат предвид само стойността на концентрацията на въглероден диоксид в математическите изчисления. Освен това в геоложкото минало повишаването или намаляването на температурния режим до началото на субтропичните температури на полюсите или появата на обширни континентални ледени покривки, като правило, беше придружено от геологично доказани промени в концентрациите на въглероден диоксид в атмосферата. Високите концентрации на въглероден диоксид, както например в мезозойската ера, съответстват на високи температури на повърхностния въздух и, обратно, когато се образуват ледени покривки, като например в края на карбона, концентрациите на въглероден диоксид в атмосферата са дори много по-ниски от съвременните. Въпреки това се смяташе, че в геоложкото минало скоростта на нарастване на атмосферния въглероден диоксид е била значително по-ниска от сегашната и неговият източник е бил много бавно протичащ в геодинамичните (тектонични) вътрешности на земята.процеси.
Според абсолютното мнозинство климатолози единственият източник на атмосферен въглероден диоксид в съвременната епоха могат да бъдат антропогенните емисии, тъй като по време на наземни вулканични изригвания в атмосферата навлизат не толкова парникови газове, колкото аерозоли и лека вулканична пепел, които значително намаляват прозрачността на атмосферата. Изключителната обширност и големият брой изследвания в областта на съвременното глобално затопляне, проведени от втората половина на ХХ век, доведоха до това, че между съвременното затопляне и антропогенните емисии на въглероден диоксид се постави знак за равенство. Говорейки за причините за съвременното глобално затопляне, те веднага загатнаха антропогенния фактор. И това е въпреки всичко, въпреки факта, че такава формулировка на проблема за източника на атмосферния въглероден диоксид противоречи на редица физически и геоложки фактори. Сред многото погрешни изчисления на явни несъответствия има поне две. Първото несъответствие е, че е невъзможно да си представим издигането до горната част на атмосферата и дифузията на въглероден диоксид, много по-тежък от въздуха. Те се опитаха да обяснят това противоречие с възможността за бързо смесване поради високата подвижност на въздушните маси, особено по време на движението на атмосферните фронтове. Второто несъответствие се разкрива при анализиране на хода на промените в температурния режим и концентрацията на атмосферния въглероден диоксид през всеки период от миналия век. На графиките на температурните промени и концентрацията на атмосферния въглероден диоксид се разграничава годишна или дву-тригодишна периодичност. Освен това тази периодичност е взаимозависима и последователна. Но те се опитаха да не я забележат и да отминат мълчаливо. Междувременно той е не само важен, но съдържа и ключа към разгадаването на източника на атмосфернивъглероден двуокис. Ако вземем предвид правилността на антропогенния източник на въглероден диоксид, тогава трябва да приемем, че този източник трябва да действа постоянно и никога да не се забавя, а по-скоро да се ускорява през цялото време. В края на краищата промишленото производство в света се разширява всяка година и в същото време необходимостта от изгаряне на минерални горива непрекъснато нараства в нарастващи обеми и този процес никога не се забавя или спира. Периодичността на отделянето на въглероден диоксид в атмосферата, която е фиксирана чрез преки наблюдения, предполага действието на естествен източник.
Такъв глобален природен източник най-вероятно е океанският вулканизъм, за който през 60-те и 70-те години на ХХ век се знае малко за някои земни ландшафти. В този случай обаче можем да говорим не толкова за директни емисии на въглероден диоксид от земната повърхност в атмосферата, което е малко вероятно поради високата плътност, а за друг парников газ - метан, чиято концентрация в атмосферата, подобно на въглеродния диоксид, непрекъснато нараства. Въпреки че според изследователите на НАСА метанът има 20-кратно по-голям ефект на задържане на топлина в сравнение с въглеродния диоксид, неговата роля в съвременното глобално затопляне не е толкова в прякото участие в парниковия ефект, а във факта, че метанът е пряк източник на атмосферен въглероден диоксид. Когато метанът навлезе в атмосферата, той реагира с молекулите на кислорода и водорода. И такава реакция протича особено бурно в горната част на тропосферата и долната част на стратосферата. Метанът не само частично унищожава озона, но след реакции с кислорода и водорода пресъздава въглероден диоксид и водни пари, т.е. газове, които имат най-голям парников ефект. Ако първото, поради високата си плътност, бавнослиза в тропосферата, като по този начин увеличава концентрацията си, тогава водната пара се преразпределя в горната част на тропосферата, създавайки седефени облаци, които освен парниковата си роля също променят прозрачността на атмосферата и по този начин регулират потока на слънчева топлина към земната повърхност.
След това е важно да се отговори на въпроса къде и как такова огромно количество метан може да навлезе в атмосферата, способно да променя повърхностните температури. Известно е, че основните производители на метан на земната повърхност са езерно-блатни системи и тундрови ландшафти, в които при недостиг на кислород органичната материя се разлага и се образува "блатен" газ. Подобен производител на метан са тропическите мангрови пейзажи, често срещани в крайбрежните низини от двете страни на екватора, както и райони, в които има находища на твърди, течни и газообразни изкопаеми горива.
Само преди няколко години беше открит нов и най-мощен източник на метан, който се намира на дъното на океаните. В неговите граници има глобална система от средноокеански хребети, чиято обща дължина е 60 000 км. Чрез разломи в аксиалната част на тези хребети, наречени рифтове, мантийното вещество излиза на повърхността на океанското дъно с определена периодичност, която се променя при контакт с морска вода. В процеса на хидратация се получава метан. Този лек газ бързо достига повърхността на океана и се освобождава в атмосферата. Известно е обаче, че по време на подводни изригвания, освен метан, се отделят въглероден диоксид и разнообразие от фин вулканичен материал. Ако въглеродният диоксид се разтваря добре в студени дънни води и впоследствие се използва заметаболитни процеси на хидробионти, след което тънък вулканичен материал се утаява на морското дъно по склоновете на подводни вулкани и средноокеански хребети. Вулканични явления в Световния океан се срещат и в така наречените зони на субдукция, в зони на сблъсък на океански литосферни плочи и в местата на островните дъги. Потокът от метан в тези части на Световния океан се регулира само от условията, при които и как възникват вулканичните изригвания. В случай, че са под вода, тогава се освобождава основно метан, а по време на земни изригвания, както например се случва в Алеутските, Хавайските, Командирските и други островни дъги или в Камчатка, в атмосферата се отделя малко количество вулканични газове, но навлиза и много пирокластичен материал. Дългосрочното присъствие на последните в атмосферата води до влошаване на прозрачността на атмосферата и води до намаляване на температурния режим. По този начин както самата периодичност на вулканичните явления, така и видът и местоположението на подводните изригвания причиняват периодичността на навлизането на метан в атмосферата и регулират температурните промени и концентрацията на въглероден диоксид в атмосферата. С други думи, доминирането на разпространението (разширяването на земната кора) явления, които се случват в областите на развитие на средноокеанските хребети или зоните на субдукция (места, където литосферните плочи се събират), които са фиксирани от островни дъги и сблъсък със съответния характер на подводни или земни вулканични изригвания, или води до освобождаване на метан или вулканична пепел в атмосферата, но понякога процесите на подводен вулканизъм, точно както на земната повърхност, избледняват, т.е. има временно спиране на тези глобални процеси. В последния случай атмосферата на Земята във връзка с температуратарежим, дължащ се на предишната порция метан и въглероден диоксид, започва да действа като конвенционален инерционен "топлинен двигател".