Ответы следует искать в химии и физике. Как вы, возможно, помните из школьных уроков физики, все молекулы вибрируют и чем быстрее, тем больше нагреваются. Определенные типы молекул, подвергаясь воздействию излучения на определенной длине волны, блокируют это излучение, впитывают его энергию и вибрируют быстрее.
Но не у всякого излучения нужная длина волны. Солнечный свет, к примеру, проходит сквозь большинство парниковых газов, которые не поглощают его, достигает Земли и греет планету, как и много миллионов лет назад.
Дело вот в чем: Земля не удерживает всю эту энергию вечно, иначе на нашей планете уже давно было бы невыносимо жарко. Часть энергии должна уходить обратно за пределы атмосферы, но по дороге она приобретает как раз такую длину волны, что ее поглощают парниковые газы. Вместо того чтобы уйти в открытый космос, никому не навредив, солнечный свет сталкивается с молекулами парниковых газов и заставляет их вибрировать быстрее, нагревая атмосферу. (Кстати, следует поблагодарить мироздание за парниковый эффект, без него люди не смогли бы жить на нашей планете из-за холода. Проблема в том, что излишек парниковых газов доводит ситуацию до крайности.)
Почему не все газы так действуют? Потому что через молекулы с двумя одинаковыми атомами например, молекулу азота или кислорода излучение проходит насквозь. Только молекулы, состоящие из разных атомов, как углекислый газ (диоксид углерода) и метан (углеводород), имеют подходящую структуру для поглощения излучения и нагревания.
Это первая часть ответа на вопрос «Зачем стремиться к нулю?»: да затем, что углекислый газ, попадающий в атмосферу, усиливает парниковый эффект! От законов физики никуда не деться.
Следующая часть ответа касается влияния парниковых газов на климат и на нас.
ЧТО НАМ ИЗВЕСТНО И ЧТО НЕИЗВЕСТНО
Ученым еще многое предстоит узнать о том, как и почему меняется климат. Межправительственная группа экспертов по климатическим изменениям не пришла пока к однозначным выводам насчет того, насколько и как быстро поднимется температура и как именно повлияет на нас глобальное изменение климата.
Проблема частично в том, что компьютерные модели далеки от совершенства. Климат невообразимо сложное явление, и мы еще плохо представляем, как влияют на климатические изменения облака, а также как повышение температуры воздействует на экосистемы. Исследователи еще ищут ответы на эти и подобные вопросы.
Все же объем полученных к настоящему моменту знаний позволяет прогнозировать ситуацию. Перечислим основные моменты.
Земля нагревается из-за деятельности людей. Последствия этого нагревания уже, мягко говоря, неприятные, а будут еще хуже. Есть все причины полагать, что в какой-то момент разразится катастрофа. Когда она случится? Через тридцать лет? Пятьдесят? Трудно сказать. Но, учитывая сложность решения этой проблемы, даже если худшее ждет нас только через 50 лет, действовать нужно прямо сейчас.
Мы уже повысили температуру минимум на 1 с доиндустриальной эпохи, и если не сократим выбросы, то к середине нынешнего века температура, вероятно, поднимется на 1,53 , а к концу столетия на 48 .
Потепление приводит к изменению климата. Прежде чем я объясню, что нас ждет, сделаю одну оговорку: прогнозируя общие тенденции, например «будет больше жарких дней» или «уровень моря повысится», мы не можем с полной уверенностью винить климатические изменения. Например, нельзя сказать, что они вызывают аномальную жару. Однако мы можем смело утверждать, что климатические изменения значительно повысили вероятность этой аномальной жары. Неясна также связь нагревания мирового океана с количеством ураганов, но климатические изменения делают их более влажными и интенсивными и это факт. Нам также неизвестно, будут ли экстремальные природные явления накладываться друг на друга и не приведут ли к еще более катастрофичным результатам.
Что мы еще знаем?
Прежде всего, жарких дней будет действительно больше. Я бы мог привести статистику по всем городам США, но выбрал Альбукерке (штат Нью-Мексико), потому что меня многое связывает с этим местом: именно там Пол Аллен и я в 1975 году основали Microsoft (точнее, тогда компания называлась Micro-Soft, а через пару лет мы приняли мудрое решение, отказавшись от дефиса и прописной буквы S). В середине 1970-х, когда мы только начинали, температура в Альбукерке превышала 32 в среднем 36 раз в год. К середине XXI века термометры в городе будут показывать такую высокую температуру минимум в два раза чаще. А к концу столетия таких жарких дней в городе будет примерно 114. Другими словами, вместо одного жаркого месяца в году у жителей этого города будет целых три.
От жарких влажных дней не все пострадают одинаково. К примеру, Сиэтл, куда Пол и я перевели Microsoft в 1979 году, скорее всего, отделается легко. Вероятно, 32 там будет по 14 дней в году, по сравнению с 12 днями в 1970-х. А некоторым регионам потепление пойдет только на пользу. Жители холодных городов будут реже умирать от гипотермии и гриппа и меньше тратить на отопление домов и офисов.
Но общие тенденции показывают, что климатические изменения закончатся серьезными неприятностями. Негативный эффект глобального потепления накапливается: ураганы, например, становятся интенсивнее. Ученые до сих пор спорят, вызвано ли увеличение их количества повышением температуры, но они действительно стали разрушительнее. Мы знаем, что, когда поднимается средняя температура, с поверхности Земли испаряется больше воды. Водяной пар тоже парниковый газ, но, в отличие от углекислого газа и метана, он не задерживается в воздухе надолго, а через какое-то время опускается обратно в виде дождя или снега. Когда водяной пар конденсируется и идет дождь, происходит сильный выброс энергии это знает каждый, кто видел грозовой ливень.
Согласно одному из исследований, ураган Мария отбросил электроэнергетические системы и другую инфраструктуру Пуэрто-Рико на 20 лет назад.
Даже самый сильный ураган продолжается, как правило, всего несколько дней, но его последствия длятся годами. Гибель людей трагедия сама по себе, и выжившим тяжело найти в себе силы, чтобы принять это и жить дальше, особенно если они потеряли в урагане не только близких, но и все свое имущество. Ураганы и наводнения разрушают здания, дороги и линии электропередачи, на строительство которых ушли годы. На их замену уходят деньги и время, которые можно было бы вложить в рост экономики. Приходится заниматься восстановлением вместо того, чтобы двигаться вперед. По результатам исследований, ураган Мария 2017 года отбросил инфраструктуру Пуэрто-Рико на 20 лет назад. Сколько у них времени до следующего урагана и очередного поражения? Мы не знаем.
Сильные ураганы приводят к ситуации «то густо, то пусто»: в одних регионах чаще идет дождь, а в других чаще случается жестокая засуха. Горячий воздух удерживает больше влаги, и чем больше он нагревается, тем больше воды впитывает из почвы. К концу столетия в почве на юго-западе США будет на 1020 % меньше влаги, и риск засухи повысится минимум на 20 %. Засухи станут реальной угрозой также для реки Колорадо, которая является источником питьевой воды почти для 40 миллионов человек, а также источником воды для полива одной седьмой части всех посевов Америки.
Потепление климата означает, что лесные пожары станут чаще и разрушительнее. Теплый воздух поглощает влагу из растений и почвы, повышая пожароопасность. Данные по миру очень разные, потому что условия зависят от конкретного региона. Но Калифорния яркий пример сегодняшних опасных тенденций. Лесные пожары происходят там в пять раз чаще, чем в 1970-х годах, в основном из-за того, что сезон пожаров длится дольше и в лесах гораздо больше сухой древесины, которая легко воспламеняется. Согласно выводам правительства США, в половине случаев виноваты климатические изменения, и к середине столетия лесные пожары увеличат количество разрушений в Америке в два раза. Это должно встревожить всех, кто помнит чудовищный сезон пожаров в 2020 году.
Еще одно последствие потепления повышение уровня мирового океана. Отчасти оно вызвано таянием полярных льдов, а отчасти расширением морской воды при нагревании. (То же самое происходит с металлом, поэтому «застрявшее» кольцо можно снять с пальца, если подставить его под горячую воду.) Повышение уровня океана (к 2100 году ориентировочно примерно на метр) не кажется таким уж большим, но некоторые части суши от него могут сильно пострадать. Нелегко придется прибрежным районам, а также городам, расположенным на пористых типах почв. В Майами морская вода уже поднимается через ливневую канализацию, даже в отсутствие дождей, это называется наводнением в сухую погоду. Согласно скромным прогнозам IPCC, к 2100 году уровень океана в окрестностях Майами поднимется почти на 60 сантиметров. К тому же некоторые части города оседают (точнее, тонут), что прибавит еще 30 сантиметров.
Еще больше неприятностей рост уровня мирового океана доставит беднейшим странам мира. Явный пример Бангладеш, страна, которая многого достигла на пути к прогрессу. Этой стране и прежде доставлял проблемы суровый климат: у Бангладеш сотни километров береговой линии; почти вся страна расположена в низкой, затопляемой дельте рек, и каждый год здесь идут сильные дожди. Но климатические изменения еще больше усложняют жизнь местных жителей. Из-за циклонов, штормов и паводков примерно 2030 % территории Бангладеш уходит под воду, смывая посевы и дома, становясь причиной людских смертей по всей стране, и это стало нормой.
Сноски
1
Пятьдесят один миллиард тонн это данные последних исследований. Эмиссия парниковых газов в мире несколько снизилась в 2020 году примерно на 5 %, поскольку эпидемия COVID-19 сильно затормозила экономику. Но раз мы не знаем точные цифры по 2020 году, я буду использовать словосочетание «51 миллиард тонн». К теме COVID-19 мы еще не раз вернемся.
2
Фотография: James Iroha.
3
Вацлав Смил (род. 1943) чешско-канадский ученый и политический аналитик, заслуженный профессор факультета окружающей среды Манитобского университета в Виннипеге, Канада. Прим. ред.
4
Здесь представлены данные сборника показателей мирового развития Всемирного банка, CC BY 4.0, (www.creativecommons.org/licenses/by/4.0), они также доступны на веб-сайте https://data.worldbank.org/. Прибыль представлена в виде ВВП на душу населения в 2014 году, по паритету покупательной способности в современных международных долларах. Потребление энергии представлено в килограммах нефтяного эквивалента на душу населения в 2014 году, по данным IEA (показателей мирового развития Всемирного банка). Все права защищены; изменения внесены Gates Ventures, LLC.
5
Ричард Вольфсон (род. 1950) профессор физики в Миддлберийском колледже, автор многочисленных статей и книг. Прим. ред.
6
Гидроэнергетика использование энергии воды для производства электроэнергии, еще один источник возобновляемой энергии, причем самый крупный в США. Но мы уже задействовали почти всю доступную гидроэнергию. В этой области не так много простора для роста. Львиная доля чистой энергии, которая нам понадобится, должна производиться другими методами.
7
Открытие «Миссии Инновации». Слева направо (должности актуальны на 2015 год): Вань Ган, министр науки и технологий (КНР), Али аль-Наими, министр нефти и минеральных ресурсов (Саудовская Аравия), премьер-министр Эрна Сульберг (Норвегия), премьер-министр Синдзо Абэ (Япония), президент Джоко Видодо (Индонезия), премьер-министр Джастин Трюдо (Канада), Билл Гейтс, президент Барак Обама (США), президент Франсуа Олланд (Франция), премьер-министр Нарендра Моди (Индия), президент Дилма Русеф (Бразилия), президент Мишель Бачелет (Чили), премьер-министр Ларс Лекке Расмуссен (Дания), премьер-министр Маттео Ренци (Италия), президент Энрике Пенья Ньето (Мексика), премьер-министр Дэвид Кэмерон (Великобритания), султан Ахмед аль Джабер, государственный министр и специальный представитель по энергетике и климатическим изменениям (Объединенные Арабские Эмираты). Фотография: Ian Langsdon/AFP via Getty Images.
8
На момент подготовки российского издания книги число погибших составило 2,74 миллиона. Прим. ред.
9
В большинстве отчетов по климатическим изменениям используется шкала Цельсия. Я буду следовать этой практике в своей книге, потому что именно это вы увидите в новостях.
10
Проект сопоставления климатических моделей (CMIP5), средние аномалии глобальной температуры, по данным Королевского метеорологического института Голландии. Температура отмечена в градусах Цельсия.
11
Данные по среднему изменению температуры в градусах Цельсия по 19511980 годам заимствованы у независимой организации Berkley Earth (berkeleyearth.org); данные по СО2 в метрических тоннах из Глобального углеродного бюджета 2019 года (Le Quéré, Andrew et al.), CC BY 4.0 (www.creativecommons.org/licenses/by/4.0), доступного на сайте https://essd.copernicus.org/articles/11/1783/2019/.
12
Фотография: AFP via Getty Images.
13
Solomon M. Hsiang and Amir S. Jina. Geography, Depreciation, and Growth, American Economic Review, May 2015.
14
Donald Wuebbles, David Fahey and Kathleen Hibbard. National Climate Assessment 4: Climate Change Impacts in the United States (U. S. Global Change Research Program, 2017).