Климат и деятельность человека - [38]
Эта проблема в настоящее время — одна из центральных и наиболее важных при оценке естественного цикла CO>2 в системе океан—атмосфера—биосфера в условиях антропогенного воздействия.
В результате сжигания топлива в атмосферу ежегодно поступает около 5 млрд. т углерода. Чтобы изменить эту ситуацию, потребовалось бы коренным образом перестроить технологию использования энергетических мощностей и источников топлива, что, вероятно, трудно осуществить быстро и легко, поскольку проблема эта глобальная и связана со всей структурой мировой экономики. На углеродном цикле, помимо сжигания топлива, сказывается и воздействие человека на биосферу и океан. Все это серьезно усложняет проблему. К тому же еще не ясно, приведет ли увеличение CO>2 к неблагоприятным последствиям для человека.
Как говорилось, общие запасы топлива оцениваются около 1,3·10>13 т условного топлива (около (5—8)·10>12 т чистого С). При сжигании угля, нефти и газа на 10>12 Дж в атмосферу выделяется соответственно 87, 71 и 51 т CO>2.
Фактические данные указывают, что с начала индустриального развития общества, с 1860 по 1975 г. концентрация CO>2 увеличилась с 290 до 333 ppm, что в пересчете на углерод с 617,2 до 702,4 Гт[6]. При коэффициенте перехода от C к CO>2 3,664 это соответствует увеличению содержания CO>2 в атмосфере с 2440 до 2574 Гт (в дальнейшем мы будем оговаривать цифры, относящиеся к C или CO>2).
Всего за индустриальный период в атмосферу поступило свыше 240 Гт C (около 95 Гт за счет вырубки и сжигания лесов и 146 Гт непосредственно за счет сжигания ископаемого топлива). В то же время увеличение C в атмосфере оценивается в среднем порядка 85,2 Гт. Другими словами, менее половины CO>2, поступившего в атмосферу за счет сжигания топлива, оставалось в атмосфере. Оставшаяся часть поглощалась океаном и биосферой. Более подробно эта картина иллюстрируется табл. 11. Если в 1960 г. годовой выброс C за счет сжигания ископаемого топлива составил, по данным различных авторов, 2,61—2,67 Гт/год, то в 1975 г. уже 4,8—5,0 Гт/год. В 1960 г. на долю угля, нефти и газа соответственно приходилось 56,2; 31,4 и 10,8% поступающего в атмосферу C. В 1975 г. соотношение между этими источниками было иным и составило 37,7; 44,1; 16,2 %[7]. Однако приведенную динамику ни в коем случае нельзя экстраполировать на будущее, так как со временем особенно в конце текущего и в следующем столетии, роль угля вновь возрастет.
Таблица 11. Сопоставление между индустриальными выбросами CO>2 и его действительным увеличением в атмосфере
| Годы | Индустриальный выброс CO>2, ppm | Увеличение CO>2 в атмосфере | |||
|---|---|---|---|---|---|
| Мауна-Лоа (Гавайские острова) | Южный полюс | Количество CO>2, остающееся в атмосфере, % | |||
| ст. Мауна-Лоа | ст. Южный полюс | ||||
| 1960 | 1,25 | 0,89 | 0,72 | 71 | 58 |
| 1961 | 1,24 | 0,68 | 0,65 | 55 | 52 |
| 1962 | 1,30 | 0,86 | 0,61 | 66 | 47 |
| 1963 | 1,37 | 0,46 | 0,61 | 34 | 45 |
| 1964 | 1,46 | 0,60 | 0,62 | 41 | 42 |
| 1965 | 1,52 | 0,62 | 0,67 | 41 | 44 |
| 1966 | 1,59 | 0,67 | 0,74 | 42 | 47 |
| 1967 | 1,63 | 0,78 | 0,84 | 48 | 52 |
| 1968 | 1,73 | 0,88 | 0,98 | 51 | 57 |
| 1969 | 1,82 | 1,89 | 1,13 | 104 | 62 |
| 1970 | 1,96 | 1,32 | 1,32 | 67 | 67 |
| 1971 | 2,02 | 1,04 | — | 51 | — |
Среднее 54% ± 15%
Рассматриваемая задача осложняется еще и тем, что имеются и другие источники антропогенного поступления CO>2 в атмосферу: сжигание лесов, промышленной древесины и ее отходов, культивация земель, минеральные источники и т.д. За счет этого поступает дополнительно от 2 до 5 Гт C в год, а в сумме поток антропогенного C в атмосферу дает 7—10 Гт C в год. Всего в атмосфере остается 25—30% антропогенного C, на долю же океана и биосферы приходится около 70%[8].
Существует еще один антропогенный источник C — биосферного происхождения (воздействие на почву, растительность и др.). До середины нашего столетия за счет этого источника С поступало больше, чем от сжигания ископаемого топлива. Позже рост CO>2 за счет сжигания ископаемого топлива стал преобладать. В настоящее время по данным радиоуглеродного анализа колец деревьев отношение C, поступившего за счет сжигания ископаемого топлива, к биосферному источнику антропогенного происхождения составляет 2:1.
Рис. 21. Результаты моделирования предполагаемого роста CO>2 с учетом антропогенных источников в системе атмосфера—биосфера—океан.
а — скорость выброса антропогенного C; б — содержание C в атмосфере без воздействия на леса; в — то же, при условии ежегодной вырубки 1 % южных лесов
Рис. 20. Интенсивность антропогенного роста CO>2 в атмосфере
Определить антропогенное влияние на общее содержание CO>2 в атмосфере невозможно, если не исследовать в целом естественный цикл C в системе океан—атмосфера—биосфера при наличии двух источников — сжигания ископаемого топлива и воздействия на биосферу.
Прежде всего нужно охарактеризовать динамику во времени антропогенного поступления CO>2 в атмосферу. Сделать это можно при знании роста добычи топлива, технологии очистки продуктов сжигания и процесса воздействия на биосферу, что само по себе пока еще не поддается точному прогнозу. Однако, принимая во внимание темпы роста населения и скорость роста добычи топлива, можно оценить роль антропогенных источников или, по крайней мере, диапазон изменений этих источников.
На рис. 20 приведен график, характеризующий скорость поступления CO
