Озонные дыры и гибель человечества - [24]

Как известно, во время извержения вулканов в атмосферу выбрасываются не только газы, но и аэрозоли. Попадая в атмосферу, аэрозоль меняет ее оптические свойства, а значит, и условия прохождения через нее солнечного излучения, особенно в ультрафиолетовой и инфракрасной областях спектра. Это не может не сказаться на процессах в атмосфере, а значит и на климате. Не вызывает сомнения, что в прошлом на климат влияли в основном аэрозоль и малые составляющие атмосферы, такие как CO₂ и др. Несомненно, что и в будущем эти факторы, приводящие к изменению. климата, останутся главными. Об этом свидетельствуют такие факты. Мы научились сами создавать огромные количества аэрозоля и выбрасывать его в атмосферу. На сегодняшний день ежегодно мы выбрасываем не менее двух миллионов тонн аэрозоля. Аэрозоль поглощает солнечную энергию, и она не доходит до поверхности Земли. Аэрозоль малых размеров (мелкодисперсный) рассеивает коротковолновое солнечное излучение. Этот эффект равносилен увеличению отражательной способности атмосферы. Раз атмосфера недополучает солнечную энергию, то она охлаждается. Мы привели два противоположных эффекта, которые способен вызывать аэрозоль. Один эффект приводит к нагреванию атмосферы, а другой — к ее охлаждению. Что будет преобладать на самом деле — зависит от свойств аэрозоля и прежде всего от размера его частиц. Поэтому при анализе влияния аэрозоля на изменение климата необходимо весьма детально проанализировать все свойства реально находящегося в атмосфере аэрозоля.

То, что вулканические выбросы способны уменьшить доходящее до поверхности Земли солнечное излучение, было известно с древности. После некоторых мощных извержений вулканов на Земле наступали сумерки. Ситуация не выравнивалась в течение нескольких месяцев.

Некоторые ученые склонны объяснять основные изменения климата на Земле именно влиянием вулканической деятельности. Ледниковые эпохи они также объясняют таким механизмом. Некоторые совпадения действительно имеют место. Когда были сопоставлены данные о климате с изменением индекса вулканической активности с 1500 года н. э. по наше время, то оказалось, что, действительно, в период малого ледникового периода в XV–XVI веках н. э. и в начале XIX века н. э. наблюдалась повышенная вулканическая деятельность. С 1912 года до начала 40-х годов не было сильных вулканических извержений и атмосфера за этот период была более прозрачной. В это время происходило потепление климата. Но не надо все эти факты воспринимать как несомненное доказательство того, что основные изменения климата связаны с вулканической деятельностью. В период с 1883 по 1912 год наблюдалась целая серия извержения вулканов. Солнечное излучение в течение нескольких месяцев и даже одного-двух лет было меньше. Но потепление климата началось не после извержения вулканов, а до того. Поэтому не следует объяснять сложное явление действием только одного из действующих факторов. Нужно остановиться и еще на одном факторе, от которого зависит поступающая в атмосферу и к поверхности Земли солнечная энергия. Это концентрация CO₂, а также других малых составляющих атмосферы. Речь идет о составляющих, которые обладают парниковым эффектом. Это и водяной пар и хлорные соединения, и др.

Что касается количества CO₂, то цифры здесь такие. В атмосфере Земли в настоящее время содержится 0,033 % CO₂. Это соответствует примерно 2350–2570 миллиардам тонн. В водах Мирового океана CO₂ в 50 раз больше. Между атмосферой и океаном, между атмосферой и биосферой происходит непрерывный обмен CO₂. На фотосинтез растений сейчас уходит за счет атмосферы около 100 миллиардов тонн CO₂ в год. Такое же количество CO₂ атмосфера получает в результате дыхания живых организмов. CO₂ поступает и из недр Земли через вулканы. Но это почти в сто раз меньше, чем поступление CO₂ за счет деятельности человека. Источником CO₂ в недрах Земли является углерод, которого там не менее 2× 10⁸ миллиарда тонн. Основная его часть связана в карбонатных породах.

CO₂ приходит в атмосферу и уходит из нее в биосферу. Он совершает своего рода кругооборот, естественный цикл. Этот естественный цикл CO₂ между атмосферой и биосферой составляет около 20 лет. В то же время естественный цикл в системе земная биосфера — атмосфера длиннее. Он составляет 20–40 лет. CO₂ совершает кругооборот и между атмосферой и океаном. Полный период обмена CO₂ в системе океан — атмосфера (туда и обратно) составляет около пяти лет. Этот обмен существенно зависит от температуры воды Мирового океана. Чем теплее, тем эффективнее поступает CO₂ из океана в атмосферу. Одновременно идет поступление CO₂ из атмосферы в воды Мирового океана. Из-за разницы в температурах в высоких широтах в условиях холодной воды поток CO₂ из воды в атмосферу мал. Здесь преобладает поток CO₂ из атмосферы в воду океана. В низких широтах все наоборот, поскольку там вода Мирового океана теплая. Поток CO₂ из воды в атмосферу больше, чем из атмосферы в воды Мирового океана. Установлено, что если температура верхнего слоя воды в Мировом океане (толщиной 50 км) изменится на 1 °C, то это вызовет изменение выхода CO