Ясаманов Н. А. профессор, зам. зав кафедрой Экологии и наук о Земле, университета "Дубна"
Климат играет первостепенную роль, как в жизнедеятельности отдельных людей, так и в становлении, развитии и гибели целых человеческих цивилизаций. От него зависит благосостояние общества, здоровье людей, эпидемиологическая обстановка, урожайность, состояние экономики, темпы и виды строительства, работа и состояние транспорта и транспортных магистралей и многое другое. В соответствие с климатическими условиями создаются материальные и финансовые ресурсы общества, определяется и развивается духовная и культурная жизнь каждого этноса. Климат оказывает прямое влияние на техническую оснащенность, научный и экономический потенциал современной цивилизации. Велика роль климата в скорости и направленности воздействия на ландшафтные обстановки различных природных процессов. Поэтому к нему обращено пристальное внимание обывателей, ученых и политиков. Особенно рельефно внимание к климату стало проявляться после того, как во второй половине ХХ столетия была установлена тенденция к довольно существенному росту приземных температур, и в связи с этим были сделаны прогнозы климата на ближайшие десятилетия.
Современное глобальное потепление
В конце 60-ых и начале 70-ых годов ХХ столетия климатологи обратили внимание на существующую тенденцию к росту средних глобальных температур приземного слоя воздуха.. Это удалось выявить в результате многократного и разностороннего анализа прямых наблюдений за приземными температурами, которые велись метеостанциями Мира, начиная с конца Х1Х века. Анализ средних температур за более чем столетний интервал времени наблюдений показывал, что существует не плавный рост температур, а скачкообразный переход с алгоритмом к росту. Но фоне общего роста зафиксированы годы значительного снижения температур, когда после некоторого замедления вновь наблюдался их более ускоренный рост. В эти же годы было показано, что увеличение температур было связано с парниковым эффектом атмосферы и это вызвано присутствием в ней углекислого газа. Причем многие исследователи стали считать наличие углекислого газа в атмосфере не просто ведущим, а главенствующим фактором роста температур. Известно, что кроме углекислого газа парниковый эффект атмосферы обеспечивают пары воды, метан, озон, аргон, фреоны и др. Правда, их доля, кроме паров воды, в парниковом эффекте, не столь велика. Поэтому при создании теоретической базы современного глобального потепления стали пренебрегать присутствием в атмосфере других парниковых газов и стали учитывать при математических расчетах только величину концентрации углекислого газа. Тем более, что и в геологическом прошлом рост или снижение температурного режима вплоть до наступления на полюсах субтропических температур или возникновения обширных материковых ледниковых покровов, как правило, сопровождались геологически доказанными изменениями концентрациями углекислого газа в атмосфере. Высоким концентрациям углекислого газа, как, например, в мезозойской эре, соответствовали высокие приземные температуры воздуха и, наоборот, когда развивались покровные оледенения, как, например, в конце каменноугольного времени концентрации углекислого газа в атмосфере были даже намного ниже современных. Однако, считалось, что в геологическом прошлом скорость роста атмосферной углекислоты была существенно ниже, чем настоящее время, а ее источником служили очень медленно, протекающие в земных недрах геодинамические (тектонические) процессы.
Единственным источником атмосферной углекислоты в современную эпоху, по мнению абсолютного большинства климатологов, могли быть антропогенные выбросы, так как во время наземных вулканических извержений в атмосферу поступали не столько парниковые газы, сколько аэрозоли и легкий вулканический пепел, существенно снижавшие прозрачность атмосферы. Исключительная обширность и большое количество исследований в области современного глобального потепления, проводившаяся со второй половины ХХ столетия привели к тому, что между современным потеплением и антропогенными выбросами углекислого газа был поставлен своеобразный знак равенства. Говоря о причинах современного глобального потепления, немедленно подразумевали антропогенный фактор. И это при всем, при том, что такая постановка проблемы об источнике атмосферной углекислоты противоречит целому ряду физических и геологических факторов. Среди множества просчетов вопиющих несоответствий, по крайней мере, две. Первое несоответствие заключается в том, что невозможно представить подъем в верхнюю часть атмосферы и диффузию значительно более тяжелого, чем воздух углекислого газа. Это противоречие пытались объяснять возможностью быстрого перемешивания из-за большой подвижности воздушных масс, особенно во время движения атмосферных фронтов. Второе несоответствие выявляется при анализе хода изменения температурного режима и концентрации атмосферной углекислоты за любой отрезок последнего столетия. На графиках изменения температур и концентрации атмосферной углекислоты выделяется то годовая, то двух-трехлетняя периодичность. Причем эта периодичность взаимозависимая и согласованная. Но ее старались не замечать и обходить молчанием. А между тем она не только важна, но в ней находится ключ разгадки источника атмосферной углекислоты. Если принять во внимание правоту антропогенного источника углекислого газа, то надо полагать, что этот источник должен действовать постоянно и никогда не замедляться, а наоборот все время ускоряться. Ведь в мире с каждым годом расширяется промышленное производство и при этом непрерывно увеличивается необходимость сжигания минерального топлива все в больших объемах и никогда этот процесс не замедляется или приостанавливается. Периодичность в поступлении углекислого газа в атмосферу, которые фиксируют прямые наблюдения, подразумевает действие природного источника.
Таким глобальным природным источником скорее всего является океанский вулканизм, о котором в 60-ые и 70-ые годы ХХ века было мало, что известно и определенные наземные ландшафты. Однако в данном случае речь может идти не столько о прямых выбросах углекислоты с земной поверхности в атмосферу, что маловероятно из-за большой плотности, сколько о другом парниковом газе - метане, концентрация которого в атмосфере также как углекислого газа непрерывно растет. Хотя метан согласно данным исследователям из НАСА обладает 20-кратным по сравнению с углекислым газом эффектом удержания тепла, но его роль в современном глобальном потеплении состоит не столько в прямом участии в парниковом эффекте, сколько в том, что именно метан является прямым источником атмосферной углекислоты. Когда метан попадает в атмосферу, он вступает в реакцию с молекулами кислорода и водорода. И такая реакция особенно энергично происходит в верхней части тропосферы и нижней части стратосферы. Метан не только частично уничтожает озон, но и после реакций с кислородом и водородом воссоздает диоксид углерода и водяной пар, т. е. газы, обладающие самым высоким парниковым эффектом. Если первый в силу своей высокой плотности медленно опускается в тропосферу, тем самым, увеличивает в ней концентрацию, то водяной пар перераспределяется в верхней части тропосферы, создавая перламутровые облака, которые, кроме своей парниковой роли, еще и меняют прозрачность атмосферы и тем самым регулируют поступление солнечного тепла на поверхность Земли.
После этого важно ответить на вопрос, откуда и каким образом может поступать в атмосферу столь огромный объем метана, способный менять приземные температуры. Хорошо известно, что главным производителем метана на земной поверхности являются озерно-болотные системы и тундровые ландшафты, в которых в условиях дефицита кислорода разлагается органическое вещество и создается "болотный" газ. Аналогичным производителем метана являются тропические мангровые ландшафты, распространенные на приморских низменностях по обе стороны от экватора, а также районы, в пределах которых располагаются месторождения твердых, жидких и газообразных горючих полезных ископаемых.
Всего несколько лет тому назад был обнаружен новый и самый мощный источник метана, который располагается на дне Мирового океана. В его пределах существует глобальная система срединноокеанских хребтов, общая протяженность которых составляет 60000 км. Через разломы в осевой части этих хребтов, именуемые рифтами, на поверхность океанского дна с определенной периодичностью поступает мантийное вещество, которое при соприкосновении с морской водой видоизменяется. В процессе гидратации возникает метан. Этот легкий газ быстро достигает поверхности океана и удаляется в атмосферу. Однако известно, что во время подводных извержений, кроме метана выделяется углекислый газ и разнообразный тонкий вулканический материал. Если диоксид углерода хорошо растворяется в холодных придонных водах и в дальнейшем расходуется на процессы метаболизма гидробионтов, то тонкий вулканический материал оседает на морском дне на склонах подводных вулканов и срединноокеанских хребтов. Вулканические явления в пределах Мирового океана происходят также в пределах так называемых областях субдукции, в областях коллизии океанских литосферных плит и в местах расположения островных дуг. Поступление метана в этих частях Мирового океана регламентируется только тем, в каких условиях и как происходят вулканические извержения. В том случае, если они подводные то выделяется в основном метан, а при наземных извержениях, как это, например, происходит на Алеутских, Гавайских, Командорских и др. островных дугах или на Камчатке в атмосферу выбрасывается небольшое количество вулканических газов, но очень много поступает и пирокластического материала. Длительное нахождение последнего в атмосфере приводит к ухудшению прозрачности атмосферы и приводит к снижению температурного режима. Таким образом, как сама периодичность вулканических явлений, так тип и место подводных излияний вызывает периодичность поступления в атмосферу метана и регулирует изменения температур и концентрацию атмосферой углекислоты. Другими словами главенство спрединговых ( раздвижение земной коры) явлений, которые происходят в областях развития срединноокеанских хребтов или субдукционных областях ( местах схождение литосферных плит ), которые фиксируется островными дугами и коллизией с соответствующим характером подводных или наземных вулканических извержений приводит то к поступлению в атмосферу метана, то вулканического пепла, но иногда процессы подводного вулканизма, точно также как и на земной поверхности затухают, т.е. наблюдается временное приостановление этих глобальных процессов. В последнем случае атмосфера Земли в отношении температурного режима из-за предыдущей порции метана и углекислого газа, начинает действовать как обычная инерционная "тепловая машина".