Политики, экономисты и даже некоторые ученые-натуралисты склонны полагать, что точки невозврата в системе нашей Земли, такие как исчезновение амазонской сельвы и ледового покрова в западной Антарктиде, маловероятны и слабо изучены. Однако сейчас появляется все больше указаний на то, что эти события намного вероятнее, чем казалось ранее, что они имеют серьезные последствия и тесно связаны с самыми разными биофизическими системами. В силу этого миру грозят долговременные и необратимые изменения.

В этой статье мы анализируем свидетельства того, что точки невозврата могут быть пройдены, устанавливаем пробелы в знаниях и предлагаем способы решения проблем. Мы исследуем последствия таких масштабных изменений, выясняем, насколько быстро они могут произойти, и можем ли мы как-то это контролировать.

На наш взгляд, учет таких переломных моментов помогает установить, что у нас чрезвычайная климатическая ситуация, и активизировать призывы к срочным действиям по предотвращению климатических изменений, с которыми сегодня выступают все: школьники и ученые, города и целые страны.

Межправительственная группа экспертов по изменению климата (МГЭИК) выдвинула идею о таких переломных точках невозврата еще 20 лет назад. В то время «масштабные нарушения» в климатической системе считались вероятными только в том случае, если глобальное потепление превысит 5 градусов Цельсия по сравнению с доиндустриальным уровнем. Информация, обобщенная и представленная в двух последних специальных докладах МГЭИК (опубликованы в 2018 году и в сентябре этого года), говорит о том, что точки невозврата могут быть пройдены даже при потеплении на 1-2 градуса.

Если страны выполнят свои обязательства по сокращению выбросов парниковых газов (а в этом есть большие сомнения), глобальное потепление составит как минимум 3 градуса Цельсия. Это несмотря на то, что целью Парижского соглашения от 2015 года является ограничить потепление показателем намного ниже 2 градусов. Некоторые экономисты, исходя из того, что климатические точки невозврата очень маловероятны (хотя и катастрофичны), полагают, что потепление в 3 градуса является оптимальным с точки зрения затрат и результатов. Но если такие переломные моменты кажутся более вероятными, то в этом случае «оптимальные» рекомендации по моделям эффективности затрат совпадают с тем, о чем говорится в последнем докладе МГЭИК. Иными словами, потепление необходимо ограничить 1,5 градусами Цельсия. А для этого нужны чрезвычайные меры.

ИСЧЕЗНОВЕНИЕ ЛЬДОВ

Мы считаем, что некоторые точки невозврата в криосфере Земли опасно близки, однако сокращение выбросов парниковых газов все еще может замедлить неизбежное накапливание негативных последствий и поможет нам адаптироваться.

Исследования последних десяти лет показывают, что изрезанный заливами берег моря Амундсена в западной части Антарктиды мог уже пройти эту точку невозврата. «Линия налегания», где встречаются лед, океан и скальное основание, неумолимо отступает. Модельное исследование показывает, что когда этот сектор исчезнет, это может нарушить устойчивость остального ледового покрова в западной Антарктике подобно эффекту домино. Это приведет к подъему уровня моря на три метра за время от нескольких веков до тысячелетия. Исследования показывают, что такое масштабное разрушение ледового покрова в западной части Антарктиды в прошлом происходило неоднократно.

Новейшие данные указывают на то, что часть материкового льда на востоке Антарктиды в Бассейне Уилкса также неустойчива. Моделирование говорит о том, что это может повысить уровень моря еще на четыре метра за столетие с небольшим.

Ледовая шапка Гренландии тает ускоренными темпами. Если процесс таяния перейдет определенное пороговое значение, то за несколько тысяч лет уровень моря поднимется еще на семь метров. Далее, по мере того как высота ледового покрова понижается, он тает еще больше, открывая поверхность навстречу все более теплому воздуху. Созданные модели демонстрируют, что при потеплении на полтора градуса ледовая шапка Гренландии обречена на исчезновение, и это может произойти уже в 2030 году.

Таким образом, не исключено, что мы уже принудили будущие поколения в предстоящие тысячелетия жить при подъеме уровня моря примерно на 10 метров. Однако эти временные рамки мы еще в силах изменить. Скорость таяния зависит от величины потепления за пределами точки невозврата. При потеплении в 1,5 градуса на это может уйти 10 000 лет. Если оно будет превышать 2 градуса, понадобится менее 1 000 лет. Ученым нужно больше данных наблюдений, дабы установить, достигает ли ледовый покров критической точки. Им нужны более совершенные модели с учетом данных из прошлого и настоящего, чтобы определить, как скоро и как быстро разрушится ледовый покров.

Но что бы ни показали эти данные, нужны практические действия для замедления подъема уровня моря. Это поможет людям адаптироваться, и среди прочего, постепенно перенести в другие места крупные, расположенные в низинах населенные пункты.

Еще один важный стимул ограничить повышение температуры полутора градусами состоит в том, что другие точки невозврата могут быть пройдены при более низком уровне глобального потепления. Последние модели МГЭИК предсказывают целую серию резких температурных сдвигов от полутора до двух градусов Цельсия, причем некоторые из них будут связаны с таянием морских льдов. Такой лед уже сейчас быстро уменьшается в Арктике, и это говорит о том, что при потеплении в два градуса у данного региона есть от 10 до 35% шансов на почти полное освобождение ото льда в летний период.

ГРАНИЦЫ БИОСФЕРЫ

Изменения климата и деятельность человека могут вызвать переломные изменения разных масштабов в целом ряде экосистем в биосфере.

Периоды сильной жары в океанах привели к массовому обесцвечиванию кораллов и к потере половины кораллов с мелководья в районе австралийского Большого барьерного рифа. Это ужасно, но по прогнозам, 99% тропических кораллов может исчезнуть, если средняя глобальная температура поднимется на два градуса Цельсия. Это вызвано связью между потеплением, окислением и загрязнением океана. Это станет огромной потерей для морского биоразнообразия и лишит многих людей средств к существованию.

Точки невозврата в биосфере не только ослабляют нашу систему жизнеобеспечения, но и могут спровоцировать резкие выбросы углерода в атмосферу. Это приведет к дальнейшему усилению климатических изменений и к уменьшению оставшихся средств на сокращение выбросов.

Истребление лесов и изменения климата нарушают баланс в бассейне Амазонки, где находятся самые большие в мире влажные джунгли и обитает каждый десятый известный вид животных. Оценки относительно точки невозврата в Амазонии сильно разнятся. Кто-то говорит, что переломный момент наступит, когда будет вырублено 40% лесов, а кто-то называет цифру 20%. С 1970 года этот регион потерял около 17% своих лесов. Темпы вырубки лесов меняются в зависимости от изменений в политике. Чтобы определить точку невозврата, нужны модели, в которых обезлесивание и климатические изменения являются взаимодействующими силами. В них также нужно включить информацию о пожарах и климате как о взаимодействующих механизмах, и рассматривать всю эту картину в комплексе.

Потепление в Арктике происходит в два раза быстрее, чем в мире в целом, и тайга субарктической зоны становится все боле уязвимой. Потепление уже вызвало масштабные нарушения равновесия среди насекомых, а рост количества пожаров привел к гибели североамериканских бореальных лесов, из-за чего некоторые регионы могли превратиться из поглотителей углерода в его источник. Вечная мерзлота по всей Арктике начинает необратимо оттаивать, высвобождая углекислый газ и метан, который примерно в 30 раз сильнее СО2 за столетний период.

Ученым надо развивать свои представления о наблюдаемых изменениях в крупных экосистемах, а также о том, где могут возникнуть новые точки невозврата. Надо точнее определить количество существующих запасов углерода и возможные объемы выброса СО2 и метана.

Оставшийся мировой бюджет выбросов для 50-процентного шанса остаться в пределах полутора градусов по показателям потепления составляет всего около 500 гигатонн СО2. Выбросы в зоне вечной мерзлоты могут забрать из этого бюджета оценочно 20% (100 гигатонн СО2), и это без метана из глубокой вечной мерзлоты и без подводных морских гидратов. Если леса близки к точке невозврата, то их исчезновение в бассейне Амазонки приведет к выбросу еще 90 гигатонн СО2, а гибель тайги даст 110 гигатонн углекислого газа. Поскольку общемировой объем эмиссий СО2 составляет более 40 гигатонн в год, остаток бюджета может быть уже исчерпан.

ГЛОБАЛЬНЫЙ КАСКАДНЫЙ ЭФФЕКТ

На наш взгляд, явная чрезвычайная ситуация возникнет в том случае, если мы приблизимся к глобальному каскадному эффекту таких переломных моментов, что приведет мир в новое климатическое состояние «парника», и он станет менее пригодным для жизни. Может произойти реакция взаимовлияния океана и атмосферной циркуляции, либо обратное воздействие, которые увеличат уровень парниковых газов и глобальные температуры. Либо же глобальные точки невозврата могут стать следствием ответного образования облаков.

Мы утверждаем, что каскадные эффекты могут получить широкое распространение. В прошлом году исследователи проанализировали 30 типов изменений режима климата и экологических систем, начиная с исчезновения ледовой шапки в западной части Антарктики и кончая превращением сельвы в саванну. Этот анализ показал, что прохождение точек невозврата в одной системе увеличивает риск такого же прохождения в других системах. Такие связи были обнаружены в 45% возможных взаимодействий.

На наш взгляд, примеры этого уже начали появляться. Скажем, таяние морских льдов в Арктике ведет к усилению регионального потепления, а потепление в Арктике и таяние Гренландии вызывает приток пресной воды в северную часть Атлантического океана. Это привело к замедлению на 15% с середины 20 века Атлантической меридиональной опрокидывающей циркуляции, которая вносит большой вклад в перенос тепла и соли океаном. Быстрое таяние ледового покрова в Гренландии и дальнейшее замедление Атлантической меридиональной опрокидывающей циркуляции может привести к нарушениям муссонных сезонов в Западной Африке, а это вызовет засуху а африканском Сахеле. Замедление этой циркуляции может также осушить Амазонку, вызвать сбои в муссонных циклах в Восточной Азии и подъем температуры в Южном океане, что ускорит таяние антарктических льдов.

Палеостатистика показывает, что глобальные переломные моменты могли вызвать такие явления как наступление циклических ледниковых периодов 2,6 миллиона лет назад, а также изменения их амплитуды и частоты примерно миллион лет тому назад. Моделирование с трудом может создать такую имитацию. Региональные точки невозврата имели место неоднократно во время последнего ледникового периода 80-10 тысяч лет назад (особенно в его конце) (осцилляции Дансгора — Эшгера и события Хайнриха). Напрямую это неприменимо к настоящему межледниковому периоду, но такие события подчеркивают, что система Земли неоднократно приходила в нестабильное состояние под воздействие относительно слабых сил, вызванных изменениями в земной орбите. Сейчас мы очень сильно напрягаем эту систему, поскольку концентрация СО2 в атмосфере и глобальные температуры растут быстрее и сильнее, чем во время последнего отступления ледников.

Содержание СО2 в атмосфере сегодня такое, какое в последний раз наблюдалось около четырех миллионов лет назад в плиоценовую эпоху. И оно быстро увеличивается, приближаясь к уровню, который в последний раз был примерно 50 миллионов лет назад в эпоху эоцена. Тогда температуры были на 14 градусов выше, чем в доиндустриальные времена. Имитировать такое «парниковое» состояние Земли при помощи климатических моделей очень непросто. Одно из возможных объяснений заключается в том, что в таких моделях упущена из виду ключевая точка невозврата. В этом году были опубликованы данные модельного исследования, которые указывают на то, что резкий распад слоисто-кучевых облаков с выделением около 1 200 промилле СО2 мог привести к глобальному потеплению примерно на восемь градусов.

Первые результаты новейших климатических моделей, составленных для шестого доклада МГЭИК по оценке ситуации, показывают, что климат намного чувствительнее и уязвимее (эти показатели определяются как реакция температуры на удвоение СО2 в атмосфере), чем в предыдущих моделях. Будут и новые результаты, и нужны дальнейшие исследования, однако мы считаем, что даже эти предварительные итоги указывают на то, что глобальная точка невозврата возможна.

Для решения этих проблем нам нужны модели, в которых учитывается более богатый набор связей и взаимоотношений в системе Земли. И нам нужны данные из настоящего и из прошлого, чтобы эти модели заработали. Если эти модели помогут нам лучше понять прежние резкие изменения климата и его «парниковое» состояние, появится больше доверия к их способности прогнозировать будущее.

Некоторые ученые возражают, что доводы о возможности глобальных точек невозврата носят чисто гипотетический характер. Но мы придерживаемся следующей позиции. С учетом колоссальных последствий и необратимого характера точек невозврата в любой серьезной оценке рисков необходимо учитывать факты, каким бы ограниченным ни было наше понимание этих фактов. Ошибиться в данном случае было бы безответственно.

Если могут произойти губительные каскадные явления, а глобальную точку невозврата нельзя исключить, значит, это угроза существованию цивилизации. И в этом случае нам не поможет никакой анализ эффективности затрат. Мы должны изменить свой подход к проблеме климата.

ДЕЙСТВОВАТЬ НЕЗАМЕДЛИТЕЛЬНО

На наш взгляд, данные о точках невозврата указывают на то, что мы находимся в чрезвычайной ситуации планетарного масштаба. Риски и серьезность этой ситуации невозможно переоценить.

Чрезвычайная ситуация: как ее рассчитать

Мы считаем чрезвычайную ситуацию продуктом риска и срочности. Риск (R) страховщики определяют как вероятность (р), помноженную на ущерб (D). Срочность или неотложность (U) в чрезвычайной ситуации определяется как время реагирования на сигнал тревоги (τ), поделенное на оставшееся для вмешательства время, чтобы избежать плохого исхода (Т). Таким образом, мы получаем следующее:

E = R × U = p × D × τ / T

Ситуация является чрезвычайной, если значения риска и срочности высоки. Если время реагирования больше оставшегося для вмешательства времени (τ / T > 1), значит, мы утратили контроль.

Мы утверждаем, что время, оставшееся для вмешательства с целью предотвращения точки невозврата, уже стремится к нулю, а время реагирования с целью достижения нулевого показателя выбросов в лучшем случае составляет 30 лет. Таким образом, мы уже могли утратить контроль над точками невозврата, и предотвратить их нам не под силу. Утешением может служить то, что темпы накапливания ущерба после точки невозврата, а следовательно, и риски от нее, мы все-таки в определенной мере можем держать под контролем.

Устойчивость нашей планеты и ее способность к восстановлению в большой беде. Ответом на это должны стать не просто слова, но и действия всего мирового сообщества.