Как климат реагирует на углекислый газ?
Межправительственная группа экспертов по изменению климата (МГЭИК) полагает, что это 2-4,5 ˚C с наиболее вероятной величиной около 3 ˚C. Ряд исследований показал, что верно более высокое значение, но очередные штудии, проведённые большой группой учёных и охватившие миллионы лет истории Земли, говорят о том, что МГЭИК всё же более или менее права.
При добавлении двуокиси углерода в атмосферу температура растёт нелинейным образом. ИК-фотон может быть поглощён молекулой парникового газа только один раз. Чем больше таких газов, тем выше вероятность поглощения. Поэтому и считается, что каждое удвоение концентрации углекислого газа (он используется в качестве эквивалента общего содержания парниковых газов в атмосфере) даёт примерно одинаковый эффект.
Чтобы вычислить этот эффект, надо взять все известные силы и обратные связи и заложить их в климатическую модель, потом удвоить углекислый газ и посмотреть, что получится, когда система достигнет равновесия. Именно так и поступила МГЭИК. Но климатические модели бывают разными, поэтому получилось не одно значение, а диапазон от 2,1 до 4,4 К.
Альтернативный вариант - попытаться измерить чувствительность климата в периоды крупных климатических изменений в прошлом. К сожалению, эти оценки не всегда совпадают с МГЭИК и к тому же не всегда согласны друг с другом. Эти разногласия и побудили большую коллаборацию PALAEOSENS выяснить, что происходит.
Отчасти проблема вызвана банальной неполнотой данных. Керны льда, способные рассказать о климате последних 800 тыс. лет или около того, - прекрасные летописцы, а захваченные ими пузырьки газа позволяют сделать разумную оценку глобальной атмосферы. Но они свидетельствуют лишь о местной температуре. И там, где нет ледяных кернов, приходится полагаться на другие методы. Например, до сих пор нет удовлетворительного способа прояснить историю концентраций метана - мощного парникового газа.
Ещё одна проблема состоит в том, что Земля представляет собой динамическую систему. Иногда она реагирует на повышение температуры довольно быстро - например, потерей снежного покрова (который имеет охлаждающий эффект, отражая солнечный свет обратно в космос). Иногда - постепенно. Океаны, например, выступают в роли гигантского радиатора, способного замедлить любое потепление на многие столетия. В результате найти точку равновесия очень сложно.
Ну и добавим сюда тот факт, что разные исследователи пользуются разными методами оценки чувствительности климата.
Поэтому учёные заново проанализировали уже опубликованные исследования на основе единого показателя чувствительности климата и разделили быстрые реакции на изменение климата в результате выброса парниковых газов и долгосрочный отклик, необходимый для достижения равновесия. Авторы считают, что на быстрое реагирование приходится около двух третей от общего изменения температуры и что, как правило, они происходят в течение 100 лет.
Благодаря повторному анализу кое-что прояснилось. Во-первых, чувствительность климата меняется со временем. В каком-то смысле это было известно: давно замечено, что конфигурация континентов способна повлиять на климат независимо от атмосферных и орбитальных факторов. В последние 800 тыс. лет континенты пребывали более или менее на тех же местах, что и сегодня, однако чувствительность климата не была одинаковой. Вариативность небольшая - в пределах полутора кельвинов, но её нельзя сбрасывать со счётов.
Расширив анализ до 65 млн лет, авторы подсчитали, что оценка МГЭИК верна где-то на 70%. Если быть более точным, интервал от 2,2 до 4,8 К имеет 68-процентную степень доверия. 95-процентный интервал намного шире, но и он включает диапазон МГЭИК.
Учёные делают тревожный вывод о том, что мы вернёмся к точке, в которой вымерли динозавры. При этом сегодня концентрация парниковых газов (из-за антропогенных выбросов) растёт намного быстрее, чем в кайнозойскую эру (по естественным причинам). Такой скорости изменения радиационного нагрева планета ещё не знала. Предсказать, что нас ждёт, очень сложно.
Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.