Что делать, если Гольфстрим остановится, а вечная мерзлота перестанет быть вечной
"За последние месяцы у меня не было лишних дней: выступал в Сколково, в Государственной Думе, на собрании экспертов "Горизонт 2040" (это о выборе стратегии для правительства), и на Петербургском экономическом форуме, где из уст гаранта прозвучало: Россия должна быть суверенна во всем, а значит и в вопросах климата. В итоге, я сел поделиться накопленным.
А тут еще появились серьезные работы о том, что Гольфстрим останавливается. Нам в этом случае грозит новое ледниковье и новое Смутное время. Текст получился большой.
Перечитал: все, вроде, по делу. И есть чем поделиться с читателями".
Такими новостями сопровождает очередную свою работу Сергей Афанасьевич Зимов, желанный автор "Российской газеты", и автор знаменитого проекта "Плейстоценовый парк", о котором много пишут зарубежные издания.
На климатическом форуме, который прошел осенью прошлого года в Египте, была сформулирована идея новой единой мировой "авраамической" религии: были презентованы новая "эко-библия", новая Книга Бытия и Исхода, и 10 заповедей "климатической справедливости". Цель нового зеленого курса - остановить потепление климата, а для этого нужно прекратить выбросы СО2 и метана, а их главные источники - люди и коровы. И ради этой цели адепты новой религии готовы на любые жертвы. Жертвы в прямом смысле этого слова. К закланию готовят миллионы людей и животных. Все привязанные к доллару страны взяли обязательства в ближайшем будущем выйти на углеродную нейтральность. Россия - в их числе.
Многим россиянам, в том числе и во власти, казалось, что борьба за климат для России не будет в тягость. Российские леса - это "легкие планеты", и не мы, а нам все будут должны. Но несложно было показать, что сколько лесные территории поглощают из атмосферы СО2 в ходе фотосинтеза, столько же и возвращают назад при разложении отмершей органики и при пожарах. А в "зачет" идет лишь углерод, изъятый из атмосферы с помощью человека, и где-то надежно законсервированный.
Согласованная с западом стратегия была разработана в НИУ "Высшая школа экономики". В изданной им книжке даже обширный список использованной литературы - полностью иностранные издания. Суть этой стратегии: квоты на СО2 сейчас такие высокие, что выгоднее всего торговать ими. Россия должна все сельхозземли засадить быстрорастущими деревьями. Так, молодые осиновые леса могут аккумулировать до тонны углерода на гектаре в год. Этим Россия закроет свой углеродный след (это 460 млн тонн углерода в год) - и заработает сотни миллиардов долларов. В этой книжке много написано о том, что насекомые питательны и полезны, но в ней нет итогового расчета. Сделаем его.
Чем плоха осина
Официальная площадь всех сельхозземель России 370 млн гектаров. Это включает все залежи, резервы и оленьи пастбища. Получается: даже если мы уничтожим все сельское хозяйство и засадим осиной всю эту территорию (и осина будет везде давать рекордный прирост), - мы не только ничего не заработаем на квотах, но даже не закроем наш углеродный след (сравним: 460 и 370).
Осина хороша лишь для производства спичек. Что с ней делать через 50-70 лет, когда эти бескрайние перегущенные посадки начнут отмирать и гореть огненным шквалом, выбрасывая в атмосферу весь накопленный углерод? Эта стратегия - путь к уничтожению нашего населения. В Шри-Ланке попробовали свернуть на "зеленый курс", и страна развалилась за год. Хорошо, что остров маленький, и резервы в мире еще были: добрые люди помогли, кто рисом, кто керосином.
Недра планеты сотни миллионов лет изымали из биосферы главный элемент жизни - углерод. И привели к опустыниванию планеты. Сжигая ископаемое топливо, мы помогаем биосфере. Помогаем растениям "дышать" и делаем климат более мягким. Возвращаем климат в комфортное состояние. Проблема в том, что любой переезд, даже в теплый комфортный дом - это "полпожара".
Для нашей страны и для всей биосферы рост СО2 и потепление - это благо, вопрос лишь с какой скоростью двигаться в этом направлении.
Мы видим, что зеленый курс опирается не на весь комплекс достоверных научных знаний, а на разрозненные факты. Да и в науках о земле еще много белых пятен. Например, непонятна причина ледниковых циклов: почему при этом меняется концентрация парниковых газов и что здесь причина, а что следствие?
Сегодняшнее теплое межледниковье длится уже 12 тысяч лет, и содержание углерода в атмосфере все это время было относительно стабильно - 600 ГТ (гигатонн). А на максимуме оледенения оно было 400 ГТ.
Рост СО2 и метана вызвал потепление? Или потепление привело к росту их концентраций? Откуда в атмосфере при этом появилось 200 "лишних" ГТ? Ученые рассуждали так: запасы углерода в геологическом резервуаре меняются очень медленно. Значит, поступление углерода в атмосферу было или из океана, или из сухопутных экосистем.
Ученые восстановили растительный покров ледниковой эпохи и выяснили, что в ледниковье в сухопутных экосистемах углерода было на 500 ГТ меньше, чем сегодня. Лесов почти не было, доминировали степи и саванны. Болот и торфяников тоже не было. И тогда получается, что на рубеже ледниковья и межледниковья океан, чтобы наполнить углеродом атмосферу и лесные экосистемы, выделил 700 ГТ углерода. Выходит, механизм, управляющий климатом, лежит в океане: океан выделяет СО2 - потепление, поглощает - похолодание. Что это за механизм?
Что таит океан?
Океан - очень консервативная система. Он легко поглощает или выделяет СО2, чтобы прийти в равновесие с атмосферой. Если в ней меняется концентрация СО2. Но сам ничего выделять не хочет. Есть только один простой способ заставить его выделить СО2. Углекислый газ хорошо растворяется в холодной воде и плохо в теплой. Если океан нагревать, он будет выделять СО2. Но сегодня большая часть океанской воды холодная. Океан на всю свою глубину заполнен холодной и потому тяжелой водой северных морей. Лишь в верхних 400 метрах вода теплая и легкая.
Получается, что на рубеже ледниковья и межледниковья океан не мог нагреваться и выделять СО2?
Ученые перебрали все мыслимые механизмы, чтобы заставить океан выделить 700 ГТ. Но он "не хочет" выделять нисколько. А решение проблемы лежит в мамонтовой степи.
В прошлом это была самая большая экосистема. Она простиралась от Испании до США и Канады. От Арктических островов до Китая. Вся незанятая льдом территория была занята ею. Климат в ледниковье был суровый, и почти везде, даже в Париже, на этой территории лежала мерзлота.
Сегодня аналогов этой экосистемы нет, и запасы углерода в этой экосистеме предполагались по аналогии с бедными саваннами и полярными пустынями. И для территории Сибири было принято в среднем 50 грамм углерода на квадратном метре.
Но на самом деле именно об этой экосистеме мы знаем больше всего. Она единственная полностью сохранилась до наших дней. В мерзлоте.
В Сибири, на Аляске и Юконе под современной маломощной почвой, которая оттаивает летом, лежат замороженные почвы мамонтовых степей. В них много хорошо сохранившихся корней трав, спящих микробов, костей бизонов, лошадей, мамонтов, львов, шерстистых носорогов, иногда их целиком замороженные трупы.
Ничего себе ошибочка
В пик оледенения на Аляске в апреле извергался вулкан, и толстый слой холодного пепла засыпал всю округу. Под мерзлым пеплом сохранились и снежный покров, и стерня скошенной травы, и экскременты животных. Углерод в этих почвах можно просто измерить. И это не десятки граммов, как предполагали, а десятки килограмм. Часто там, где из атмосферной пыли за время ледниковья накапливалось этих почв сотни килограмм. (Ошибка в тысячи раз.) И если с учетом этого провести ревизию глобального бюджета углерода, то получается, что океану не нужно было выделять 700 ГТ. Он в это время, наоборот, поглощал. Мамонтовая степь была крупнейшим резервуаром углерода, она аккумулировала в себе больше половины свободного углерода биосферы.
Получается: целое поколение специалистов по глобальному углеродному циклу искало "черную кошку в темной комнате".
Деревья у всех на виду. Но в современных лесах углерода всего 500 ГТ, а в лесах России 45 ГТ. В современных почвах мира органического углерода 1500 ГТ.
В богатых экосистемах тропиков органики в почву поступает больше чем на севере, но скорость ее разложения очень сильно зависит от температуры (на жаре продукты портятся за несколько часов, в холодильнике хранятся неделями, а в мерзлоте тысячи лет). Поэтому за счет очень медленного разложения органики в почвах севера в них ее содержится в десятки раз больше, чем в почвах тропиков. А рекордсмен мира среди современных почв - русский чернозем - до 100 кг углерода на квадратный метр.
При потеплении климата возрастает скорость разложения органики, и почвы теряют углерод. При похолодании - наоборот. Подробные расчеты показали, что при базовых сценариях сегодняшнего потепления почвы мира до конца века потеряют 230 ГТ углерода. Мерзлые почвы при потеплении тоже всегда теряют углерод. При потеплении мерзлота тает, спящие микробы просыпаются и начинают доедать то, что не успели съесть тысячи лет назад. Скорость этой декомпозиции приблизительно 1 процент от запасов углерода в год. Сегодня в мерзлоте лежит 1600 ГТ углерода, поэтому если вдруг она вся растает, то эмиссия СО2 будет 16 ГТ углерода в год (глобальная антропогенная при этом 10 ГТ в год).
Древние почвы лежат под современными, кислород проникает в глубину медленно, почвы в глубине часто переувлажнены, это может сильно сдерживать окисление органики. Но это на климат повлияет еще сильнее. При недостатке кислорода микробы превращают древнюю органику не в СО2, а в метан, который как парниковый газ в десятки раз сильнее. Мерзлота, тающая в анаэробных условиях, - это самый сильный биологический источник метана. Мерзлота и сезонно мерзлые почвы - это самые большие резервуары углерода. В сумме это 3000 ГТ. Для сравнения: во всех мировых месторождениях угля углерода 900 ГТ, а в месторождениях нефти - 200 ГТ.
Резервуар мерзлых почв для глобального бюджета углерода стал как слон в посудной лавке. Специалисты из "темной комнаты" мерзлоту не знают, они "спрятали голову в песок". Мерзлотоведы знают, что это такое, но многие из них уверены, что мерзлота вечная, никакого глобального потепления нет и не будет, мерзлота никогда не растает. А все остальные ученые надеялись, что таять мерзлота начнет не скоро, и ее таяние растянется на столетия.
Но в России климат уже потеплел на 3 градуса. Мерзлота начала таять, ее "кровля" местами уже опустилась ниже 4 метров. Это провоцирует большой каскад взаимоусиливающихся процессов, вызывающих потепление климата: больше СО2 и метана - теплее климат, больше растворяется в воздухе водяного пара - еще теплее, раньше тает снег и лед - темнее поверхность, - еще теплее, гуще деревья и кустарники, еще темнее поверхность и теплее, еще сильнее тает мерзлота, почвы выделяют еще больше парниковых газов, и т.д.
Сегодняшнее таяние мерзлоты спровоцировано сжиганием ископаемого топлива.
Рассмотрим, как в это время работает главный тепловой конвейер, отепляющий всю северную часть нашей планеты. Гольфстрим несет тропическую воду на север. Там она отдает свое тепло атмосфере. Часть потока вдоль поверхности океана возвращается на юг, это поверхностный круговорот. А часть потока доходит до кромки льдов и сильно охлаждается. Пресная вода наиболее плотная при +4 градусах, а морская при -1,8. Затем эта холодная и потому тяжелая вода опускается и растекается по дну океанов. Весь глубинный океан уже заполнен этой холодной тяжелой водой. Плотная северная вода сама не может опуститься в толщу воды с такой же плотностью. Но глубинная вода все время немного нагревается подводными вулканами и теплопотоком из недр. Вода из-за этого становится чуть теплее и легче. При громадной глубине океана даже этого перепада достаточно, чтобы поддерживать тепловой конвейер. Уже давно замечено, что этот конвейер замедляется, "работает с перебоями".
А если уже поздно?
Чтобы остановить этот тепловой конвейер, достаточно лишь немного снизить плотность поверхностных вод океана - разбавить их легкой пресной водой. Из-за потепления тают ледники, тает Гренландия. Ее ледяная шапка ежегодно оттаивает на 10-15 см, и по расчетам на моделях получается, что тепловой конвейер из-за этого может остановиться в ближайшие годы. Призывы сократить эмиссию СО2 стали еще громче: надо срочно остановить потепление и таяние льдов! А если уже поздно? Если процесс завтра остановится, и Европа без "водяного отопления" начнет замерзать? Срочно усиливать парниковое отопление? Срочно жечь уголь и выбрасывать СО2? Так может быть не стоит суетиться? Зачем сегодня бороться с парниковым отоплением, если завтра придется его снова включать?
В этих расчетах тепловой конвекции океанологи опять не заметили слона. Даже двух. Помимо тающей Гренландии, на планете есть еще два хорошо изученных и на порядок более мощных опреснителя океана. Первый - это Средиземное море. Оно на треть больше, чем ледник Гренландии. В него каждый год по поверхности Гибралтарского пролива затекает шесть "амазонок" воды с обычной океанской соленостью 35 промилле. В этом море каждый год испаряется метр воды. Эта уже пресная вода через атмосферу и реки опять возвращается на поверхность океана. Из-за этого испарения соленость оставшейся воды поднимается до 39 промилле. Это теплая, но очень плотная вода. Ею заполнено все глубокое море. И эта вода из него по дну Гибралтарского пролива перетекает в Атлантику. За счет большой солености она тяжелее, чем вода северных морей, поэтому она тоже опускается на дно океана, где смешивается с северной водой.
Другой мощный опреснитель - Красное море. Оно меньше, чем Средиземное море, но в нем каждый год испаряются два метра воды, и вытекающая на дно океана вода, хотя еще теплее - 19 градусов, но еще более рекордно плотная. Ее соленость 41 промилле. Если тепловой конвейер остановится, то из-за похолодания таяние Гренландии замедлится и остановится.
Но эти два соляных конвейера опреснителя продолжат работать и опреснять поверхность океана, и в скором времени вода на поверхности станет такой легкой, что перемешать ее с глубинными тяжелыми водами будет невозможно. Есть убедительные доказательства того, что во время последнего ледниковья большой тепловой конвейер не работал. В то время у поверхности океана доминировали виды организмов, предпочитающие опресненную воду. Соленость поверхностных вод была тогда на четыре промилле меньше, чем сегодня. Такую легкую воду никакими силами в холодную донную воду с обычной соленостью не опустить. Но со временем океан из этого устойчивого состояния, как показывает моделирование, должен выйти сам. Глубинные воды нагреваются теплопотоком из недр, и приблизительно через 100 тысяч лет за счет этого нагрева вода на дне станет такая же по плотности, как опресненная вода на поверхности северных морей. Тогда соль поднимется к поверхности, и начнется мощная конвекция.
Механизмы океана
Вновь нормальная соленая тяжелая вода северных морей будет легко опускаться в теплую воду глубинного океана, вытесняя теплую глубинную воду на поверхность. Приблизительно через 10-15 тыс. лет океан в итоге отдаст атмосфере все накопленное за 100 тыс. лет тепло и вновь весь заполнится холодной водой северных морей. А тепловой конвейер при этом вновь ослабнет настолько, что моря-опреснители вновь его заглушат. На Земле начнется новая холодная эпоха - станет больше снега, почвы остынут, начнет расширяться мерзлота, СО2 станет меньше... - включится большой каскад охлаждения. А в глубине океан начнет вновь накапливать тепло недр.
У океана есть свой механизм автоколебаний разрывного типа. Сегодня тепловой конвейер забарахлил не только потому, что тает Гренландия, а в первую очередь потому, что он уже выродился, и его перекрывают соляные конвейеры. В подтверждение таких ледниковых циклов есть надежное и физически простое доказательство.
60 лет назад ученые думали, что на дне должна лежать самая плотная вода. Если вода Красного моря самая плотная, то в прошлом на дне океана могла быть теплая вода. Сегодня и вода, и донные осадки на дне холодные. Но если тысячи лет назад океан был теплым, то в донных осадках на глубине сотен метров должно сохраниться остаточное тепло. По результатам экспедиций выходило, что в Средиземном, Черном, Красном и Японском морях теплопоток донных осадков с глубиной не меняется. Эти глубокие моря, отгороженные от Мирового океана мелководными проливами, и температура на их дне последние 20 тысяч лет была стабильна. А в глубоких, свыше 300 м, скважинах, пробуренных в открытом океане, отмечено сильное уменьшение с глубиной. Это подтверждают тепловые, ледниковые циклы океана. Температура на его дне за ледниковье поднималась до 25-30 градусов. Но очень немногие, кто читал и анализировал первичные отчеты, об этом знают. Все читали два обобщающих отчета, опубликованных в научных журналах. Но обсуждать эту тему прекратили. И о соляных конвейерах стараются не вспоминать и в моделях не использовать. "Сообществу темной комнаты" это не нужно. И так в научном базисе зеленого курса лежат грубая ошибка, недоучет важнейших механизмов и фальсификация данных. Это портит целую бочку меда, собранного поколениями ученых.
Кто управляет климатом?
Сейчас складывается уникальная, новая для природы ситуация: в океане начинается ледниковая стратификация, а в атмосфере из-за роста СО2 идет потепление, и начала таять мерзлота.
Коллективный Запад 30 лет считает себя главным в климатической повестке. Борьба с потеплением и СО2 - это его сакральная миссия. Это оправдание его гегемонии. И каков итог? Скорость роста концентрации парниковых газов в атмосфере только увеличилась.
Внутри единого организма можно распределять и сдерживать потребление ресурсов, но с глобализмом у Запада не получилось, а в режиме конкуренции все доступные ресурсы будут быстро использованы. США добывают и потребляют нефти больше всех, и личным примером должны показать, что нефть надо экономить. Инвестиции в нефтедобычу действительно падают, но с другой стороны, переизбраться на новый президентский срок в США можно лишь при низких ценах на бензин. Нефть в США будут жечь. Половина страны за Трампа, а он, как и многие россияне, считает, что потепление климата - "это продажная девка империализма". В Европе ядерная энергетика признана вредной для климата, а производство танков нет. Вчера они боролись со сжиганием угля, а сегодня прижало - и жгут его по полной. Климатические соглашения подпишут, но сделают это с мыслью, что "через 20 лет или ишак, или падишах...".
Китай обещал выйти на углеродную нейтральность к 2060 году, и, скорее всего, свое слово сдержит. Китай стал мировой фабрикой благодаря использованию собственного дешевого угля. Он его добывает и сжигает столько же, как и весь остальной мир. 20 лет назад средняя глубина угольных шахт Китая была 400 м, а сегодня уже 1200 м. А на глубине больше 2 км экономически доступны только алмазы и золото. Запасы доступного угля в Китае закончатся раньше указанного срока.
Еще недавно благодаря запасам подземных вод Саудовская Аравия была экспортером пшеницы. Но эта вода закончилась. Хлеб придется покупать. Саудиты будут продавать нефть, пока она дешевле этанола и растительного масла, жгут и будут жечь. Сильно сократится эмиссия СО2 может только из-за глобального экономического обвала и "тромбов" в каналах и проливах. Для этого все готово. Климатические фанатики готовы на любые жертвы.
Управлять климатом Запад не способен. Теоретически поднять в атмосферу десятки миллионов тонн оксидов серы возможно, для этого нужно за год сделать миллион рейсов тяжелых транспортников - по три тысячи вылетов в день. Это сравнимо с возможностями современной пассажирской авиации. Но у США сегодня только полсотни древних В-52, и замена их изношенных двигателей - не решаемая проблема, а стратегические резервы топлива полупусты. Из реального климатического оружия у США есть только ядерная зима. Рост концентрации СО2 и потепление продолжатся - мерзлота начала таять. При этом "гарантийный срок" Гольфстрима закончился, и он забарахлил. Сколько он еще продержится? Что в этой ситуации делать России?
У нас есть технологии, позволяющие замедлить таяние мерзлоты. А может быть, нам стоит ее ускорить? Побыстрее решить проблему сибирских холодов, сделать климат на планете более мягким, обезопасить себя от возможных атак климатическим оружием. И остановить новый ледниковый период?