Аргументы сторонников классического подхода к проблеме парникового эффекта
Рассматривая проблемы парникового эффекта, нельзя обойти молчанием и аргументы последователей идеи С. Аррениуса о прямом воздействии концентрации углекислого газа на температуру тропосферы. Так, сторонники этих идей обычно приводят данные по содержанию углекислого газа в пробах воздуха из древних слоев фирна Гренландии и Антарктиды, показывающие, что в периоды межледниковых потеплений концентрация этого газа в атмосфере всегда повышалась (рис. 129). Аналогичный эффект, только в значительно большей степени, по их мнению, наблюдался в тёплые климатические эпохи, например в меловом периоде. Формально это так. Однако при объяснении этих явлений происходит явная подмена причины следствием — ведь повышение парциального давления углекислого газа в атмосфере может быть не причиной потепления климата, а только его следствием.
В приведённых на рис. 129 графиках температурных колебаний климата, определённых по керну ледникового покрова Антарктиды, кривая температурных колебаний явно опережает соответствующие им изменения концентраций углекислого газа. Судя по этим данным, температурные колебания действительно являются первичными, а изменения содержания углекислого газа в атмосфере — лишь следствие этих колебаний.
Объясняется это отрицательной температурной зависимостью растворимости углекислого газа в океанических водах и законом Генри, устанавливающим динамическое равновесие между концентрацией газа в атмосфере и его содержанием в гидросфере. Сейчас в водах океанов растворено углекислого газа приблизительно в 57-60 раз больше, чем его содержится в атмосфере. Если же за счёт изменения температуры океанических вод содержание CO2 в Мировом океане изменится, то установится новое равновесие, при котором часть углекислого газа перейдёт из океана в атмосферу или, наоборот, из атмосферы в океан. Но поскольку его растворимость в воде заметно уменьшается с ростом температуры, то всегда потеплениям климата будет соответствовать увеличение концентрации углекислого газа в атмосфере, а похолоданиям — её снижение. Интересно отметить, что задержка изменений концентрации CO2 по сравнению с изменениями температуры на графиках приблизительно соответствует времени полного перемешивания вод Мирового океана (порядка нескольких тысяч лет).
То же относится и к «тёплому» меловому периоду. Так, по нашим оценкам (Сорохтин, Ушаков, 1991), в атмосфере мелового периода, когда средняя температура вод Мирового океана была приблизительно на 15 °С выше современной, парциальное давление углекислого газа в земной атмосфере превышало его современный уровень приблизительно в 1,7-2 раза. Однако такое повышение содержания углекислого газа в атмосфере мелового периода являлось естественным следствием климатических изменений того времени, а не его причиной. Истинная причина тёплого климата мелового периода была связана, по-видимому, с некоторым повышением давления атмосферы в мезозое (за счёт усиления генерации кислорода после появления и широкого распространения цветковых растений) и с дрейфом континентов. В результате большинство материков тогда располагалось только в низких и умеренных широтах, а тёплые океанические течения проникали глубоко в высокие широты, согревая своими водами берега наиболее приближенных к полюсам континентов (например, Антарктиды). Поэтому средняя температура Земли в меловом периоде была приблизительно на 2,5-3 °С выше современной, а климат — более равномерным, без ледяных шапок на полюсах.
Рисунок 129. Корреляция изменений температуры воздуха с концентрацией углекислого газа за последние 420 тыс. лет на антарктической станции Восток.
Данные по температуре и концентрации углекислого газа получены по керну скважины во льду, пробурённой на этой станции до глубины 3 623 м (Котляков В. М., Данилов А. И.)
В приведённых на рис. 129 графиках температурных колебаний климата, определённых по керну ледникового покрова Антарктиды, кривая температурных колебаний явно опережает соответствующие им изменения концентраций углекислого газа. Судя по этим данным, температурные колебания действительно являются первичными, а изменения содержания углекислого газа в атмосфере — лишь следствие этих колебаний.
Объясняется это отрицательной температурной зависимостью растворимости углекислого газа в океанических водах и законом Генри, устанавливающим динамическое равновесие между концентрацией газа в атмосфере и его содержанием в гидросфере. Сейчас в водах океанов растворено углекислого газа приблизительно в 57-60 раз больше, чем его содержится в атмосфере. Если же за счёт изменения температуры океанических вод содержание CO2 в Мировом океане изменится, то установится новое равновесие, при котором часть углекислого газа перейдёт из океана в атмосферу или, наоборот, из атмосферы в океан. Но поскольку его растворимость в воде заметно уменьшается с ростом температуры, то всегда потеплениям климата будет соответствовать увеличение концентрации углекислого газа в атмосфере, а похолоданиям — её снижение. Интересно отметить, что задержка изменений концентрации CO2 по сравнению с изменениями температуры на графиках приблизительно соответствует времени полного перемешивания вод Мирового океана (порядка нескольких тысяч лет).
То же относится и к «тёплому» меловому периоду. Так, по нашим оценкам (Сорохтин, Ушаков, 1991), в атмосфере мелового периода, когда средняя температура вод Мирового океана была приблизительно на 15 °С выше современной, парциальное давление углекислого газа в земной атмосфере превышало его современный уровень приблизительно в 1,7-2 раза. Однако такое повышение содержания углекислого газа в атмосфере мелового периода являлось естественным следствием климатических изменений того времени, а не его причиной. Истинная причина тёплого климата мелового периода была связана, по-видимому, с некоторым повышением давления атмосферы в мезозое (за счёт усиления генерации кислорода после появления и широкого распространения цветковых растений) и с дрейфом континентов. В результате большинство материков тогда располагалось только в низких и умеренных широтах, а тёплые океанические течения проникали глубоко в высокие широты, согревая своими водами берега наиболее приближенных к полюсам континентов (например, Антарктиды). Поэтому средняя температура Земли в меловом периоде была приблизительно на 2,5-3 °С выше современной, а климат — более равномерным, без ледяных шапок на полюсах.