Изменение климата

Сильные и быстрые колебания климата, подобные тем, что произошли в конце последнего ледникового периода, вероятно, наряду с охотой людей, способствовали исчезновению крупных млекопитающих, таких как шерстистый мамонт.

Причины недавнего нарушения климата

Научные данные показывают, что основной причиной быстрого потепления климата Земли за последние полвека была деятельность людей, которая увеличила количество парниковых газов в атмосфере.

Больше парниковых газов - углекислого газа, метана, закиси азота и различных промышленных продуктов - означает, что больше энергии, которую мы получаем от Солнца, не может уйти обратно в космос. Это согревает планету.

Ископаемые виды топлива - уголь, нефть и природный газ - были образованы из доисторических растений и животных, которые в течение миллионов лет забирали углерод из атмосферы. По мере сжигания ископаемой энергии этот углерод быстро выбрасывается обратно в атмосферу в виде двуокиси углерода.

Вырубка лесов, сельское хозяйство, включая методы промышленного земледелия, наносящие вред почвам, и промышленные процессы, такие как производство цемента, также внесли значительный вклад в увеличение загрязнения парниковыми газами.

Уровни углекислого газа во всем мире сейчас более чем на 40 процентов выше, чем в 1750 году, в начале промышленной революции, когда они составляли около 280 частей на миллион. К июню 2016 года даже на удаленной исследовательской станции Галлея в Антарктиде - вдали от источников загрязнения - уровень углекислого газа превышал 400 частей на миллион.

Выбросы, поглотители и накопление углерода в атмосфере

В результате деятельности человека в атмосферу ежегодно выделяется около 36 миллиардов тонн углекислого газа. Большая часть приходится на сжигание ископаемой энергии и в промышленных процессах, а остальная часть приходится на вырубку лесов и другие изменения в землепользовании.

Углекислый газ постоянно обменивается между атмосферой, растениями и животными в результате роста, смерти и разложения, а также непосредственно между атмосферой и океаном. Около половины загрязнения углекислым газом поглощается землей и лесами (сток суши) или океанами (сток океана). Остальное, около 16 миллиардов тонн ежегодно, накапливается в атмосфере; в небе нет удобной дыры, через которую оно могло бы сбежать. Без естественных стоков это накопление и связанное с ним парниковое потепление были бы сильнее, а изменение климата было бы еще более серьезным.

За тысячелетия, прошедшие с последнего ледникового периода, мир нагрелся примерно на 4–5 ° C, что является частью естественного цикла, связанного с изменениями орбиты Земли вокруг Солнца. Это коренным образом изменило условия на Земле.

Если нынешнее накопление углекислого газа в атмосфере продолжится бесконтрольно, парниковое потепление аналогичной силы может произойти уже к концу этого столетия - такие масштабы и скорость изменений могут создать серьезные проблемы для человека и природных систем.

Растущий спрос на энергию

Общее потребление энергии, включая все бытовое и промышленное использование, увеличилось в 20 раз с 1850 года. Этот рост сопровождался переходом от традиционных источников энергии, таких как древесина, энергия ветра и воды, к ископаемым видам топлива, сначала углю, а затем нефти и природным газам, поскольку индустриализация изменила мир.

Сегодня ископаемые виды топлива составляют почти 80 процентов энергии, потребляемой в мире. Гидроэнергетика, древесина, биотопливо, получаемое из растений, и ядерная энергия вместе составляют чуть менее 20 процентов. Новые возобновляемые источники энергии, такие как солнечная и ветровая, составляют около 2,5%, но их объем быстро растет.

Обеспечение чистой, безопасной и доступной энергии для всех - одна из важнейших задач двадцать первого века, поскольку рост населения и экономический рост вызывают быстрый рост спроса на энергию.

Более миллиарда человек во всем мире по-прежнему живут без доступа к электричеству, в основном в Африке и Азии. Около трех миллиардов человек используют древесину или другое твердое топливо для приготовления пищи или керосин для освещения, что приводит к загрязнению воздуха в помещениях, вызывающему миллионы смертей каждый год. Загрязнение окружающей среды в результате сжигания угля и нефти на электростанциях, промышленных объектах и ​​транспортных средствах вызывает еще миллионы смертей.

Решения в области экологически чистых возобновляемых источников энергии предлагают способы удовлетворения потребностей в энергии без неблагоприятного воздействия загрязнения на климат и здоровье.

Вырубка лесов и уничтожение почв

Леса забирают углекислый газ из воздуха и хранят его в деревьях, растениях и почве. Когда вырубаются деревья и нарушается почва, большая часть этого углерода выбрасывается обратно в атмосферу.

Тысячи лет люди расчищали лесные угодья, чтобы освободить место для земледелия. Изначально вырубка лесов была наиболее распространена в регионах с умеренным климатом на нашей планете. Она не только высвободила углерод, но и способствовала исчезновению некоторых животных, таких как тарпаны (дикие лошади) и зубры (дикий крупный рогатый скот).

В течение последнего столетия вырубка лесов ускорилась в тропических регионах, включая экваториальные влажные леса. Некоторые из этих лесов расположены на торфяных почвах, содержащих огромное количество углерода, который медленно накапливался в течение многих тысяч лет.

При вырубке лесов почва может быть повреждена эрозией, а методы ведения сельского хозяйства могут истощить органическое вещество почвы, выбрасывая больше углерода в атмосферу.

Вырубка и деградация лесов продолжается, в основном для того, чтобы уступить место промышленному сельскому хозяйству. Среди отраслей, оказывающих наибольшее влияние, - пальмовое масло, соя и говядина. Вырубка лесов является причиной как минимум четверти загрязнения углекислым газом за последние 150 лет. Вырубка лесов нарушает круговорот воды, вызывая усугубление засухи в некоторых регионах. Она также угрожает исчезновением еще большему числу животных и растений, в том числе орангутангов, горилл, тигров и лесных носорогов.

Прошлые и настоящие изменения в двуокиси углерода

Сегодняшние уровни углекислого газа сейчас значительно превышают те, которые были достигнуты когда-либо, по крайней мере, за последние 800 000 лет, период, который уходит глубоко в ранний каменный век. Об этом свидетельствуют ледяные керны, пробуренные на антарктических ледяных щитах, которые представляют собой четкую запись климата Земли в прошлом и предоставляют наиболее убедительные доказательства того, что изменения за последние десятилетия лежат далеко за пределами естественного цикла.

По мере того, как падал снег, со временем он накапливался, слой за слоем, год за годом, удерживая в себе крошечные пузырьки воздуха. Пробурив лед, чтобы извлечь эти замороженные пузыри с глубины более 3000 метров, можно проанализировать образцы атмосферы прошлого.

Осадки на дне океанов могут рассказать нам о еще более далеком прошлом. Это показывает, что мы выбрасываем углекислый газ в атмосферу примерно в десять раз быстрее любого естественного выделения, по крайней мере, за последние 50 миллионов лет.

Большая часть сегодняшнего загрязнения углекислым газом будет оставаться в атмосфере на десятилетия или столетия, а некоторые даже на тысячи лет, а это означает, что воздействие на климат будет сохраняться еще долго. В конечном итоге углерод будет улавливаться и накапливаться естественными процессами, но со скоростью, которая слишком медленная, чтобы успевать за нынешними темпами загрязнения.