У далекому минулому Земля була набагато спекотніше, ніж сьогодні, а значить глобальне потепління може серйозно загострити планету. Останнім часом на ній і так стає все тепліше. У листопаді 2015 року британці отримали найспекотніші листопадові дні з усіх, що були в Великобританії з початку ведення записів. Незабаром після цього пішли новини від Всесвітньої метеорологічної організації: 2015 рік, найімовірніше, стане найспекотнішим роком з початку ведення записів.

Світові температури стали на 1 градус за Цельсієм вище доіндустріального рівня. Це половина від політично узгодженого верхньої межі в 2 градуси, який був встановлений світовими лідерами в 2009 році. Все йде до того, що температура світу буде ставати все вище і вище. Наскільки спекотної може стати Земля? Чи існує який-небудь межа потепління, до якого можуть призвести дії людей?

Зміни клімату Земля переживала і раніше. Планета пройшла через незліченну кількість температурних коливань за свою 4,6-мільярдолітній історію, від «землі-сніжку» до пекучої тропічної спеки. І незважаючи на всі ці зміни, Земля завжди повертається приблизно в той же діапазон температур. Тому що у неї є механізми для управління власною температурою.

Один з них - парниковий ефект . Парникові гази в повітрі, в основному діоксид вуглецю, метан і водяна пара, вловлюють випромінювання Сонця і діють як теплове ковдру навколо планети. Без парникового ефекту середня температура на Землі становила б -18 градусів за Цельсієм, і планета була б покрита льодом. Відома нам життя навряд чи змогла б вижити. Парниковий ефект, безумовно, хороша річ, але, як і з усіма хорошими речами, його може бути надто багато.

Люди були тут відносно недовго, але встигли стати найважливішим фактором зміни клімату на планеті. Спалюючи викопне паливо і вирубуючи дерева, ми випускаємо все більше і більше вуглекислого газу в атмосферу, і це призводить до зростання температури.

У період між 2000 і 2010 роком наші темпи викидів примножилися в чотири рази в порівнянні з попереднім десятиліттям, і поки немає ніяких ознак, що ця тенденція повернеться назад. Питання в тому, як сильно ці парникові гази нагріють планету в найближчі десять і сто років?

Щоб спрогнозувати стан планети в майбутньому, вчені будують комп'ютерні моделі, що імітують те, що станеться з кліматом Землі. Ці моделі дуже складні, але в більшій мірі покладаються на базову фізику, на зразок поведінки повітря і води. Поєднуючи техногенні та природні зміни, ці моделі можуть оцінити, як зміниться клімат при викиді певної кількості парникових газів.

Ці прогнози були оформлені в доповіді Міжурядової групи експертів зі зміни клімату (МГЕЗК, IPCC) в останній раз в 2013-2014 роках. З них випливає, що якщо наші викиди парникових газів будуть збільшуватися в такому ж темпі, як за останні 50 років, до кінця століття світ буде як мінімум на 4 градуси за Цельсієм тепліше, ніж був до промислової революції.

Але до кінця століття потепління не припиниться.

Чим далі ми заглядаємо в майбутнє, тим складніше передбачити, що трапиться .

Згідно з моделями, ми досягнемо рівня на 7 градусів вище доіндустріального до 2200 року, але за умови, що ми припинимо випускати парникові гази, температура стабілізується. Але з огляду на складність земного клімату (а це комплексна система), в цьому ніхто не може бути впевнений. У міру потепління клімату, деякі процеси можуть запустити ще більше потепління.

Наприклад, в більш теплому світі сніг і лід розтануть, оголивши темну землю, яка буде поглинати сонячне тепло, а не відображати його. З поверхні буде випаровуватися більше води, і цей додатковий парниковий газ у вигляді водяної пари буде утримувати ще більше тепла.

Океани уповільнюють зміна клімату, оскільки в них розчиняться вуглекислий газ з повітря. Але більш теплі океани зможуть утримати менше вуглекислого газу, а значить він буде більше залишатися в атмосфері.

Ці наслідки відносно добре зрозумілі, але інші складніше відстежити: наприклад, як зміна хмарного покриву вплине на клімат або що буде, коли злетить метан, замкнутий у вічній мерзлоті на полюсах. Кліматичні моделі можуть робити прогнози лише на основі того, що нам відомо, тому якщо температури піднімуться вище очікувань людей, їх прогнози будуть менш надійні.

Таким чином, замість того щоб намагатися передбачити, як буде змінюватися клімат, ми можемо застосувати інший підхід: поглянути, що відбувалося в минулому.

Приблизно 55 мільйонів років тому Земля пережила одне з найшвидших підвищень температури в своїй історії.

Під час «палеоцен-еоценових теплового максимуму» середня температура на поверхні моря доходила до 10 градусів за Цельсієм, в порівнянні з -2 сьогодні. То були часи, коли пальмові дерева росли далеко на півночі від полярного кола, а на полюсах абсолютно не було льоду. Деякі види процвітали в виснажливої ​​спеки, інші ж були знищені.

Очевидно, основним двигуном були парникові гази. Величезна кількість метану вийшло з морського дна в атмосферу планети, посиливши парниковий ефект. Правда, не зовсім зрозуміло, як це сталося. Висувалися варіанти з вулканічними виверженнями або зіткненням комети, але, швидше за все, Земля вже поступово нагрівалася з іншої причини. Досягнувши певної температури, сховища метану під морським дном стали нестабільними.

Цей період демонструє очевидні паралелі з сучасним світом. Зокрема, імпульс парникових газів, який запустив потепління, тоді був приблизно еквівалентний тому, що могли б випустити люди, якби спалили все витягується викопне паливо. Ці гази нагріли б планети мінімум на 5, а може, і на 8 градусів за пару тисяч років.

Це межа або ж планета може бути ще спекотніше, ніж під час ПЕТМ?

Існує теоретичний механізм, який може серйозно перегріти Землю: наростаючий парниковий ефект .

Ми вже бачили, що нагрів планети випускає більше парникових газів, викликаючи ще більший потепління. У теорії, цей самоподпітивающійся механізм може стати безупинною, нагрів планету на сотні градусів.

На Землі такого ніколи не було: а якби було, то не було б нас. Але вчені вважають, що це сталося з найближчої до нас планетою Венерою 3-4 мільярди років тому.

Венера ближче до Сонця, ніж Земля, тому починала з температури вище. Температура на її поверхні піднялася настільки, що вся рідка вода випарувалася в повітря. Цей водяний пар вловив ще більше тепла, а відсутність води на поверхні означало, що не було де утримувати діоксид вуглецю.

Це призвело до екстремальних парниковим умов. Зрештою все пари води були втрачені в космосі, і Венера залишилася з атмосферою, на 96% складається з діоксиду вуглецю. Тепер на цій планеті середня температура 462 градуси. Це досить гаряче, щоб розплавити свинець; Венера є найгарячішою планетою в Сонячній системі, обходячи за цим параметром навіть Меркурій, який ближче до Сонця і буквально «відполірований» його жорстоким впливом.

Все йде до того, що Землю може спіткати подібна катастрофа через пару мільярдів років.

У міру старіння Сонця, воно повільно випалює своє паливо і стає червоним гігантом. Одного разу воно стане таким яскравим, що Земля вже не зможе розсіювати зайве тепло в космос. Поверхнева температура планети виросте, закип'ятити океани і запустить парниковий ефект, який покладе край будь-якої відомої життя і перетворить Землю в випічку під товстим саваном двоокису вуглецю.

Втім, це відбудеться не скоро, тому ця проблема не першорядна. Питання в тому, чи зможемо ми самостійно запустити наростаючий парниковий ефект?

У 2013 році було опубліковано дослідження, яке показало, що це можливо, якщо ми визволимо воістину приголомшуюче кількість вуглекислого газу. Зараз цього газу в повітрі 400 частин на мільйон (до промислової революції було 280 чнм). Щоб запустити наростаючий парниковий ефект, нам доведеться підняти цей показник до 30 000 чнм.

Ми могли б у 10 разів збільшити обсяг вуглекислого газу, якби спалили все відоме викопне паливо. Існують і інші джерела парникових газів, на зразок метану на морському дні, який втік під час ПЕТМ, так що виключати цей варіант не варто. Але здається дуже малоймовірним, що ми волею чи неволею перетворимо планету в Венеру.

Також це не означає, що підігрів планети буде безпечним для нас. Підйом температури навіть на пару градусів викличе небажані ефекти. Окремі частини планети і без того занадто спекотні, щоб люди могли там жити.

У самому гарячому місці на Землі сьогодні, на кшталт каліфорнійської Долини Смерті, температура може перевищувати 50 градусів за Цельсієм. Така спека небезпечна, але при належних заходи з нею можна жити. Тому що повітря сухе і ми можемо остуджувати себе за рахунок поту.

Якщо повітря буде одночасно гарячим і вологим, як в тропічних джунглях, з температурою буде складніше впоратися. Вологість повітря означає, що пар повільніше випаровується, а значить складніше охолонути.

Кращий спосіб оцінити поєднання тепла і вологості - виміряти «температуру по вологому термометру». Це температура, яку покаже термометр, якщо обернути його у вологу тканину і направити на нього потік повітря з вентилятора. Якщо ви потієте, це найнижча температура, до якої ви могли б охолодити свою шкіру.

Люди повинні підтримувати температуру тіла в 37 градусів. Щоб переконатися, що ми завжди можемо охолонути, підтримуємо температуру шкіри близькою до 35 градусів. Це означає, що температура вологого термометра в 35 градусів або вище, якби її підтримували довше, ніж пару годин, була б фатальною. Навіть якби ми могли її пережити, нам довелося б сидіти нерухомо.

Навіть в самих жарких тропічних лісах максимальна зареєстрована температура по вологому термометру ніколи не перевищувала 31 градус. Це тому що жаркий і вологе повітря нестабільний. Він піднімається, а його місце займає повітря холодніше, що стає причиною тропічних злив.

Але це може змінитися.

Повітря може підніматися, тільки якщо повітря навколо нього холодніше й щільніше. Тому якщо зміна клімату нагріє тропіки, це повітря буде ще спекотніше і вологіше, перш ніж почне підніматися. Дослідження, опубліковане в 2010 році, показало, що з кожним підвищенням середньої глобальної температури на 1 градус максимальна температура вологого термометра підніматиметься на 0,75 градуса.

Це, в свою чергу, призводить до лякає висновків. Підйом глобальної температури на 7 градусів, з яким ми можемо зіткнутися вже до 2200 року, перетворить деякі частини земної кулі в абсолютно непридатні для життя людей. Підвищення ж на 12 градусів зробить половину Землі безлюдній.

Звичайно, ми могли б спробувати адаптуватися, встановлюючи безліч обладнання для кондиціювання повітря. Але, крім дорожнечі цієї затії, це також заточить людей у ​​в'язниці всередині будівель на дні або тижні.

Навіть якщо не доводити все до крайності, згідно поточної тенденції Земля стане на 4 градуси тепліше до кінця цього століття, ніж була до промислової революції, і на 3 градуси тепліше, ніж зараз. Це не вб'є нас безпосередньо і не зробить частини планети безлюдними, але все одно створить величезне потрясіння.

20 000 років тому Земля була на 4 градуси холодніше, ніж зараз. Цей період відомий як «останній льодовиковий максимум». Льоди покривали більшу частину Канади і північної Європи, включаючи всі Британські острови.

З тих пір Земля нагрілася на 4 градуси. Цього було достатньо, щоб зчистити льоди з Європи і Північної Америки. Танення льоду призвело до підвищення рівня моря на десятки метрів і утопило багато дрібних островів. Коли ви це розумієте, неважко уявити, до чого могло б призвести чергове потепління на 4 градуси.

За матеріалами BBC