Игорь Кароль - Парадоксы климата. Ледниковый период или обжигающий зной?
Как известно, Россия обладает огромными запасами природного газа, добыча которого – приоритетная отрасль ее экономики. Вопрос о необходимости оценки объема утечки газа неоднократно поднимался российскими и международными природоохранными организациями (по расчетам 1990-х годов, в результате утечки в атмосферу может попадать от 1,42 до 17±13 Мт СН4 в год).
По нашей оценке, эмиссия СН4 от российских переувлажненных территорий, расположенных в поясе 30–60° с. ш., составляет около 21 Мт/год. Общие же выбросы СН4 с территории России можно оценить в 40–45 Мт/год (рис. 20).
Рис. 20. Российские источники выбросов метана (Мт/год) в атмосферу: 1 – болота, тундра, открытые водоемы; 2 – газо– и нефтедобыча; 3 – угледобыча; 4 – мусор; 5 – крупный рогатый скот
Ввиду того, что молекула СН4 живет в атмосфере 8– 12 лет, а на перемещение воздушных масс из одного полушария в другое достаточно нескольких месяцев, содержание метана в воздухе почти одинаково в разных уголках земного шара.
В частности, средняя концентрация СН4 в Южном полушарии всего на 6 % ниже, чем в Северном, где, как уже отмечалось, расположены его основные источники. В связи с относительной химической пассивностью метана его содержание в атмосфере не подвержено заметным сезонным изменениям, которые не превышают нескольких процентов, причем самые низкие концентрации СН4 приходятся на конец лета, а наибольшие – на зиму и весну. Исключение составляют северные высокие широты, там наблюдается резкое увеличение концентрации метана к осени, связанное с освобождением ото льда болотистых почв.
Анализ образцов из ледовых кернов, отобранных в Антарктиде и Гренландии, позволил проследить ход изменения концентрации СН4 в атмосфере. Во время последнего ледникового максимума (18–20 тыс. лет назад) она составляла в нижней тропосфере 350 ppb (молекул метана на миллиард молекул воздуха), к 1850 г. возросла до 820 ppb, в 1950 г. – уже до 1180 ppb, в 1990 г. – 1694 ppb, в 2000 г. – 1752 ppb и в 2010 г. – около 1850 ppb (рис. 21).
Налицо беспрецедентно быстрый рост концентрации атмосферного метана за последние 60 лет – на 56,8 %.
Рис. 21. Среднегодовое по земному шару содержание метана в приземном воздухе
Как изменится содержание метана в атмосфере в будущем, ближайшем и отдаленном? Вопрос достаточно трудный, ответ на него зависит от множества объективных и субъективных факторов, главный из которых – наши недостаточные знания, в частности о механизме обмена метана между геосферами (недрами Земли, океаном, атмосферой). Например, до сих пор не объяснено наблюдавшееся в начале XX в. резкое, но непродолжительное замедление скорости роста его содержания в атмосфере. Другой важный фактор неопределенности будущего метана – стратегия национальных и мировой экономик, технических и технологических новаций. Так, англичане разработали и успешно внедряют методику консервирования закрытых шахт, надежно препятствующую проникновению метана в атмосферу. Голландцы начинают использовать технологии очистки коровников, предотвращающие утечку метана.
Рост населения ведет к увеличению потребности в продовольствии, а значит, грядет увеличение сельскохозяйственных площадей и поголовья скота. Но площади сельскохозяйственных угодий будут распределяться по-разному, в зависимости от пищевых пристрастий и сбалансированности рациона тех или иных народов: где-то будут увлажняться новые территории под овощеводство, где-то – осушаться под зерновые. Но наряду с этим из-за неумелой ирригации появятся новые болота.
Конечно, отказ от традиционных источников энергии – угля, газа, нефти – в пользу альтернативных, экологически более чистых, вряд ли реален в ближайшем будущем.
Наиболее вероятным представляется умеренный рост содержания метана в ближайшие десятилетия, что подтверждает Межправительственная группа экспертов по изменению климата, разработавшая 35 сценариев возможного изменения концентрации важнейших компонентов атмосферного воздуха. В этих сценариях рассмотрены последствия различных путей развития мировой экономики в XXI в., при этом в большинстве из них рост концентрации метана к 2050 г. оценивается в 40–50 %.
Остается открытым вопрос о глобальных запасах метана в газогидратах – кристаллических образованиях, скрытых под океанической толщей и ледяным покровом в зоне вечной мерзлоты. По немногочисленным измерениям, общее содержание СН4 в поддонных отложениях в районе Мексиканского залива, в Северном Ледовитом и Тихом океанах оценивается в 1,3 · 107 Мт, масса метана в арктических газовых гидратах – 104–107 Мт, а залежи СН4 под ледяным покровом – в2,7·106 Мт (правда, с возможной десятикратной (!) ошибкой).
Для сравнения: общее содержание метана в современной атмосфере оценивается примерно в 4600–5000 Мт, т. е. составляет всего несколько сотых процента от его глобальных запасов!
Иногда высказывается опасение (в основном в геологической периодике), что наблюдаемый и прогнозируемый рост температуры окружающей среды может стать причиной полного или частичного высвобождения метана из его резервуаров при изменении интенсивности обмена между донными и вышележащими слоями океана, а также таяния в зонах вечной мерзлоты. При повышении температуры на 1–1,5 °C в таких районах, занимающих 2/3 территории России, приток метана может увеличиться на 100 млрд м3, или примерно на 70 Мт[16].
В недавней статье в журнале «Science» утверждается, что высвобождение метана из гидратов уже случалось 200 миллионов лет назад. Тогда, по мнению авторов статьи, в атмосферу было выброшено около 12 триллионов тонн СН4, в результате последовал резкий рост температуры, вызвавший триасово-юрское вымирание, унесшее примерно половину видов живых существ и «расчистившее» дорогу динозаврам.
Интерес к проблеме метана в ближайшие годы наверняка сохранится. Считается, что с помощью именно этого газа можно наиболее эффективно регулировать избыточный парниковый эффект. Действительно, на две трети антропогенная эмиссия СН4 несравнимо более доступна для контроля, чем источники «гуляющего сам по себе» CO2. К тому же полный цикл пребывания молекулы метана в атмосфере (8–12 лет) во много раз короче аналогичного для молекулы углекислого газа, а значит, результатов регулирования не придется ждать десятилетиями. Наконец, вклад СН4 в усиление парникового эффекта – второй по значимости, и если нет возможности регулировать поведение лидера – CO2, логично остановить свой выбор на метане.
Обеспокоенность продолжающимся глобальным потеплением и его вероятными последствиями – достаточный стимул для дальнейшей дискуссии вокруг парниковых газов среди ученых, журналистов, политиков. В этой связи Россия, как обладательница колоссальных запасов природного газа, одна из ведущих стран по добыче и экспорту нефти, изрядная часть площади которой занята переувлажненными территориями, неизбежно будет оставаться в центре всеобщего внимания.
Когда речь идет о метане, объектом для проведения любых исследований, как теоретических, так и с сугубо практическими целями, могут служить лишь данные натурных измерений, причем обязательно представленные в достаточном объеме. К сожалению, на территории России есть лишь несколько постоянно действующих станций, ориентированных на мониторинг парниковых газов, но отсутствует их разветвленная сеть. Безусловно, объективные трудности для создания такой сети существуют, например труднодоступность тех же болот на российском Крайнем Севере. Однако перспектива участия России в ближайшем будущем в новых международных природоохранных проектах вызывает необходимость в систематическом мониторинге парниковых газов на достаточно густой сети станций и анализе всей поступающей информации в режиме онлайн.
Подводя черту в разговоре о метане, отметим, что главная неопределенность в наших знаниях о нем кроется в невозможности удовлетворительно оценить запасы этого газа в недрах Земли и океана, а также в недостаточной осведомленности о механизмах обмена метаном между атмосферой и другими составляющими климатической системы нашей планеты.
В то же время именно метан видится специалистам «слабым звеном», через которое можно регулировать избыточный парниковый эффект. А значит, этот газ еще не раз напомнит о себе.
О пользе одной сенсации, или страсти по озону
Народу не нужны нездоровые сенсации. Народу нужны здоровые сенсации.
Братья Стругацкие. «Сказка о тройке»«Звездой» мирового масштаба озон стал лет 30 назад. Открытый в 1840 г. немецким химиком К. Ф. Шенбейном (1799–1868), он долгие годы был известен лишь узкому кругу специалистов.
