Уровни углекислого газа и изменение климата: действительно ли существует спор?

Связь между содержанием CO₂ в атмосфере и изменением климата часто воспринимается как спорная тема. Однако среди климатологов реальных разногласий нет — около 90% полностью согласны, что человеческая деятельность явно ответственна за изменение климата. Утверждения скептиков о том, что температура в истории Земли менялась независимо от концентрации CO₂, не соответствуют научным данным. CO₂ всегда был ключевым регулятором климата, а его растущая концентрация представляет серьёзную угрозу.

Вместе с солнечной активностью и альбедо парниковые газы являются важной частью радиационного баланса Земли и сильно влияют на температуру поверхности. Хотя водяной пар — основной парниковый газ, CO₂ привлекает больше внимания, поскольку он может активно вызывать изменение климата. Человеческая деятельность поставляет CO₂ в атмосферу в 70 раз быстрее, чем все вулканы планеты вместе взятые. В результате концентрация CO₂ (pCO₂) растёт, а поверхность Земли нагревается с такой скоростью, которую нельзя объяснить естественными факторами.

Связь между CO₂ и температурой можно продемонстрировать, изучая геологическую историю. Учёные реконструируют тёплые и холодные периоды, используя климатические прокси — индикаторы, сохранившиеся в горных породах и окаменелостях. Например, изотопный состав кислорода (δ¹⁸O) в древних раковинах позволяет восстановить температуру древнего океана. Для реконструкции pCO₂ используется, среди прочего, количество устьиц на ископаемых листьях: чем больше CO₂ в атмосфере, тем меньше устьиц нужно растению.

На масштабах более 100 000 лет pCO₂ в основном пополняется за счёт вулканов и уменьшается благодаря двум углеродным насосам: биологическому (поглощение CO₂ растениями и захват органического углерода в осадках) и карбонатному (выветривание пород и осаждение карбонатов в океане). Модели, такие как GEOCARB, учитывают изменение активности вулканов и положения континентов, чтобы восстановить историю pCO₂. Периоды высокого pCO₂ совпадают с тёплыми эпохами, а его снижение, как правило, запускало ледниковые периоды.

За последние 2,6 миллиона лет pCO₂ колебалась между 200 и 350 ppm, но с 1850 по 2018 год резко выросла с 280 до 410 ppm. Она движется к уровням, невиданным за последние 5, а возможно, и 30 миллионов лет, когда на Земле не было ледяных шапок в Атлантике и было намного теплее. Хотя в долгосрочной геологической перспективе рост pCO₂ и потепление стимулируют углеродные насосы (отрицательная обратная связь), этот «геотермостат» работает слишком медленно, чтобы компенсировать наши быстрые выбросы. В масштабе десятилетий потепление, наоборот, усугубляет выброс CO₂, например, из нагревающегося океана.

В результате роста pCO₂ средняя температура поверхности уже повысилась почти на 1°C между 1901 и 2012 годами. Последствия быстрых изменений катастрофичны: экстремальные погодные явления, закисление океана, таяние льдов и рост уровня моря нарушат нашу жизнь и экосистемы. Мы не можем контролировать орбиту Земли или тектонику, но можем контролировать выбросы парниковых газов.