В результате этого тепло не покидает тропосферы, нижнего слоя атмосферы, в котором мы живем. В целом баланс потока энергии выглядит так: 30% солнечного излучения отражается обратно в пространство облаками, аэрозолями (взвешенными в атмосфере микроскопическими частицами любого происхождения), водой, снегом и ледниками. 70% поглощается всем, что есть на Земле: литосферой, биосферой и гидросферой. Все, что поглощено, переизлучается Землей в виде тепловой энергии в инфракрасном диапазоне; часть переизлученного тепла поглощается парниковыми газами и застревает в тропосфере. Энергетический баланс между поступаемым и излученным за пределы атмосферы теплом и создает наш тропосферный климат.
Сегодня баланс нарушен. Почему?
Углекислый газ, а точнее углерод в его составе, совершает круговорот в природе, впрочем, как и все остальные элементы. (Я сознательно не говорю о растительности, играющей огромную роль в круговороте CO2, потому что мы иначе не сдвинемся с места.) Когда CO2 слишком много в атмосфере, он осаждается и выпадает из естественного цикла. В науках о Земле это называется секвестированием (изоляцией) из системы. Элемент больше не принимает участия в круговороте, а на очень долгое время остается в «резервуаре».
Тот углерод, который мы сжигаем сегодня, мы достали из этого резервуара. В далекие, теплые геологические эпохи этот резервуар сформировал наши источники энергии, убрав лишний CO2 из атмосферы. Вот почему в те времена природа себя не убила и Земля не превратилась в Венеру: утилизация углерода компенсировала его избыточность. Полезно прочитать о цикле углерода хотя бы в «Википедии».
Итак, мы берем этот захороненный природой углерод (в виде нефти, газа, угля или торфа), сжигаем его и возвращаем обратно в атмосферу уже в виде CO2 — плюс к тому, что находится в естественном цикле. До нас в природе не происходило подобных процессов.
Но и сейчас количество CO2 в атмосфере растет медленнее, чем мы его туда добавляем: это означает, что природа продолжает утилизировать большую часть углекислого газа, но природные процессы уже не могут полностью справиться с переработкой CO2, и его избыток усиливает парниковый эффект.
Климат может изменяться циклически и последовательно, но может произойти его резкое, драматическое изменение (abrupt climate change), которое и вызывает тревогу. Система выходит из равновесия.
Вы можете возразить, что парниковый эффект сегодня вызван только увеличением энергии, полученной от Солнца. Но в этом случае нагревалась бы не только тропосфера, но и слой над ней – стратосфера. Однако этого не происходит. Нагревается только тропосфера; стратосфера показывает противоположный тренд температурного профиля. Моделирование температурного режима стратосферы с учетом только естественных причин не показывает похолодания, а с учетом антропогенных – показывает. То же самое и в тропосфере. То есть «печка» находится на Земле. Это не Солнце, это наши с вами отпечатки пальцев в глобальном потеплении.
Очень важно знать, что естественный углекислый газ и произведенный нашими силами имеют различную химическую «подпись», каждый – свою. Углерод может иметь три изотопных состояния: 14C, 13C и 12C. Из них 12С – наиболее распространенный. 13C составляет около 1% от общего количества. Изотоп 14C очень редок (лишь ~ 1 на 1 трлн атомов углерода). Углекислый газ, образующийся в результате сжигания ископаемого топлива или древесины, имеет особый изотопный состав CO2 в атмосфере.
Это связано с тем, что растения усваивают более легкие изотопы (12С вместо 13С); в результате они дают низкое соотношение изотопов 13C / 12C. А ископаемые виды топлива (в конечном счете это сложный продукт преобразования погребенной биомассы в нефть, газ, уголь, торф) имеют соотношение 13C / 12C примерно на 2% ниже, чем в атмосфере. По мере того, как CO2 из этих материалов высвобождается в атмосферу и смешивается с ней, среднее отношение 13C / 12C в атмосфере соответственно уменьшается.
То есть мы можем отличить антропогенный СО2 от естественного, и оказывается, что именно он растет, а натуральный остается на прежнем уровне. Таким образом, мы вычленили СО2 из всех остальных парниковых газов и поставили его во главу угла, имея на то веские основания.
Теперь вы сами можете оценить достоверность тезиса, приведенного ниже.