Главная причина изменения климата: антропогенные выбросы CO2

2023 год стал самым жарким за всю историю наблюдений, а океан побил рекорды по теплу почти каждый месяц. Хотите короткий и честный ответ, почему это происходит? Если отбросить шум, основной фактор - не солнце, не вулканы и не «природные циклы», а те самые газы, которые мы выбрасываем, когда жжем нефть, газ и уголь. Ниже - быстрый вывод, а затем разбор, как это доказано, кто и что вносит наибольший вклад, что точно не виновато, и какие шаги дают максимальный эффект.

TL;DR: короткий ответ

• главная причина изменения климата - антропогенные парниковые газы, прежде всего CO2 от сжигания ископаемого топлива; это подтверждают оценочные доклады IPCC (AR6, 2021-2023).
• CO2 дает около двух третей антропогенного «разогревающего» эффекта (эффективного радиационного форсинга); метан - значимая «вторая скрипка», но корень проблемы - ископаемая энергия.
• Солнце и вулканы - не объяснение: солнечный вклад за последние десятилетия почти нулевой, а крупные вулканы чаще временно охлаждают.
• Человеческое влияние объясняет более 100% наблюдаемого потепления с середины XX века, потому что аэрозоли частично маскируют часть разогрева.
• Быстрые рычаги: ускоренная декарбонизация электричества, снижение утечек метана, энергоэффективность, электрификация транспорта, остановка вырубки лесов.

Короткий ответ: что ведёт потепление сегодня

Если говорить прямо: глобальное потепление сейчас движут наши выбросы CO2, CH4 (метан), N2O и фторсодержащих газов. Главным источником CO2 является сжигание ископаемого топлива для электричества, тепла, транспорта и промышленности. Это не мнение, а конденсат десятков тысяч измерений и независимых методов: от спутников, которые видят, как атмосфера задерживает инфракрасное излучение на «полосах» CO2 и CH4, до химических «подписей» углерода, по которым видно, что углерод в воздухе - из древнего, а не современного биологического источника.

IPCC в AR6 сформулировал это предельно ясно: «Недвусмысленно, что человеческое влияние нагрело атмосферу, океан и сушу». Лучевая «добавка» от всех парниковых газов составляет примерно +3,3 Вт/м² (по сравнению с доиндустриальным уровнем), а если учесть охлаждающее влияние аэрозолей, чистый человеческий сигнал - около +2,7 Вт/м². Это и есть физический смысл: приток энергии на планету превышает отток, и избыток аккумулируется, прежде всего, в океане.

Почему именно CO2 - номер один? Он долго живет в атмосфере (в среднем века) и накапливается. Его концентрация поднялась с ~280 ppm до свыше 420 ppm сегодня. Даже если бы мы завтра свели выбросы к нулю, температура не «рухнет» вниз: система придет к новому плато, потому что CO2 уже в воздухе.

Как это доказали: от изотопов до радиационного баланса

Есть несколько независимых линий доказательств, и они сходятся.

• Спектры излучения. Спутники фиксируют уменьшение исходящего инфракрасного излучения на длинах волн, где поглощает CO2, и одновременный рост «обратного» теплового излучения вниз у поверхности. Это прямой физический эффект парниковых газов.
• Изотопная подпись углерода. Доля тяжелого изотопа 13C в атмосферном CO2 снижается, а 14C в «новом» углероде почти нет - это признак ископаемого происхождения (не недавней биомассы). Параллельно наблюдается уменьшение кислорода в воздухе - ожидаемый след сжигания.
• Энергетический дисбаланс Земли. Наблюдения тепла океана (ARGO), высоты уровня моря, потерь льда и температуры показывают положительный баланс энергии. Большая часть избыточного тепла - более 90% - уходит в океан, что исключает «городской эффект» как объяснение.
• Атрибуция изменений. Методики «обнаружения и атрибуции» сопоставляют «отпечатки пальцев» разных факторов с реальными рядами данных. Модели, куда закладывают только природные факторы (солнце, вулканы), не воспроизводят тренд последних десятилетий. Добавьте антропогенные - и кривая встает на место.
• Согласованность множества рядов. Теплеют воздух и океан, тают ледники и морской лед, сдвигаются сезоны, смещаются ареалы видов. Это не может быть «ошибкой термометра» или «городским теплом» - слишком много независимых датчиков и систем.

Сводные оценки IPCC: наблюдаемое потепление с 1850-1900 до 2010-2019 - примерно 1,07 °C, и оно целиком обусловлено человеческим влиянием. Натуральные факторы дали бы близкий к нулю тренд, а внутренние колебания (Эль-Ниньо/Ла-Нинья) лишь накладывают временные «зубчики» на восходящую линию.

Из чего состоит вклад: газы, отрасли, страны

Чтобы понять, где «поворотные рычаги», полезно разложить картину по газам и источникам.

Газы и их «разогревающая сила» (эффективный радиационный форсинг относительно 1750 года) по данным IPCC AR6 для 2019 года:

Теперь источники выбросов. По глобальным оценкам IPCC (около 2019 года), совокупно энергетические системы дают примерно три четверти всех парниковых выбросов: производство электричества и тепла, транспорт, промышленность и здания. Землепользование (включая вырубку лесов) - около пятой части. Отходы и промышленные процессы - оставшаяся часть. По CO2 из ископаемого топлива мир в 2023 году выбросил порядка 37-38 млрд тонн, по данным Global Carbon Project. Изменения землепользования добавляют еще несколько миллиардов тонн CO2-эквивалента.

• Электричество и тепло: крупнейший блок. Нефть, газ, уголь - вот откуда «ноги растут». Замена на низкоуглеродные источники дает максимальный системный эффект.
• Транспорт: нефть в двигателях. Переход на электромобили, общественный транспорт и логистику с низким углеродом режет спрос на нефть.
• Промышленность: тепло для цемента, стали, химии. Здесь рулит энергоэффективность, электрификация, водород, улавливание CO2 и новые материалы.
• Здания: утепление, тепловые насосы, умное управление. Дешевле всего экономить невыпущенные кВт⋅ч.
• Сельское хозяйство и земли: метан от жвачных и риса, N2O от удобрений, CO2 от вырубки. Улучшенные практики, снижение утечек, восстановление лесов.

Страны? Исторически основной вклад в накопленный CO2 - развитые экономики, которые индустриализировались раньше. Но за последние 15-20 лет значительная часть прироста выбросов пришлась на быстро растущие регионы. Это не игра в «пальцем ткнуть», а понимание, где действует какой рычаг: развитые страны - быстрый отказ от угля и глубокая модернизация; развивающиеся - доступная чистая энергия «с нуля», чтобы не повторять угольный путь.

И последнее по газам: метан. Убирать утечки из добычи нефти и газа, из шахт, полигонов и ферм - это быстрый «похудательный» курс для климата, потому что метан живет в атмосфере десятилетие. Но без CO2-проблему не решить: он медленный, упрямый и долго сидит в воздухе.

Что не является причиной: солнце, вулканы, «циклы» и мифы

Давайте сразу разложим популярные тезисы.

• «Это солнце». Нет. Поток солнечной энергии слегка колеблется с 11-летним циклом, но тренда на усиление нет. Оценка радиационного форсинга от Солнца за последние десятилетия близка к нулю, в тысячи раз меньше парникового сигнала.
• «Вулканы выбрасывают больше CO2, чем люди». Нет. Глобальные вулканические выбросы CO2 - порядка сотен миллионов тонн в год, в то время как человек выбрасывает десятки миллиардов тонн. Крупные извержения также поднимают в стратосферу сульфаты, которые на пару лет охлаждают планету.
• «Это Эль-Ниньо». Эль-Ниньо может добавить несколько десятых градуса к конкретному году, но это «волна» на фоне «прилива». Тренд задает накопление парниковых газов.
• «Вода - главный парниковый газ, значит человек ни при чем». Водяной пар - мощная обратная связь, а не первичный драйвер. Его концентрация зависит от температуры: тепло - больше влаги. Стартовый «толчок» дает CO2 и другие газы.
• «Города греют термометры». Даже если отбросить все городские станции, тренд сохраняется. Плюс океан теплеет - это точно не «городской остров тепла».
• «Климат менялся всегда». Да, но скорость нынешних изменений и их причина - иные. Орбитальные циклы действуют десятками тысяч лет, а не за пару десятилетий.

Научные обзоры, вроде IPCC, NOAA, NASA и WMO, проверяют эти тезисы каждый раз. Результат неизменен: природные факторы не объясняют текущую скорость и масштаб потепления.

Что с этим делать: быстрые правила, проверки и ответы на частые вопросы

Если корень - ископаемое топливо, то и лечение понятно: перестать сжигать уголь, нефть и газ, где есть альтернатива, и сбить утечки метана там, где нет быстрой замены. Но как это перевести на язык решений - от страны до семьи?

Простые правила (работают на всех уровнях):

• Декарбонизируйте электричество. Солнечная, ветровая, гидро, ядерная - комбинация зависит от региона. Чем чище сетка, тем выгоднее электрификация всего остального.
• Электрифицируйте то, что возможно. Транспорт коротких и средних расстояний, отопление (тепловые насосы), часть промышленных процессов.
• Экономьте энергию как стратегию №1. Утепление зданий, умное управление, высокоэффективное оборудование - самое дешевое «месторождение».
• Режьте метан без дискуссий. Утечки в нефте- и газодобыче, шахты, полигоны, фермы - здесь быстрый климатический «дивиденд» в течение 10 лет.
• Остановите утрату лесов и деградацию земель. Восстановление экосистем возвращает углерод в биосферу и повышает устойчивость к экстремальной погоде.

Правила большого пальца, чтобы оценивать эффект:

• Каждые 1000 млрд тонн CO2, накопленных в атмосфере, добавляют примерно 0,45 °C к глобальной температуре (диапазон есть, но порядок верный). Это объясняет прямую связь «выбросы - градусы».
• Перевод 1 кВт⋅ч с угля на солнце/ветер экономит около 0,7-1,0 кг CO2 в угольных сетях и 0,3-0,5 кг - в газовых. Точные числа - от вашего «микса».
• Один межконтинентальный перелет эконом-классом - десятки-сотни кг CO2 на человека. Замена части перелетов - сильный личный рычаг.
• Устранение метановой утечки в 1 тонну CH4 эквивалентно сокращению примерно 28-30 тонн CO2 по 100-летнему горизонту (GWP100), но эффект наступает быстрее.

Как проверить громкое заявление про климат за 5 шагов:

1. Спросите: идет речь о тренде на десятилетия или о погоде в этом году? К трендам - долгие ряды, к погоде - аномалии.
2. Проверьте источник: IPCC, WMO, NASA, NOAA, Global Carbon Project - первичны. Блоги и соцсети - вторичны.
3. Ищите механизм: какая физика лежит под тезисом? «Механизм есть?» - фильтр от мифов.
4. Сравните масштабы: сколько Вт/м², ppm, млрд тонн? Называют цифры - уже плюс к доверию.
5. Проверьте альтернативу: объясняет ли тезис сразу несколько независимых наблюдений (температура, океан, лед, уровень моря)?

Частые вопросы - коротко и по делу:

Почему именно CO2, а не метан? Потому что CO2 - «капитал» потепления: накапливается на века. Метан - «поток»: сильный, но короткий. Нужно и то, и другое: резать метан быстро, CO2 - глубоко и навсегда.

Сколько «живет» CO2? Не распадается по простому графику. Быстрый компонент уходит за десятилетия, но значимая доля остается на столетия. Вот почему кумулятивные выбросы так важны.

Посадки деревьев решат проблему? Леса важны, но не заменяют отказ от ископаемого топлива. Любая «компенсация» должна быть допол-нительной, проверяемой и долгосрочной. Стабильный лес - десятилетия ухода и защиты.

Почему бы не «засеять» атмосферу аэрозолями и остудить планету? Исследования солярного геоинжиниринга идут, но рисков и неопределенностей много: осадки, региональные перекосы, «эффект отвыкания». Это не замена сокращению выбросов.

А если экономика просядет? Чистая энергия уже часто дешевле. Ветер и солнце в ряде регионов - самый низкий LCOE. Энергоэффективность окупается. Риски бездействия - дороже (сбои, урожай, здоровье, инфраструктура).

Персонифицированные следующие шаги:

• Если вы руководите городом/регионом: инвентарь выбросов; декарбонизация сетей; тепловые насосы и утепление; общественный транспорт и электробусные коридоры; контроль метана на полигонах; правила для новых зданий «почти ноль».
• Если вы управляете бизнесом: карта энергопотребления; быстрые проекты окупаемостью <3 лет (свет, двигатели, теплоутилизация); план по утечкам; закупки зеленой энергии (PPA); отчетность по стандартам с верификацией.
• Если вы как частное лицо: проверьте тепло в доме, переходите на электро-плиты и насосы, выбирайте общественный транспорт/велосипед чаще, летайте реже, ешьте немного меньше мяса жвачных, поддерживайте проекты восстановления лесов, но не «вместо» сокращений.

Где искать надежные числа: сводки IPCC AR6 (WGI - физика, WGIII - решения), «State of the Climate» от WMO, ряды NASA/NOAA по температуре, Global Carbon Project по выбросам. Этого достаточно, чтобы не «тонуть» в инфошуме.

Нюанс про «более 100%»: когда вы слышите, что «человек ответственен за 120% потепления», это не ошибка. Чистое наблюдаемое потепление - это сумма положительного влияния парниковых газов и отрицательного от аэрозолей. Если аэрозоли временно охлаждают, то наш «плюс» больше, чем итог. И когда мы чистим воздух от аэрозолей, скрытое тепло проявляется сильнее - значит, выбросы CO2 нужно снижать еще быстрее.

И да, 2023 год побил рекорды. Это не исключение, а симптом тренда. Пока кривая CO2 идет вверх, температура будет стремиться вслед - с естественными «ступеньками», но в одном направлении.

Если коротко, «главный рычаг» известен и проверен. Мы не в темной комнате - у нас есть карта, компас и фонарик. Время - главный дефицит.