Борьба с загрязнением воздуха спасла миллионы жизней, но в то же время позволила нам непреднамеренно ощутить на себе кошмарный климатический сценарий. Продолжается гонка за пониманием того, насколько это может быть плохо, и как избежать наихудших последствий
Представьте, что сейчас 2050 год, и мир изобрел способ остановить глобальное потепление. Нет, не путем кропотливой работы по сокращению выбросов парниковых газов, а путем распыления в стратосфере светоотражающих частиц, которые затемняют солнце. Стратегия работает: температура на уровне земли стабилизируется, и жизнь продолжается в обычном режиме, несмотря на повышение концентрации углекислого газа в атмосфере.
Пока внезапно что-то не пойдет не так. Распылители ломаются, деньги заканчиваются, начинается пандемия или глобальная война, нарушающая работу. Как бы то ни было, планета начинает быстро нагреваться по мере того, как начинают сказываться годы сдерживаемых выбросов. Экосистемы не справляются, дикая природа массово вымирает, в обществе воцаряется хаос.
Этот катастрофический сценарий и подобные ситуации, звучащие как научно-фантастические, ученые-климатологи назвали “шоком от прекращения жизни”. Но большинство людей не осознают, что за последние несколько лет мы на собственном опыте испытали его версию.
Глобальные меры по улучшению качества воздуха – закрытие угольных электростанций и очистка транспортных топлив — за последние десятилетия спасли миллионы жизней. Но, с другой стороны, загрязнение воздуха также может привести к охлаждению планеты. Его устранение привело к резкому потеплению, которое изменило погоду во всем мире.
Благодаря достижениям в области климатического моделирования мы начинаем понимать истинное влияние нашего стремления к очистке воздуха на грозы, периоды сильной жары и океанские экосистемы. Более того, эти изменения могут дать представление о том, как будут выглядеть потрясения научно-фантастических масштабов. “Это определенно дает представление о том, что может произойти”, — говорит Тяньлэ Юань из НАСА.
Сокращение загрязнения воздуха
Если вы перенесетесь в 2012 год, в Китай, то увидите, что страна задыхается от плохого качества воздуха. Ежегодно от инсультов, сердечных заболеваний и рака легких, связанных с загрязнением воздуха твердыми частицами, умирает более миллиона человек. Общественный гнев по этому поводу нарастал, и по всей стране вспыхнули массовые и ожесточенные протесты.
Правительство было вынуждено принять меры, введя строгий контроль за загрязнением окружающей среды на электростанциях и промышленных объектах и поощряя развитие возобновляемых источников энергии, а не угольных электростанций. Это привело к быстрому и резкому снижению уровня загрязнения твердыми частицами и диоксидом серы, а выбросы с 2012 года сократились наполовину и на две трети, соответственно. Аналогичным образом, в 2020 году Международная морская организация (IMO) ввела новые правила в отношении выбросов с судов, сократив объем выбросов диоксида серы над задымленными портовыми городами и открытым океаном более чем на две трети в этом году.
Эти действия спасли миллионы жизней, улучшили здоровье населения и предотвратили такие экологические проблемы, как кислотные дожди. Но есть одна загвоздка: аэрозоли серы способствуют охлаждению планеты. Это происходит двумя основными способами: во-первых, они ведут себя как крошечные зеркала, отражая солнечный свет обратно в космос. Во-вторых, они действуют как зародыши для образования капель конденсата, помогая сделать облака более плотными и белыми, а значит, более отражающими.
“Если увеличить количество аэрозольных частиц, это приведет к увеличению количества капель и увеличению общей площади поверхности капель, что приведет к большему отражению солнечного света”, — объясняет Роберт Вуд из Вашингтонского университета.
Климатологи знали об этом охлаждающем эффекте с 1970-х годов. По их оценкам, это помогло снизить эффект потепления, вызванный выбросами парниковых газов, примерно на 0,5°C, хотя диапазон неопределенности велик.
Поэтому неудивительно, что наши усилия по улучшению качества воздуха привели к дополнительному глобальному потеплению. Согласно исследованию, опубликованному ранее в этом году, на действия по снижению загрязнения только в Восточной Азии приходится 5% глобального повышения температуры с 1850 года.
Экстремальные погодные изменения
Что поразило климатологов, так это то, что в некоторых частях мира на региональном уровне наблюдаются необычные, даже экстремальные ответные меры на устранение аэрозольного загрязнения. Но благодаря усовершенствованиям климатических моделей, которые теперь способны моделировать эти эффекты, мы можем беспрецедентно подробно понять, как подобные усилия провоцируют горячие точки потепления и экстремальные погодные изменения по всему миру.
Например, на морских путях стало меньше ударов молний, что, как полагают, объясняется тем, что в дымовых трубах судов стало меньше аэрозольных частиц, образующих электрически заряженные кристаллы льда. В то же время в других регионах наблюдается усиление тропических циклонов, появление теплых участков океанской воды или более интенсивных волн жары. Эти изменения можно объяснить, только если учесть тенденции аэрозольного загрязнения при моделировании климата.
“Я не думаю, что кто-то в полной мере осознавал, насколько сильно это [устранение загрязнения] повлияет на региональный климат”, — говорит Бьерн Самсет из Центра международных исследований климата и окружающей среды в Норвегии.
Действительно, масштаб и разнообразие этих изменений побудили некоторых исследователей охарактеризовать быстрое удаление загрязняющих аэрозолей как “шоковое прекращение”. Юань, например, описывает последствия введения правил судоходства IMO как “непреднамеренное прекращение геоинженерных работ с глобальными последствиями”.
“Целью регулирования использования топлива было ограничить воздействие этих аэрозолей на здоровье людей, в прибрежных городах или среди населения в целом”, — говорит он. “Но когда вы сокращаете эти [виды] выбросов загрязняющих веществ, это приводит к тому же эффекту, что и уменьшение количества аэрозольных частиц в воздухе”. Это противоположный эффект от предлагаемых геоинженерных стратегий, которые вводят аэрозоли в стратосферу для отражения солнечного света, поэтому он описывает это как своего рода “обратную геоинженерию”.
Неудивительно, что некоторые из самых значительных изменений произошли в Китае. В 2022 году аномальная жара на востоке Китая была на 0,5°C сильнее из-за улучшения качества воздуха в стране. Но существуют также странные “телеконнекты” — термин, используемый в науке о климате для обозначения случаев, когда изменение в одной части земного шара вызывает климатический сдвиг на расстоянии десятков тысяч миль. Внезапное возникновение сильных океанских волн высокой температуры, получивших название “теплых капель”, в Тихом океане близ Аляски за последнее десятилетие может быть еще одним результатом сокращения аэрозольного загрязнения в Китае.
В прошлогодней статье исследователи предположили, что сокращение выбросов загрязняющих веществ в Восточной Азии спровоцировало потепление в прибрежных районах, запустив цепную реакцию погодных систем, которая привела к резкому повышению температуры воды в Тихом океане. В этих теплых районах обычно наблюдается вымирание рыбы и цветение токсичных водорослей. “Влияние антропогенного воздействия аэрозолей является более сложным и далеко идущим, чем мы думали”, — говорит Сяо-Тун Чжэн (Xiao-Tong Zheng) из Океанического университета Китая в Циндао, соавтор статьи.
Обесцвечивание кораллов
Ущерб морской среде также был нанесен в результате сокращения выбросов сернистых аэрозолей с судов. Согласно исследованию, опубликованному в июне и еще не прошедшему экспертную оценку, австралийский Большой барьерный риф, и без того находящийся под давлением изменения климата, подвергся дальнейшему нагреву в результате очистки судов, что подвергло его кораллы большему риску обесцвечивания.
Эффект был настолько сильным, что некоторые исследователи предполагают, что ИМО следует смягчить свои правила по загрязнению открытого моря, чтобы частично восстановить охлаждающий эффект от воздействия серы. Идея заключается в том, что в отдаленных морских районах, удаленных от портов, выбросы контейнеровозов вряд ли окажут существенное воздействие на здоровье, поэтому существует большая необходимость учитывать воздействие на экосистемы, например обесцвечивание кораллов.
Полученные данные свидетельствуют о том, что аэрозольное загрязнение, возможно, предотвращает некоторые из наихудших последствий изменения климата в других частях света. Замсет указывает на индийский муссон — важнейший летний ливень, который обеспечивает более трех четвертей годового количества осадков в стране. В целом, в последние годы муссонные дожди в Индии усилились, что является следствием выбросов парниковых газов, усиливающих муссонные ветры над Индийским океаном, что приводит к более интенсивному выпадению осадков на суше, что приводит к разрушительным наводнениям. Но этот эффект был значительно снижен из-за высокого уровня загрязнения воздуха в Индии и Китае, говорит Самсет, поскольку аэрозоли охлаждают атмосферу и ослабляют силы, вызывающие выпадение осадков.
Это важный фактор, который Индия должна учитывать в своих планах по борьбе с изменением климата. Хотя продолжающиеся выбросы парниковых газов будут продолжать усиливать муссоны, ожидается, что Индия вскоре последует примеру США, Европы и Китая в сокращении загрязнения воздуха, поскольку она переходит на более чистые источники энергии. Это устранило бы ослабляющий эффект аэрозолей, говорит Самсет. “Внезапно вы бы увидели очень сильное усиление муссонов”, — говорит он. “Это действительно является движущей силой для понимания региональных изменений аэрозолей. Мы можем лучше предвидеть и планировать будущие изменения”.
Хотя наиболее экстремальные изменения происходят на региональном уровне, быстрое сокращение аэрозольного загрязнения также оказало глобальное воздействие на темпы потепления. Исследование Yuan, проведенное в 2024 году, предполагает, что правила судоходства IMO могут привести к удвоению (или более) темпов потепления мирового океана в 2020-х годах по сравнению с темпами, наблюдавшимися с 1980 года. Это означало бы, что в этом десятилетии могут быть установлены новые глобальные рекорды температуры.
Однако некоторые исследователи с осторожностью относятся к описанию реакции планеты на более чистый воздух как “шокового завершения”. Джеймс Хейвуд из Университета Эксетера, Великобритания, утверждает, что полномасштабный шок, вызванный внезапной остановкой геоинженерной программы, был бы гораздо более серьезным. Этот термин применим, когда температура скачет так быстро и с таким большим отрывом, что экосистемы не могут справиться с этим, говорит он. “Эффект прекращения роста становится реальной проблемой только в том случае, если величина скачка [температур] беспрецедентна в глобальном и региональном масштабе”, — говорит он.
Например, правила судоходства IMO ускорили глобальное потепление на срок до трех лет, говорит Хейвуд, а это означает, что изменения не настолько значительны, чтобы привести к полномасштабному прекращению поставок. “На самом деле не было бы большой проблемы с мгновенной адаптацией экосистемы к трем годам глобального потепления”, — говорит он. “Проблема была бы в том, что 30 лет глобального потепления были бы преодолены за очень короткое время”.
Независимо от семантики, здесь могут содержаться важные уроки для понимания потенциальных рисков и возможностей любых будущих крупномасштабных геоинженерных мероприятий. Исследовательский интерес к солнечной геоинженерии растет по мере того, как ученые и предприниматели ищут решения для спасения некоторых из самых хрупких экосистем в мире, таких как коралловые рифы и полярные морские льды. Исследователи, в том числе Самсет и Чжэн, говорят, что подобные целенаправленные мероприятия однажды могут быть основаны на данных о том, как изменения в выбросах аэрозолей влияют на погодные условия, включая то, как место выброса, время года и тип аэрозольных частиц влияют на эти последующие эффекты. Однако при неправильном подходе, предупреждает Чжэн, “геоинженерия может усилить сигналы об изменении климата и экстремальных явлениях в определенных регионах”.
Это мнение разделяет Даниэле Визиони из Корнеллского университета в штате Нью-Йорк. “Для меня самый важный урок заключается в том, что в нашем сложном мире не существует решений, не связанных с риском. Геоинженерия — это не волшебная палочка, и она не решит наши проблемы”.