Проблема изменения климата стала сегодня частью повседневной жизни многих людей на планете. Но к ее осознанию человечество шло сотни лет, и еще совсем недавно люди были уверены, что климат на Земле не менялся никогда. Рассказываем, как и почему изменились эти представления.

Рубить деревья ради пользы

С экологическими проблемами сталкивались еще древние греки и римляне. Развитие сельского хозяйства приводило к эрозии и деградации почв, а рост городов способствовал загрязнению воздуха и воды. На фоне таких процессов изменение климата не было такой уж острой темой, однако античные ученые о подобных тенденциях задумывались. Например, Теофраст — ботаник и один из основоположников экологии, живший в 4–3 веках до н.э., — отмечал, что осушение болот в районе греческого региона Фессалии привело к локальному похолоданию и учащению заморозков зимой. А изучая земледелие во Фракии, ученый обнаружил, что в регионе стало теплее после вырубки лесов.

На взаимосвязь температуры и вырубки деревьев обращал внимание и средневековый ученый Альберт Великий, живший в 13 веке. Он много путешествовал и изучал, как деятельность человека меняет окружающую среду. Долгое время вырубка деревьев не считалась чем-то вредным, и даже наоборот, ее считали полезной. К началу 19 века восточное побережье Северной Америки было превращено из лесов в пашни, и фермеры отмечали, что благодаря этому климат стал мягче и приятнее. Однако у этого метода были и противники. Они обращали внимание, что с исчезновением лесов в жару начинают пересыхать ручьи, а весной крупные реки, наоборот, выходят из берегов, затопляя прибрежные поселения. Впрочем, единого мнения о влиянии вырубки деревьев на климат не было — как его не было и о возможности человека глобально влиять на климат.

Ледники, истребившие носорогов

До 19 века человечество даже не догадывалось о том, что климат на планете постоянно меняется и Земля прошла через множество климатических эпох. Ученых давно занимали каменные глыбы необычных форм — эрратические валуны, про которые сегодня известно, что их приносили с собой ледники. Однако раньше им находили простое объяснение: валуны перенесла вода во время всемирного потопа. Развенчать этот миф помогло развитие альпинизма и петрологии — науки, изучающей горные породы и процессы их формирования.

Так появилась новая теория: эрратические валуны возникли во время извержения вулкана, а затем были перенесены ледником. Первым ее выдвинул швейцарец Жан Шарпантье, а развил эту мысль его соотечественник Луи Агассис. В своей книге «Исследования ледников» (1840) он предположил, что много лет назад на территории Европы росли тропические растения и обитали носороги. Но всё это было уничтожено ледниками, которые сковали не только материк, но и омывающие его моря. Теория Агассиса была далека от современных знаний о ледниковом периоде, однако он задал мысли верное направление.

Открытие парникового эффекта

Параллельно с изучением ледников ученые исследовали влияние атмосферы на климат Земли. В 1820-х французский физик Жан-Батист Жозеф Фурье провел ряд испытаний, которые привели его к выводу: земная атмосфера делает планету теплее, чем если бы она находилась в вакууме. Описанное явление получило название «парниковый эффект» — по аналогии с тем, как солнце нагревает воздух в теплице. В 1860-х эту теорию развил английский физик Джон Тиндаль: он установил, что некоторые газы, в том числе углекислый, задерживают инфракрасное излучение внутри атмосферы, что приводит к потеплению.

Во второй половине 19 века всё больше ученых приходили к мысли, что климат на Земле подвержен изменению, однако причины всё еще были неизвестны. Выдвигались разные версии: изменение рельефа Земли, накопление углекислого газа в результате извержений вулканов, повышенная активность солнца.

Самой важной стала теория, выдвинутая шведским химиком Сванте Аррениусом в труде «О влиянии углекислого газа в воздухе на температуру Земли» (1896). Ученый усложнил модель Фурье, разделив ее на климатические зоны. В результате опыта Аррениус установил, что понижение концентрации CO2 в атмосфере снижает парниковый эффект и снижает температуру. Поскольку холодный воздух способен удерживать меньшее количество водяных паров, абсолютная влажность воздуха снижается, что снова снижает парниковый эффект и уменьшает температуру. Достигая минусовой отметки, влага выпадает в виде снежного покрова, который, в свою очередь, активнее отражает солнечную радиацию. Это снова вызывает падение температуры. Так начинается ледниковый период, загадка которого так долго беспокоила научное сообщество.

Что угодно, но не углекислый газ

Аррениус провозгласил причиной изменения климата углекислый газ и предсказал глобальное потепление — правда, оценил его положительно. Работа ученого вызвала шквал критики. Новые опыты не смогли зафиксировать существенного влияния углекислого газа на парниковый эффект — отчасти из-за неправильно выстроенных моделей, отчасти из-за отсутствия точных приборов. В первой половине 20 века человечество вновь вернулось к альтернативным теориям изменения климата. Особой популярностью пользовались теории об астрономических факторах. Например, теории о том, что межзвездный газ способен увеличивать приток солнечного света или что за повышение температуры ответственны пятна на Солнце.

Лишь отдельные ученые продолжали работать в направлении, заданном Аррениусом. Самым значительным вкладом стало исследование британского инженера Гая Каллендара, обнаружившего в 1938 году, что с начала века количество углекислого газа в атмосфере Земли увеличилось на 10% — так же, как и выросла средняя температура. Однако должного внимания и отклика эта работа не получила.

Углекислый газ разогревает планету

К середине 20 века научное сообщество пришло к мысли о том, что именно углекислый газ является главным виновником быстрого изменения климата. Оставалась лишь одна проблема, о которой ранее писал Каллендар, — неточность измерений уровня CO2 в воздухе. При заборе проб исследователи не учитывали близость к городу, времени суток, сезонность, направление ветра. Эту ошибку исправил американский климатолог Дейв Килинг, который наладил регулярное отслеживание углекислого газа на вулкане Мауна-Лоа (Гавайи). На основе этих данных он выстроил график, который показал: уровень углекислого газа в атмосфере постоянно растет.

В середине 1960-х, благодаря ряду исследований Мирового океана, было установлено, что на Земле было не четыре ледниковых периода, как полагалось раньше, а множество. Прорыву в изучении климата способствовало появление компьютеров: в конце 1960-х ученые доказали, что увеличение концентрации углекислого газа в два раза повышает температуру атмосферы на 2 градуса.

Начиная с 60-х годов прошлого века обычным явлением в мегаполисах по всему миру стал смог. Ученые понимали, что загрязнение атмосферы скажется на климате, однако пока что они не могли точно сказать как — одни ждали резкого потепления, другие — похолодания.

Глобальное изменение климата как реальность

В середине 20 века значительный интерес к изменению климата проявлял и СССР. Страна активно осваивала Сибирь и Крайний Север, отличавшиеся суровыми природными условиями. В 1960-х перед советскими учеными поставили задачу — научиться «улучшать» климат, и лучше всех с ней справился климатолог Михаил Будыко. Он установил, что для значительных изменений климата не нужна, как считали раньше, огромная концентрация энергии извне. Среди прочего, к примеру, ученый предложил расчистить Арктику ото льдов — по расчетам Будыко, если сделать это один раз, то ледяной покров больше никогда не восстановится в прежнем объеме.

Эксперимента на Северном полюсе не случилось, зато свою теорию Будыко применил в Таджикистане на одном из ледников Памира. Над ним распылили значительное количество сажи, в результате чего ускорилось таяние и увеличился сток ледниковой воды. Это исследование и расчеты легли в основу «энерго-балансовой» модели климата, на которой и основывается современное понимание глобального изменения климата. Независимо от исследований Будыко, аналогичную климатическую модель представил американский ученый Пирс Селлерс, после чего, уже во второй половине 1970-х, человечество впервые осознало, что ему может грозить климатическая катастрофа. В 1979 году на Первой Всемирной климатической конференции, проводимой ООН, было заявлено, что потепление, связанное с ростом углекислого газа в атмосфере, наступит уже до конца 20 века.

На этой же конференции столь быстрые изменения климата были впервые

названы антропогенными

, то есть происходящими из-за деятельности человека. Это мероприятие стало поворотным. В 1990-м прошла Вторая климатическая конференция, по итогам которой было принято заявление о том, что антропогенное изменение климата

«затрагивает каждый аспект жизни на планете»

. А в 1997-м десятки стран подписали Киотский протокол — первое глобальное соглашение о сокращении выбросов парниковых газов и противодействии глобальному изменению климата.