Изменение климата медленно, но неумолимо накапливается на протяжении десятилетий. Когда о них слышишь, изменения могут показаться незначительными - еще на одну десятую градуса теплее, еще на один сантиметр поднялся уровень моря - но кажущиеся незначительными изменения могут оказывать большое влияние на окружающий нас мир, особенно на региональном уровне.
Проблема заключается в том, что хотя в любой момент времени последствия незначительны, они накапливаются. В настоящее время эти эффекты накопились настолько, что их влияние приводит к разрушительным волнам жары, засухе и экстремальным осадкам, которые невозможно игнорировать.
В последнем докладе Межправительственной группы экспертов ООН по изменению климата эти выводы еще более категоричны, чем когда-либо: Изменение климата, вызванное деятельностью человека, например, сжиганием ископаемого топлива, оказывает пагубное воздействие на климат, каким мы его знаем, и это воздействие быстро ухудшается.
Энергетический дисбаланс Земли
Прекрасным примером того, как накапливаются изменения климата, является энергетический дисбаланс Земли.
Солнце бомбардирует Землю постоянным потоком примерно 173 600 тераватт (это 12 нулей) энергии в виде солнечного излучения. Около 30% этой энергии отражается обратно в космос облаками и отражающими поверхностями, такими как лед и снег, оставляя 122 100 тераватт, которые приводят в движение все погодные и климатические системы вокруг нас, включая круговорот воды. Почти вся эта энергия возвращается в космос - за исключением примерно 460 ТВт.
Оставшиеся 460 ТВт и есть та проблема, с которой мы столкнулись. Эта избыточная энергия, удерживаемая парниковыми газами в атмосфере, нагревает планету. Это и есть энергетический дисбаланс Земли, или, другими словами, глобальное потепление.
По сравнению с естественным потоком энергии через климатическую систему, 460 TW кажется незначительным - это всего лишь доля 1 процента. Следовательно, мы не можем выйти на улицу и почувствовать дополнительную энергию. Но тепло накапливается, и это уже имеет последствия.
Чтобы представить это в перспективе, общее количество электроэнергии, произведенной в мире в 2018 году, составило около 2,6 ТВт. Если посмотреть на всю энергию, используемую во всем мире, включая тепло, промышленность и транспортные средства, то это около 19,5 ТВт. В сравнении с этим энергетический дисбаланс Земли огромен.
Вмешательство в естественный поток энергии через климатическую систему - вот где человек делает свой вклад. Сжигая ископаемое топливо, вырубая леса и выделяя парниковые газы другими способами, люди посылают в атмосферу такие газы, как углекислый газ и метан, которые задерживают больше поступающей энергии вместо того, чтобы позволить ей излучаться обратно.
До того, как в 1800-х годах первые промышленные предприятия начали сжигать большое количество ископаемого топлива, количество углекислого газа в атмосфере оценивалось примерно в 280 частей на миллион объема. В 1958 году, когда Дэйв Килинг начал измерять атмосферные концентрации на Мауна-Лоа на Гавайях, этот уровень составлял 310 частей на миллион. Сегодня эти показатели достигли примерно 415 частей на миллион, что на 48% больше.
Углекислый газ является парниковым газом, и его повышенное количество приводит к нагреванию. В данном случае человеческий прирост не мал.
Куда уходит дополнительная энергия?
Измерения в течение долгого времени показывают, что более 90% этой дополнительной энергии поступает в океаны, где она вызывает расширение воды и повышение уровня моря.
Верхний слой океанов начал нагреваться примерно в 1970-х годах. К началу 1990-х годов тепло достигло глубины 500-1000 метров (1640-3 280 футов). К 2005 году он нагревал океан ниже 1 500 метров (почти 5 000 футов).
Уровень мирового океана, измеренный с помощью полетов и спутников, повышался со скоростью около 3 миллиметров в год с 1992 по 2012 год. С тех пор он повышался примерно на 4 миллиметра в год. За 29 лет он поднялся более чем на 90 миллиметров (3,5 дюйма).
Если 3,5 дюйма - это не так много, поговорите с жителями прибрежных районов, которые живут на несколько футов выше уровня моря. В некоторых регионах эти эффекты привели к хроническим наводнениям в солнечные дни во время приливов, например, в Майами, Сан-Франциско и Венеции, Италия. Прибрежные штормовые нагоны выше и гораздо более разрушительны, особенно от ураганов. Это угроза существованию некоторых низколежащих островных государств и растущие расходы для прибрежных городов США.
Часть этой дополнительной энергии, около 13 тераватт, идет на таяние льда. Летом арктический морской лед сократился более чем на 40% с 1979 года. Часть избыточной энергии тает на суше, например, ледники и вечная мерзлота в Гренландии и Антарктиде, что приводит к увеличению количества воды в океане и способствует повышению уровня моря.
Часть энергии проникает на сушу, около 14 ТВт. Но пока земля влажная, много энергии переходит в эвапотранспирацию - испарение и транспирацию растений, - которая увлажняет атмосферу и подпитывает погодные системы. Именно во время засухи или в сухой сезон происходит накопление энергии на земле, в результате чего растения высыхают и увядают, повышается температура и значительно увеличивается риск тепловых волн и лесных пожаров.
Последствия увеличения количества тепла
Над океанами дополнительное тепло обеспечивает огромный ресурс влаги для атмосферы. Она превращается в скрытое тепло в штормах, которое усиливает ураганы и ливни, приводя к наводнениям, с которыми столкнулись люди во многих частях мира в последние месяцы.
Воздух может содержать примерно на 4% больше влаги на каждый 1 градус по Фаренгейту (0,55 Цельсия) повышения температуры, а воздух над океанами примерно на 5%-15% более влажный, чем до 1970 года. Следовательно, примерно на 10% увеличивается количество сильных дождей, поскольку штормы собирают избыток влаги.
Опять же, это может показаться незначительным, но это увеличение оживляет восходящие потоки и штормы, и тогда шторм длится дольше, так что внезапно количество осадков увеличивается на 30%, что было зафиксировано в нескольких случаях крупных наводнений.
В средиземноморском климате, характеризующемся долгим сухим летом, как, например, в Калифорнии, восточной Австралии и в районе Средиземноморья, риск лесных пожаров возрастает, и пожары могут быть легко спровоцированы как естественными источниками, например, сухими молниями, так и по вине человека.
Экстремальные погодные явления происходили всегда, но в настоящее время влияние человека выводит их за прежние пределы.
Синдром соломинки, сломавшей спину верблюда
Итак, хотя все погодные явления обусловлены природными факторами, их последствия значительно усиливаются в результате антропогенного изменения климата. Ураганы преодолевают пороговые значения, дамбы разрушаются, наводнения выходят из-под контроля. В других местах пожары выходят из-под контроля, ломаются вещи и гибнут люди.
Я называю это "синдромом соломинки, переломившей спину верблюда". Это крайняя нелинейность, то есть риски растут не по прямой линии - они растут гораздо быстрее, и это ставит в тупик экономистов, которые сильно недооценивали затраты на антропогенное изменение климата.
Результатом этого стало слишком мало действий как по замедлению и остановке проблем, так и по планированию последствий и созданию устойчивости - несмотря на многолетние предупреждения ученых. Отсутствие адекватного планирования означает, что мы все страдаем от последствий.
Этот прорыв в медицине обычно приписывают одному человеку, Фредерику Бантингу, который искал лекарство от диабета. Но создание надежного средства для лечения диабета зависело от исследований двух других ученых, Оскара Минковского и Сёрена Сёренсена, которые ранее проводили исследования на, казалось бы, несвязанные темы.
История инсулина иллюстрирует тот факт, что медицинские инновации строятся на фундаменте науки, а затем требуются квалифицированные инженеры, чтобы вывести лечение из лаборатории и доставить его людям, которые в нем нуждаются.
Эта идея, в некотором роде, заложена в правилах легкой атлетики. В соревнованиях с несколькими забегами - от студенческого уровня до Олимпийских игр - люди, показавшие более высокое время в ранних забегах, назначаются на средние дорожки в последующих забегах. Другими словами, самые быстрые бегуны получают вознаграждение в виде, как предполагается, лучших дорожек.
Моя недолгая беговая карьера давно позади, но в своей профессиональной деятельности я много думаю об использовании статистики для извлечения смысла из данных. В преддверии Олимпийских игр я решил проверить достоверность фольклора о распределении дорожек, оставшегося со времен моей спринтерской карьеры.
Используя данные Международной ассоциации легкоатлетических федераций за 20 лет, я обнаружил, что давние убеждения о преимуществе дорожки не подтверждаются данными. И на самом деле, в спринте на 200 метров данные свидетельствуют о том, что дорожки, которые часто воспринимаются как наименее желательные, на самом деле являются самыми быстрыми.
Первым шагом в создании модели затонувшего корабля было обучение компьютера тому, как выглядит затонувший корабль. Также важно было научить компьютер отличать затонувшие корабли от рельефа морского дна. Для этого понадобилось множество примеров кораблекрушений. Также нужно было научить модель тому, как выглядит естественное дно океана.
Удобно, что Национальное управление океанических и атмосферных исследований ведет общедоступную базу данных о затонувших кораблях. У нее также есть большая общедоступная база данных различных видов изображений, собранных по всему миру, включая сонарные и лидарные снимки морского дна.
Скорость бега, плавания или гребли, высота или длина прыжка, точность попадания в цель, равновесие или подъем веса в значительной степени зависят от того, на чем сосредоточено внимание спортсмена.
Исследования показывают, что то, на чем концентрируется внимание спортсмена, может стать разницей между завоеванием золота и непопаданием в команду. Удивительным может оказаться тот факт, что переключение внимания с себя - того, что происходит в вашем теле, - на то, что находится снаружи - то, чего вы пытаетесь достичь, - является выигрышной стратегией.
Техническая поддержка проекта ВсеТут