Геофизические аспекты искусственной коррекции составляющих радиационного баланса для стабилизации климата Земли

Изменение радиационного баланса Земли (РБЗ), которое иногда называют радиационным форсингом, является основным фактором, определяющим динамику планетарной климатической системы. Наблюдающиеся в последние десятилетия аномально высокие темпы потепления климата делают актуальными исследования, связанные с перспективными технологиями формирования отрицательного радиационного форсинга («антифорсинга»). Такие подходы, которые в будущем могут быть реализованы в виде прикладных технологий, можно характеризовать термином «геопроектирование». Среди факторов, доказывающих необходимость решения этой проблемы, следует, в первую очередь, выделить наблюдающееся существенное превышение содержания CO2 в атмосфере по сравнению со значениями прогноза, определенного Межправительственной группой экспертов по изменению климата (МГЭИК) в 2007 г., в «худшем» сценарии, а также аномально высокие темпы таяния льдов в Арктике.
Климат Земли обладает существенной тепловой инерцией. В настоящее время этот важнейший факт не всегда адекватно учитывается не только политиками, но и некоторыми учеными. Эффект инерции замедляет реакцию Земли на климатические возмущения, т.е. препятствует изменениям планетарного энергетического баланса выразиться в изменении глобальной температуры. Основополагающий симптом тепловой инерции Земли (при наличии возрастающих климатических возмущений) заключается в дисбалансе энергии, поглощаемой и излучаемой планетой.
Важность слежения за приходящими и уходящими энергетическими потоками Земли в настоящее время очевидна. Современные методы космического мониторинга позволяют осуществлять высокоточный контроль всех трех составляющих РБЗ: падающего солнечного излучения, уходящей коротковолновой радиации (УКР) и уходящей длинноволновой радиации (УДР). Длительные космические наблюдения (более 30 лет) дают возможность представить эмпирические доказательства существования современного энергетического дисбаланса Земли. Это в первую очередь относится к имеющемуся глобальному отрицательному тренду УКР и – положительному УДР. По последним данным (с учетом аномальных явлений в полярных регионах) абсолютное значение тренда УКР превосходит значение тренда УДР. Это означает, что Земля в настоящее время получает несколько больше энергии, чем ее излучает в космическое пространство. Когда будет исчерпана аккумулирующая способность Мирового океана, может начаться действительно экстремальное глобальное потепление, что непременно скажется на проявлении аномальных природных явлений и, в первую очередь, на быстром повышении уровня Мирового океана, а также усиливающейся активности тропических циклонов.
В связи с этим в настоящее время особую актуальность приобретает обоснование возможностей использования новых технологий корректировки составляющих РБЗ в рамках стратегии предотвращения опасных климатических изменений. Базовой концепцией решения этой проблемы является управляемое сокращение поглощаемой Землей приходящей солнечной радиации с целью компенсации антропогенного и природного парникового эффекта. Сложность постановки задачи и неоднозначность возможных последствий «геопроектирования» обусловливает выбор в качестве основного инструментария для исследования проблемы методы математического моделирования. С технологической точки зрения особый интерес представляют подходы, основанные на идее искусственного, контролируемого внесения в атмосферу субстанций (веществ), в частности, сернистого ангидрита (SO2) для создания сульфатной завесы. Результаты анализа спутниковых наблюдений конкретных локальных явлений: наиболее сильных извержений в конце XX века вулканов (Эль-Чичон, Пинатубо) и их последствий показали, что инжектированные в ходе извержений в нижнюю стратосферу сульфатные аэрозоли способствовали понижению в течение 1-3 лет температуры в северном полушарии на несколько десятых градуса. Результаты подобных природных «экспериментов» обосновывают целесообразность постановки задачи по изучению механизмов управляемых аэрозольных инжекций, как одного из возможных средств снижения темпов глобального потепления. В числе альтернативных подходов, в частности, рассматривается модель искусственной генерации морских облаков нижнего яруса с повышенными отражательными характеристиками. В настоящее время существуют опытные образцы плавучих средств, способные с помощью восходящих струй мелкодисперсных фракций морской воды и воздуха стимулировать увеличение отражательной способности облаков.
Результаты расчетно-параметрического анализа позволят сформулировать научнообоснованные рекомендации по «геопроектированию», в том числе и применительно к особо важным регионам РФ (Арктике), в которых последствия глобального потепления проявляются в наибольшей степени.
Работа поддержана грантом РФФИ № 07-01-00507а.