Сегодня, как и анонсировали, публикуем актуальное интервью с академиком РАН Сергеем Владимировичем Алексеенко, научным руководителем Института теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, лауреатом премии «Глобальная энергия» за исследования и разработки в области теплоэнергетики и систем теплопередачи, повышение ресурсного потенциала человечестваб о проблемах изменения климата и идеях перехода на зеленую энергетику. Поводом к разговору послужило выступление академика на эту тему на Общем Собрании СО РАН и на заседании Клуба межнаучных контактов.
– Сергей Владимирович, почему вы так плотно занялись вопросами изменения климата?
– В 2016 году президентом РФ Владимиром Путиным была утверждена Стратегия научно-технологического развития России, что означает переход на инновационный путь развития. В рамках этой стратегии были определены семь приоритетных направлений, среди них энергетика – одно из важнейших. Созданы семь советов, цель которых – поддержка проектов или программ полного инновационного цикла, от научной идеи до продажи продукции. В энергетическом Совете сформированы пять секций, я возглавляю секцию во зобновляемой энергетики.
Сейчас во всем мире распространена точка зрения, что в соответствии с Парижским соглашением по климату необходимо полностью отказаться от угля, а потом и от газообразного топлива, и переходить на возобновляемые источники энергии. Мне как человеку, возглавляющему секцию по возобновляемой энергетике, важно понимать, насколько это все оправдано. Действительно ли происходят какие-то изменения климата, и если да, то насколько быстро и какой вклад в это вносит человеческий фактор. Если высокий, то что конкретно можно в этой ситуации предпринять: переходить ли на возобновляемые источники или искать другие пути решения проблемы.
– Насколько я знаю, мнение геологов таково, что мы сейчас находимся в периоде межледниковья, то есть движемся не к потеплению, а напротив, к похолоданию. И колебания в сторону изменения температуры, выбросы метана – все это связано с естественными геологическими процессами, и человеческого влияния здесь всего около 5 процентов. По сути, мы, человечество, вообще мало на что влияем и мало что можем здесь сделать, это процессы планетарного масштаба. Учитываете ли вы это мнение в своих исследованиях?
– Конечно, все нужно учитывать. Но что важно – взгляды, на которые я опирался в своем докладе, основаны на большом количестве разных математических моделей. Дело в том, что в рамках МГЭИК (межправительственная группа экспертов по изменению климата, действует с 1988 года) рассматриваются сотни климатических моделей, причем самых разнонаправленных: по карбоновому циклу, по влиянию антропогенных выбросов, аэрозолей, изменению орбиты Земли, внутренней изменчивости, изменению направления океанических течений и так далее. Над проблемой работают множество отдельных групп и в рамках каждого проекта сравниваются десятки моделей.
Есть основания верить этим выводам, хотя они носят в большой степени вероятностный характер. Моя цель состояла в том, чтобы проанализировать основные научные работы по изменению климата, в том числе оппонентов антропогенного влияния на климат, затем я изучил оценочный доклад экспертов МГЭИК, который вышел в августе 2021 года. Это уже 6-ой доклад, но, нужно сказать, это что-то невероятное, одному человеку сложно в нем разобраться: 4000 страниц, примерно 4000 графиков, и писали это более 1000 авторов. Привлекли сотни научных групп и моделей. В этом смысле выводы можно считать вполне достоверными. С высокой степенью вероятности указанные климатические модели объясняют изменения температуры, даже небольшие их вариации.
– И какие выводы были сделаны?
– Выделяют 5 основных факторов, влияющих на изменение климата. Первый – это парниковые газы. Они определяются как естественными выбросами, так и антропогенными. Их тоже надо сравнивать, поэтому вопросы, насколько велико влияние выбросов от деятельности человека, закономерные. Затем – влияние аэрозолей. Они, как выяснилось, способствуют понижению температуры, поэтому влияют скорее положительно. Также есть воздействие вулканов, но оно небольшое. Выбросы газов от вулканов примерно в 100 раз меньше, чем антропогенные. Хотя были в истории времена, когда температура на Земле падала более чем на один градус в периоды крупных извержений вулканов.
Существуют два других важных фактора, которые могут существенно влиять на климат: изменение орбиты Земли и солнечная активность. Действительно, ледниковые периоды, как выяснилось, являются в основном следствием изменения орбиты Земли. И эти изменения хорошо известны по историческим наблюдениям, так называемые циклы Миланковича. Их три. Один из них реально обусловлен изменениями орбиты Земли. Если она сильно приплюснута, Земля может близко подходить к Солнцу и, наоборот, удаляться от него. Эффект от этого цикла наиболее сильный, и он имеет период 96 тысяч лет. Другие циклы, влияющие на климат, связаны с нутацией оси Земли (период 41 тысяча лет) и прецессией (период 23 тысячи лет). В случае прецессии ось Земли описывает воображаемый конус с углом в 46 градусов. Важные данные были получены при изучении образцов керна, взятых в Антарктиде. По ним четко видно, что в течение последних 420 тысяч лет было 4 ледниковых периода, которые связаны с 96-тысячелетним циклом Миланковича. А если посмотреть на более мелкие колебания в 23 тысячи лет, они тоже просматриваются на этих графиках. Но здесь вывод можно сделать такой: для того, чтобы увидеть изменения за счет циклов Миланковича, нужно минимум 10 тысяч лет. Для человечества это слишком глобально. Поэтому про них можно забыть при анализе современного изменения климата.
Теперь солнечная активность. Солнечная активность определяется пятнами на светиле. Здесь периоды покороче. Интересно, что в пятнах температура ниже на 2000 тысячи градусов, чем на окружающей поверхности Солнца, где она в среднем составляет около 5 500 градусов по Цельсию. Но при этом повышается температура в окрестности пятен. Есть и другие эффекты, меняется магнитное поле, а оно экранирует космические лучи, которые тоже влияют на атмосферу Земли. Поэтому здесь возникает комплексный эффект.
Совершенно четко зафиксировано в истории, и это всем известно, что примерно в XVII-XVIII веках на планете имел место малый ледниковый период, похолодание в Европе, когда катались в Голландии на коньках, каналы перемерзали зимой, и также в России было в это время существенное похолодание. Тогда солнечная активность в среднем была снижена почти до нуля. Таким образом, малый ледниковый период был связан со снижением солнечной активности. Климатологи предполагают, что в нашем веке должен снова наступить минимум активности, хотя это никак не доказано, и тоже может наступить глобальное похолодание. Но, опять-таки, имеются математические оценки, говорящие о том, что даже если это и произойдет, то изменения будут настолько медленные, что мы не успеем их заметить на коротком промежутке времени.
– Как можно доказать, что на потепление климата влияет именно СО2?
– В климатических моделях заложены все возможные факторы: вулканы, параметры орбиты Земли, солнечная активность и аэрозоли. Методом исключения доказывается, что если мы из моделей исключаем СО2 и другие парниковые газы, никаких изменений температуры не происходит. Хоть и с большой погрешностью, но совершенно четко прослеживаются такие тенденции. Это и есть сегодня самое главное доказательство, что именно парниковые газы влияют на современное изменение температуры, на уровне 150-ти последних лет. Соответственно, эти модели можно использовать для предсказания будущих изменений температуры до 2100 года. А чтобы это предсказать, надо заложить в модель, как меняется выброс парниковых газов.
В моделях МГЭИК используются пять основных сценариев, чтобы сравнить их между собой. От варианта, когда мы ничего не будем предпринимать, чтобы уменьшить количество выбросов парниковых газов в атмосферу, до секвестирования СО2, вплоть до улавливания его из атмосферы. И последний сценарий считается наилучшим вариантом для человечества.
Итак, я объяснил, почему мы верим этим моделям и почему действительно есть вклад в потепление парниковых газов. Теперь, посмотрим, какова роль антропогенных выбросов. Но сначала надо понять роль выбросов парниковых газов. В природе основные выбросы СО2 и других парниковых газов связаны с дыханием растений, процессами гниения, пожарами. Расчеты показывают, что вклад углекислого газа в парниковый эффект составляет всего 20 процентов, основной эффект дает вода. Все объясняется обратными связями. Это – ключевое слово. Влажность, то есть содержание водяных паров, сильно зависит от температуры. Это экспонента, а в показателе – температура в квадрате. Получается очень сильная зависимость, вследствие чего небольшое изменение температуры и приводит к большому изменению влажности. А водяной пар дает гораздо более сильный парниковый эффект, следствием чего является заметный рост температуры. Это и есть обратная связь, которая объясняет все изменения. То же самое можно сказать и про человеческий фактор. Действительно, вклад человека в атмосферные выбросы – всего 4 процента. Но в природе все находится в равновесии. А дисбаланс по концентрации СО2 происходит из-за постоянных выбросов СО2 антропогенного характера. Каждый год в атмосферу добавляется 4 миллиарда тонн углерода. А за счет обратной связи все усиливается. И в итоге – рост температуры.
– Получается замкнутый круг.
– Да. А еще наблюдаются колебания температуры с периодом в несколько лет, и в этом случае противники антропогенного потепления говорят, что из анализа этих колебаний видно, как вначале меняется температура, а потом уровень СО2. Самое интересное, что они правы, но только если брать временной отрезок в несколько лет. Если в десятки лет – наоборот, сначала меняется уровень СО2, а потом идет изменение температуры. И это тоже следует из климатических моделей. Вывод такой: есть три ключевых фактора, объясняющих изменение климата. Это вид воздействия (изменение орбиты Земли, вариации солнечного излучения, антропогенные выбросы). И в зависимости от того, какой вид воздействия идет, сколько их, какой из них доминирует, таков и будет результат. Это принципиально. Также важны временные масштабы. И третий, самый главный фактор – обратные связи. Если их не учитывать, ничего объяснить невозможно.
– В чем ваша задача как ученого-теплофизика?
– Мы изучали вопросы изменения климата, чтобы понять, насколько сильно влияние на это человеческого фактора. Но раз это доказано (будем считать так), нужно учитывать, что основные выбросы СО2 человечеством (три четверти) приходятся на сжигание органического топлива. Причем 40 процентов – это «большая» энергетика, а остальное – транспорт, домохозяйства, металлургия. Наша цель – подобрать (или разработать) технологии, которые позволят либо уменьшить такие выбросы, либо вообще снизить их до нуля. И такие технологии есть, в том числе в нашем институте. Например, цикл Аллама, сжигание топлива в кислороде. Второй подход – использовать возобновляемые источники, это требуют Европа и Америка.
– Нам же нельзя переходить полностью на зеленое топливо, мы в Сибири замерзнем. Кроме того, мы – сырьевая страна.
– Совершенно верно. Для России это неприемлемо, поскольку у нас мало солнца и мало ветра, требуется много энергии для обогрева, ведь мы самая холодная в мире страна. Но есть подходящие нам возобновляемые источники – это геотермальная энергия. К сожалению, данная отрасль энергетики мало развита не только у нас, но и во всем мире. Много сейчас говорят про водород и электрический транспорт как самые перспективные направления в зеленой экономике. Но водород – это промежуточное топливо, и чтобы его получать, надо, опять же, выбросить что-то в атмосферу. Кроме того, пока наша экономика строится на продаже углеводородных энергоресурсов, отказаться от этого мы не можем.
Подводя итоги, можно высказать следующее. Необходимо активно переходить на энергосбережение, развивать новые технологии переработки органического топлива, применять новые перспективные технологии возобновляемой энергетики (но в адекватной мере) и, конечно, осваивать ядерную энергию. Кроме того, многие современные технологии безуглеродной энергетики можно внедрять не только у себя, но и за рубежом, а что-то – преимущественно за рубежом. И таким образом делать вклад в решение мировых проблем.
Елизавета Садыкова
Обратная связь