Глобальные изменения климата и мировая экономика

Министерство образования и  науки Российской Федерации

федеральное государственное бюджетное  учреждение высшего                     профессионального образования

Санкт-Петербургский государственный  университет низкотемпературных и  пищевых технологий

ВНЕШНЕЭКОНОМИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ

ГЛОБАЛЬНЫЕ  ИЗМЕНЕНИЯ КЛИМОТА И МИРОВАЯ  ЭКОНОМИКА 

Выполнил: Суц  Ю.В. 542гр.

Проверил: Панкратов  А.В.

Санкт-Петербург 

2012

Глобальное  изменение климата и мировая экономика

Наблюдающееся в настоящее время глобальное потепление климата по общепринятому  мнению, связано в первую очередь  с усилением так называемого  “парникового эффекта” из-за антропогенного увеличения концентрации двуокиси углерода, метана и других атмосферных газов. При этом скорость возрастания концентрации углекислого газа не имеет аналогов в истории Земли. Возникают естественные вопросы: каким образом изменение  климата будет сказываться на мировой экономике и какие  меры следует предпринять для  снижения его возможных негативных последствий?

Сразу же необходимо отметить следующее.

Человечество  отнюдь не бессильно в данной ситуации и, в принципе, может принять достаточно эффективные меры по сохранению существующего  климата. Однако все такие меры весьма дорогостоящие, — например переход  на источники энергии, альтернативные традиционным, основанным на сжигании ископаемого топлива. Применение таких  мер может привести к большему экономическому ущербу, чем, собственно, от изменений климата.

“Излишки” углекислого газа, в отличие от метана и других газов, крайне медленно выводятся из атмосферы (за многие столетия). Поэтому эффективно стабилизировать  климат можно лишь с помощью существенных и немедленных ограничений на антропогенные выбросы СО2.

Масштабные  преобразования экономики для стабилизации климата, скажем, переход от тепловых электростанций к атомным, требуют  достаточно длительного периода  времени, измеряемого десятилетиями  и сравнимого со временем наступления  возможного качественного изменения  климата.

Вышеуказанные обстоятельства существенно сужают временные рамки даже для разработки соответствующих адекватных мер, не говоря о их осуществлении. Однако разработка таких мер крайне затруднена из-за большой неопределённости современных  прогнозов изменения климата  и, соответственно, оценок возможного экономического ущерба. Для решения  возникшей глобальной проблемы требуется  координация усилий политических деятелей и специалистов из самых разных отраслей знаний: экономистов, математиков, физиков, медиков, социологов и др. Поэтому, при  поддержке Программы ООН по окружающей среде (UNEP — United Nations Environment Programme) и Всемирной  Метеорологической Организации (WMO — World Meteorological Organization), в 1988 г. была создана авторитетная Международная комиссия по изменениям климата (IPCC — the Intergovernmental Panel on Climate Change). Основные цели этой комиссии таковы:

оценить доступную  научную информацию по изменениям климата

оценить социально-экономические  последствия климатических изменений  и их воздействий на окружающую среду

сформулировать  стратегию реагирования на эти изменения.

За истекшее десятилетие IPCC проделала большую  работу по накоплению и анализу информации и подготовила серию отчетов, содержащих рекомендации, уже послужившие  основой для принятия ряда важнейших  международных соглашений (Рамочная конвенция по изменениям климата,1992 г., Рио-де-Жанейро; соглашения по ограничениям выбросов СО2, 1997 г., Япония).

В выпуске  каждого отчёта обычно участвовали  один — два десятка ведущих  авторов и около сотни соавторов  из 10-15 стран (в этой работе также  принимал участие и один из авторов  данной статьи). Кроме того, каждый отчёт  рецензировался несколькими сотнями  ведущих специалистов соответствующих  областей знаний из нескольких десятков стран. Таким образом, уникальные исследования IPCC достаточно полно отражают коллективное мнение специалистов. Эти и только эти исследования служат основой  при разработке соответствующих  межгосударственных соглашений по стабилизации климата.

К сожалению, эти исследования недостаточно хорошо известны в России. В отечественной  литературе экономические аспекты  потепления климата практически  не рассматривались, хотя, по мнению авторов, иметь некоторые представления  о возможном воздействии климатических  изменений на экономику полезно  всем специалистам, так или иначе  связанным с данной проблематикой. Поэтому одной из основных целей  данной статьи является ознакомление общественности с современным состоянием проблем, связанных с потеплением  климата, именно на основе материалов IPCC.

Причины изменения климата

Общеизвестно  что радиационные процессы играют центральную  роль в атмосферном тепло-энергообмене и следовательно в формировании климата Земли, так как “глобальные  долговременные динамические процессы регулируются реальными притоками  тепла, среди которых одним из главных является лучистый” Фейгельсон Е.М. Радиация в облачной атмосфере. Л.: Гидромет, 1981. С.280.. Мало того климат крайне чувствителен даже к, казалось бы, незначительным изменениям в механизме радиационных процессов Так по данным ряда исследований[2] Fouquart Y., Bonnel B., Ramaswamy V. Intercomparing shortwave radiation codes for climate studies. J.Geophys.Res. 1991. V. 96. pp.8955-8968. уменьшение в прошлом солнечной энергии, приходящей на Землю всего на ~1% (в силу ряда астрономических факторов), провоцировало ледниковые периоды За происходящее же изменение климата ответственен, как уже отмечалось, “парниковый” эффект. Парниковым эффектом называется повышение температуры поверхности Земли (или иных планет) вследствие относительно хорошей прозрачности атмосферы по отношению к солнечному излучению и её непрозрачности по отношению к инфракрасному (ИК) излучению.

Интересно отметить, что механизм “парникового эффекта” был описан ещё в 1860 г. известным  английским физиком Тиндалом. В общих  чертах он объясняется поглощением  в атмосфере теплового ИК-излучения, исходящего от земной поверхности (нагретой солнцем), с последующим его изотропным переизлучением в атмосфере, приводящим к возвращению части первоначального  теплового излучения к поверхности. Эта добавка к солнечной энергии, падающей на земную поверхность, и вызывает её дополнительный разогрев Бах В., Крейн А., Берже А., Лонгетто А. Углекислый газ в атмосфере. М.: Мир.1987. С.532.. (В среднем земная поверхность поглощает 168 Вт/м2 солнечной энергии, а испускает 390 Вт/м2 тепловой, причём 324 Вт/м2 возвращается обратно из-за парникового эффекта Houghton J.T., et al. Climate change 1995. The science of climate change. Contribution of WGI to the second assessment report of the Intergovernmental panel on climate change.: Cambridge university press. 1996. p.572..) Без парникового эффекта была бы вообще невозможна жизнь на Земле (во всяком случае в привычных формах), так как средняя глобальная температура тогда бы равнялась всего —200С вместо наблюдающихся Гуди Р., Уолкер Дж. Атмосферы. М.: Мир.1975. С.184..

Важно также  отметить, что в прошлом действительно  отмечались сильные корреляции между  климатом и концентрацией СО2 в атмосфере Будыко М.И. Климат в прошлом и будущем. Л.: Гидромет.1980. Голицын Г.С. Климат на протяжении четырёх миллиардов лет // Вест. РАН. 1997. Т.67. N 2. С.105-109.. На протяжении нескольких последних тысячелетий эта концентрация была довольно стабильной и составляла примерно 280 ppmv ( 280 молекул СО2 на 1 миллион молекул воздуха). Однако с начала интенсивного развития промышленности (примерно с середины прошлого столетия) эта концентрация начала экспоненциально расти и в настоящее время уже составляет около 360 ppmv. Только с 1980 по 1990 год концентрация СО2 увеличилась на 17 ppmv (с 337 до 354 ppmv)! Также резко возрастают концентрации и других парниковых газов, в первую очередь метана (за то же десятилетие с 1.57 до 1.72 ppmv) Houghton J.T., et al. Climate change 1994. Radiative forcing of climate change and an evaluation of the IPCC IS92 emission scenarios // Reports of working group I and III of the Intergovernmental panel on climate change.: Cambridge university press. 1995. p.339..

При сохранении таких темпов роста уже через 30 лет следует ожидать концентрацию парниковых газов в атмосфере, эквивалентную  удвоению концентрации СО2 (см. сноску 3) (при этом концентрация собственно СО2 будет равна примерно 450 ppmv) Bruce J.P., et al. Climate change 1995. Economic and social dimensions of climate change // Report of III of the Intergovernmental panel on climate change.: Cambridge university press. 1996. p.448.. В прошлом, при такой концентрации парниковых газов (Cредний Плиоцен, 3-5 миллионов лет назад), климат существенно отличался от настоящего: среднеглобальная температура была на 4-50 выше, отсутствовало оледенение Антарктиды, уровень океана был выше на несколько метров и т.п. Установление такого климата за короткий промежуток времени в несколько десятилетий привело бы к глобальной климатической катастрофе. Поэтому неудивительно, что в течение ряда последних лет климатические проблемы активно обсуждаются как в научных кругах, так и на межправительственном уровне при активном содействии ООН.

В IPCC также  рассматриваются некоторые прогнозы будущего роста концентрации углекислого  газа в атмосфере, существенно зависящие  от выбора стратегии развития промышленности, энергетики, транспорта и т.п. Согласно этим сценариям, к концу следующего столетия можно ожидать возрастания  концентрации углекислого газа от 450 ppmv до 950 ppmv! Вышеуказанные прогнозы основаны на достаточно надёжных в  настоящее время теориях и  моделях углеродного цикла и  данных мониторинга СО2 (см. сноску 7). Как уже отмечалось, ситуация обостряется из-за возрастания антропогенного выброса других парниковых газов: метана, фреонов и др.

Полезно также иметь в виду основные черты  природного углеродного цикла (следить  за углеродом удобнее, чем за его  соединениями типа углекислого газа из-за химических превращений). Вообще говоря, в атмосфере содержится примерно 750 Гт углерода (здесь и далее величины даны для периода 1980 —1989), при этом обмен атмосферы с сушей (растительность, почва) составляет около 60 Гт/год и  с океаном около 90 Гт/год, — т.е. довольно интенсивен. Казалось бы, ежегодная  антропогенная эмиссия, составляющая всего около 7.1 1.1 Гт/год (5.5 0.5 Гт/год  только из-за сжигания угля и нефти  и производства цемента), при таком  интенсивном обмене могла бы быть легко поглощена, например, океаном (где уже содержится около 40000 Гт углерода). Однако обмен атмосфера-суша и атмосфера-океан весьма инерционен, и соответствующие скорости абсорбции  СО2 могут меняться лишь довольно медленно (за столетия). Кроме того, в отличие  от метана, озона и других газов, углекислый газ не вступает в химические атмосферные реакции, могущие эффективно выводить его из атмосферы. Иначе  говоря, природная “фабрика” по утилизации атмосферного углекислого  газа не может быстро наращивать свои мощности, что и приводит к накоплению углерода (т.е. СО2 ) в атмосфере (в  указанный период в атмосфере  ежегодно оставалось около 3.2 Гт углерода). Поэтому, как показывают модели углеродного  цикла (cм. сноску 7), накопившийся в атмосфере  “лишний” СО2 приведёт к установлению концентрации углекислого газа на новом, более высоком уровне, причём снижающемся  крайне медленно, даже при полном прекращении  антропогенной эмиссии. Значит, возможно воздействовать на ситуацию только на стадии накопления СО2, а снижения его  установившейся концентрации можно  будет добиться только если срочно принять меры по ограничению выбросов в атмосферу.

Однако  введение любых таких ограничений  требует весьма существенных (а зачастую и весьма дорогостоящих) перестроек в экономике. Так, наиболее “безопасный” (но, вообще говоря, малореальный) из сценариев, рассмотренных IPCC, в котором установившаяся концентрация равна 350 ppmv, предполагает, что дальнейшее удовлетворение растущих энергетических потребностей человечества будет происходить в основном за счёт ядерной энергетики (в развитых странах), а рост энергетических потребностей в развивающихся странах будет незначительным. Но такая перспектива не слишком реальна.

Возникает естественный вопрос: насколько опасны возможные изменения климата  при том или ином сценарии развития глобальной экономики и каков  безопасный уровень установившейся концентрации СО2? Очевидно, только ответив  на эти вопросы, можно обоснованно  выбрать стратегию по предотвращению возможных негативных последствий  изменения климата. К сожалению, определённость существующих климатических  прогнозов оставляет желать лучшего. Так, имеющиеся оценки увеличения среднеглобальной температуры и повышения уровня океана при удвоении содержания СО2 в атмосфере дают разброс в 1.5-4.50 и 30-140. Иначе говоря, по одним оценкам, климат почти не изменится а по другим может произойти чуть ли не климатическая катастрофа!

В свою очередь  неудовлетворительная надёжность климатических  прогнозов обусловлена сложностью описания процессов переноса солнечной  и тепловой энергии в атмосфере  и моделирования обратных связей в системе атмосфера-суша-океан. Так, поглощение солнечной и тепловой радиации в ИК области имеет очень  сложную зависимость от энергии, так как определяется колебательно-вращательными  ИК- спектрами поглощения молекул  водяного пара, углекислого газа, озона  и др. (при моделировании радиационных процессов требуется учесть несколько  десятков мегабайт информации о нескольких сотнях тысяч спектральных линий  газов!). Большие трудности вызывает и моделирование переноса солнечной  энергии в облачной атмосфере  из-за весьма неоднородной структуры  облаков. Недавно было установлено, что существующие радиационные блоки  климатических моделей (программы, где вычисляются параметры атмосферного радиационного теплообмена) могут  давать рассогласование в расчётах потоков атмосферной радиации в  десятки процентов, тогда как  изменения в потоках при удвоении СО2 составляют всего около процента! В результате чисто научная проблема моделирования атмосферных радиационных процессов сдерживает решение важнейших  проблем имеющих общечеловеческую значимость

Однако  в последнее время, наконец, были освоены более адекватные методы теоретического исследования переноса атмосферной радиации[9] Fomin B.A., Gershanov Yu.V. Data bank on benchmark calculations of solar and longwave radiation fluxes in atmospheres for climate studies //IRS'96: Current Problems in Atmospheric Radiation. Hampton, 1997, pp.815-817.. Кроме того, бурно развиваются экспериментальные исследования в этой области, в том числе с использованием спутников. В этой связи особо следует отметить американскую программу экспериментально-теоретических исследований атмосферной радиации ARM[10] Stokes G.M., Schwartz S.E. The atmospheric Radiation Measurement (ARM) program: programmatic background and design of the cloud and radiation test bed.// Bul. Amer. Meteor. Soc. 1994. V.75, pp. 1201-1221. (Atmospheric Radiation Measurements). В рамках этой программы на специальных полигонах проводятся уникальные натурные эксперименты по измерениям атмосферной радиации в различных климатических зонах. Всё это позволяет надеяться на получение качественно новых методик радиационных расчётов, обладающих достаточной точностью для целей прогнозирования климатических изменений уже в ближайшее десятилетие.