Климат на Земле изменялся на протяжении всей ее истории. Некоторые аспекты нынешнего изменения климата не являются чем-то необычным, а некоторые – являются. Концентрация CO2 в атмосфере достигла рекордно высокого уровня за более чем полмиллиона лет, причем это произошло исключительно быстрыми темпами. Нынешние глобальные температуры выше, чем когда-либо за последние минимум пять столетий и, вероятно, даже более чем за тысячелетие. Если потепление будет продолжаться такими же темпами, то изменение климата в нынешнем столетии будет крайне необычным в геологическом плане. Еще один необычный аспект нынешнего изменения климата – его причина: в прошлом изменения климата были естественными по природе (см. ЧЗВ 6.1), тогда как в последние 50 лет потепление большей частью обусловлено деятельностью человека.
Сравнивая нынешнее изменение климата с предыдущими, естественными, необходимо провести три различия. Во-первых, должно быть ясно, какая переменная сравнивается: концентрация парниковых газов или температура (либо какой-то другой параметр климата), по абсолютной величине или по темпам изменения? Во-вторых, локальные изменения не следует путать с глобальными. Локальные изменения климата часто более значительны, чем глобальные, поскольку локальные факторы (например, изменения океанической или атмосферной циркуляции) могут смещать поток тепла или влаги из одного места в другое, и действуют локальные обратные связи (например, обратная связь по морскому льду). Большие изменения глобальной средней температуры, наоборот, требуют некоторого глобального воздействия (например, изменения концентрации парниковых газов или солнечной активности). В-третьих, необходимо различать временные масштабы. Изменения климата за миллионы лет могут быть гораздо более значительными и иметь другие причины (например, дрейф материков), нежели изменения климата в столетнем временном масштабе.
Главная причина нынешней обеспокоенности по поводу изменения климата – повышение концентрации в атмосфере углекислого газа (CO2) и некоторых других парниковых газов, что очень необычно для четвертичного периода (последних почти двух миллионов лет). Сейчас по кернам антарктического льда точно известна концентрация CO2 за последние 650 тысяч лет. За это время концентрация CO2 менялась со 180 ppm в холодные ледниковые времена до 300 ppm в теплое межледниковье. За последнее столетие она быстро выросла и вышла далеко за пределы этого диапазона, составляя сейчас 379 ppm (см. главу 2). Для сравнения: для роста концентрации CO2 приблизительно на 80 ppm в конце прошлых ледниковых периодов потребовалось свыше 5000 лет. Более высокие значения, чем сейчас, имели место лишь много миллионов лет назад (см. ЧЗВ 6.1).
Температура – более сложная для реконструкции переменная, чем CO2 (глобально идеально перемешанный газ), поскольку она не имеет единого значения по всей планете, следовательно, единичное показание (например, по керну льда) имеет лишь ограниченную ценность. Локальные колебания температуры, даже всего лишь за несколько десятилетий, могут составлять несколько десятков градусов Цельсия, что больше, чем глобальный показатель потепления за прошлое столетие (около 0,7°C).
Более значимым для глобальных изменений является анализ крупномасштабных (глобальных или по полушариям) средних значений, где большинство локальных изменений при усреднении исключается, а изменчивость меньше. Достаточный охват результатов измерений начал обеспечиваться всего лишь около 150 лет назад. Если говорить о более ранних периодах, то есть комплекты данных, которые относятся к периоду более чем тысячелетней давности: годичные кольца деревьев, керны льда и т.д., пространственный охват которых меньше (см. раздел 6.5). Хотя между этими реконструкциями есть различия и остается значительная неопределенность, все опубликованные реконструкции показывают, что температура была высокой в средневековье, а затем опустилась до низких значений в XVII, XVIII и XIX веках, после чего вновь быстро повысилась. Средневековый уровень теплоты неопределенный, но, возможно, он был вновь достигнут в середине ХХ века, лишь для того, чтобы вновь быть превышенным с тех пор. Эти выводы подтверждаются и моделированием климата. Более чем 2000 лет назад температурные колебания не объединялись систематически в крупномасштабные средние значения, но они не дают доказательства того, что вплоть до голоцена (последние 11600 лет; см. раздел 6.4) включительно глобальные среднегодовые температуры были выше, чем сейчас. Есть серьезные признаки того, что более теплый климат, со значительно меньшим глобальным ледяным покровом и более высоким уровнем моря, преобладал еще около 3 млн. лет назад. Таким образом, нынешнее потепление кажется необычным в контексте прошлых тысячелетий, но совсем не необычным в более долгосрочном разрезе, для которого типичны изменения тектонической активности (которые могут вызывать естественные, медленные изменения концентрации парниковых газов) (см. врезку 6.1).
Другой вопрос – нынешняя скорость потепления. Отражены ли в достоверных данных более быстрые глобальные изменения климата? Крупнейшие изменения температуры за последний миллион лет – это ледниковые циклы, во время которых глобальная средняя температура изменялась на 4-7°C между ледниковыми периодами и теплыми межледниковыми периодами (локальные изменения были намного значительнее, например, вблизи материковых ледовых щитов). Тем не менее, эти данные указывают на то, что глобальное потепление в конце ледникового периода было постепенным процессом, который занял около 5000 лет (см. раздел 6.3). Поэтому ясно, что нынешние темпы глобального изменения климата гораздо более высокие и очень необычные в контексте прошлых изменений. Активно обсуждаемые резкие климатические сдвиги в ледниковые времена (см. раздел 6.3) – не контрпримеры, потому что они, вероятно, были обусловлены изменениями в океаническом переносе тепла, что вряд ли бы повлияло на глобальную среднюю температуру.
Если вернуться во времени еще дальше, раньше данных ледяных кернов, то временное разрешение проб осадков и других архивов не позволит объяснить изменения, такие же быстрые, как и нынешнее потепление. Таким образом, хотя в прошлом и случались значительные изменения климата, доказательств того, что они происходили с большей скоростью, чем нынешнее потепление, нет. Если проекции, по которым температура в текущем столетии повышается приблизительно на 5°C (это верхний предел диапазона), станут реальностью, то Земля испытает приблизительно такое же глобальное среднее потепление, что и в конце последнего ледникового периода; нет никаких доказательств того, что такие темпы, которыми будет идти возможное будущее глобальное изменение температуры, когда-либо наблюдались за последние 50 млн. лет.