Несмотря на рост опасений по поводу глобального потепления, власти США, ЕС и даже ООН относятся со скептицизмом к попыткам искусственного охлаждения Земли. Все они в той или иной мере опираются на выводы профильных учёных. В частности, по запросу Европейской комиссии опубликован документ со свежей оценкой геоинженерных проектов, который подготовили научные консультанты ЕК. По совету учёных, ЕС должен ввести мораторий на масштабные проекты геоинженерии.

Источник изображения: NASA

По мнению учёных, в первую очередь необходимо запретить проекты, направленные на отражение солнечного излучения в космос. С точки зрения развития земной цивилизации, сегодня это возможно двумя способами: во-первых, с помощью распыления в верхних слоях атмосферы аэрозоля из диоксида серы (SO₂), во-вторых, за счёт осветления морских облаков. Обе технологии уже миллиарды лет работают в природе, поэтому они определённо способны влиять на климат планеты. Им лишь нужно помочь — направить этот процесс в нужное русло. Например, искусственно добавить SO₂ к дымке, создаваемой вулканами, или увеличить содержание соли в облаках над морями и океанами.

После тщательного изучения этих и других предложений по снижению инсоляции земной поверхности Группа главных научных консультантов (GCSA) и Европейская группа по этике в науке и новых технологиях (EGE) пришли к выводу, что пока не существует убедительных научных доказательств, подтверждающих способность этих технологий выполнить заявленные обещания.

«Учитывая существующий в настоящее время очень высокий уровень научной и технической неопределённости, а также потенциально вредное воздействие, мы выступаем за введение моратория на все крупномасштабные эксперименты и внедрение [солнечной геоинженерии]», — говорится в заключении EGE.

Диоксид серы, помимо своей способности отражать солнечный свет, вызывает выпадение кислотных дождей и может угрожать здоровью людей и растительности. Также нет определённости в том, как снижение интенсивности солнечного света повлияет на флору и фауну.

Источник изображения: Make Sunsets

Даже мелкомасштабные проекты сталкиваются с проблемами доверия. Так, инициатива американского стартапа Make Sunsets по запуску метеорологических воздушных шаров с диоксидом серы в небе над Мексикой вызвала негативную реакцию общественности и властей, что привело к запрету любой геоинженерной деятельности в этой стране. Тем не менее, позже Make Sunsets запустила воздушные шары в небе над США, хотя, возможно, они были пустыми и использовались только для привлечения внимания. Компания предлагает покупать климатические кредиты по $10 за 1 г диоксида серы, мотивируя это вкладом в снижение глобального потепления. Учёные ЕС предостерегают от разрешения подобной практики в Европе.

Не менее громкий скандал произошёл в Европе, когда учёные Гарварда намеревались распылить светоотражающий аэрозоль в небе над Швецией, чтобы провести первый в мире научно обоснованный эксперимент по охлаждению Земли. Однако местное коренное население — саамы — резко выступило против проекта, и он был отменён.

Даже если приступить к реализации геоинженерных проектов по охлаждению Земли, это будет лишь временным решением проблемы. Углекислый газ и другие парниковые газы продолжат выделяться в промышленности, на транспорте и в быту. Охлаждение Земли не решит проблему закисления океанов и переизбытка углерода в атмосфере. Поэтому важно решать проблему выбросов у её истоков, а не устранять последствия.

Основной посыл учёных властям ЕС заключается в необходимости срочной разработки строгого регулирования в сфере геоинженерии. Некоторая база уже заложена в ряде документов ООН, а также законодательством США и ЕС. Однако этого недостаточно — нужен как локальный, так и международный пакет документов, регулирующих эту сферу. Чем раньше они будут разработаны, тем лучше. При этом Европейская комиссия должна продолжать оценивать новые исследования в области солнечной геоинженерии каждые пять-десять лет, чтобы не упустить потенциально важные и перспективные разработки.

Многие учёные считают Венеру «пришедшей в негодность» Землёй. На Венере сложились условия для мощнейшего парникового эффекта, который мог погубить на ней древнюю жизнь. Но что, если Венера вечно была сухой? Учёные из Кембриджского университета решили проверить такую возможность, что дало бы подсказку к поиску жизни на экзопланетах. Как показало моделирование, на Венере могли сложиться условия без образования там океанов и колыбели для жизни.

Два сценария эволюции Венеры: наиболее вероятный сухой (верхний) и влажный (нижний). Источник изображения: Nature Astronomy 2024

На поверхности Венеры атмосферное давление в 92 раза выше, чем на Земле на уровне моря, а температура достигает 465 °C. Эти условия формировались на протяжении миллиардов лет, хотя стартовые условия Венеры, Марса и Земли были одинаковыми. Изучение механизмов изменения климата на этих трёх планетах Солнечной системы может помочь определить, на каких экзопланетах стоит искать признаки жизни за пределами нашей звёздной системы. Также это важно для прогнозирования земного климата с учётом возможных сценариев развития.

Учёные располагают данными о составе атмосферы Венеры, включая процентное содержание воды, углекислого газа и карбонилсульфида. Модель позволяет рассчитать скорость распада этих соединений в атмосфере под воздействием солнечного излучения, а также определить источники их восполнения.

«Рассчитав нынешнюю скорость разрушения воды, углекислого газа и карбонилсульфида в атмосфере, которые должны восполняться вулканизмом для поддержания её стабильности, мы показали, что внутри Венеры сухо, — пишет команда под руководством астронома из Кембриджа Терезы Константину (Tereza Constantinou). — Сухость внутри планеты свидетельствует о том, что Венера завершила свою эпоху высыхания магматического океана и после этого длительное время имела сухую поверхность. Таким образом, вулканическое восполнение атмосферы указывает на то, что планета никогда не была пригодна для [зарождения] жизни в жидкой воде».

На Земле в вулканических выбросах преобладает водяной пар, что свидетельствует о значительных запасах воды, скрытых в недрах планеты на протяжении миллиардов лет. Влажная внутренняя структура Земли способствовала появлению океанов и жизни. На Венере, как показало моделирование, в вулканических выбросах уровень водяного пара составляет всего около 6%. Мантийные породы Венеры крайне сухие. В таких условиях даже в древности на Венере не могли образоваться океаны, а значит, не существовало естественных колыбелей для зарождения биологической жизни, аналогичной земной.

Сложившиеся на Венере условия перевели запасы воды в парообразное состояние. Под воздействием солнечных лучей вода распадалась на составляющие атомы, а водород, как самый лёгкий элемент, быстро покидал атмосферу. Примечательно, что атмосфера Венеры на определённой высоте может быть пригодной для микробной жизни.

В ближайшие годы к Венере будут отправлены от трёх до пяти межпланетных станций. Некоторые из них займутся поиском жизни в облаках планеты, так как её поверхность представляет собой сплошную сушь.

Проходившая в Баку 29-я Конференция ООН по изменению климата (COP29), как сообщает Wired, планируемых целей по утверждению объёмов финансирования экологических программ не достигла и сопровождалась горячими дискуссиями и демаршем части делегатов. Страны с растущей экономикой смогут претендовать от силы на $300 млрд помощи ежегодно вместо запланированных ранее $1,3 трлн.

Источник изображения: Unsplash, NOAA

Как отмечает источник, обсуждения на полях COP29 не только были очень эмоциональными и увеличили регламент работы конференции на 33 часа до глубокой ночи воскресенья, но и разочаровали представителей тех стран, которые страдают от изменений климата в значительной степени, но не могут эффективно бороться с ними исключительно за счёт собственных средств.

Подписанная участниками мероприятия резолюция гласит, что страны с развитой экономикой в период до 2035 года будут ежегодно выделять сообща по $300 млрд на финансовую помощь странам с растущей экономикой для борьбы с изменениями климата. В первоначальном варианте документа фигурировала сумма $1,3 трлн в год, но в окончательном она получила рекомендательный, а не обязательный характер.

Более того, документ не объясняет, из каких источников будут формироваться данные средства. Участники процесса надеются, что разъяснения будут даны на подобном мероприятии в следующем году, которое будет проходить в Бразилии. Примечательно, что Китай в утверждённой ООН документации с 1992 года сохраняет за собой статус страны с растущей экономикой, а потому от него не требуются обязательные взносы на финансирование программ по борьбе с изменениями климата, хотя китайская промышленность считается самым крупным источником парниковых газов в мире, а национальная экономика к настоящему моменту стала второй в мире. Китай, согласно действующим условиям, может делать соответствующие взносы на добровольной основе, но его никто это делать не обязывает.

За последние 20 лет Земля наклонилась на 80 сантиметров из-за интенсивной откачки грунтовых вод. Вмешательство такого масштаба привело к перераспределению 2150 гигатонн воды за период с 1993 по 2010 год. Это не только изменило ось вращения нашей планеты, но и повысило уровень моря на 6,1 миллиметра. Эти факты демонстрируют глубокое влияние человеческой деятельности на ускорение глобальных климатических изменений.

Источник изображения: Anne Nygård / Unsplash

Опубликованное в журнале Geophysical Research Letters исследование содержит убедительные доказательства влияния антропогенных факторов на изменение наклона и вращения нашей планеты. Ки-Вон Сё (Ki-Weon Seo), ведущий автор исследования и профессор геофизики из Национального университета Сеула (SNU), подчеркнул: «Полюс вращения Земли на самом деле сильно смещается. Наше исследование показывает, что среди причин, связанных с климатом, перераспределение грунтовых вод оказывает наибольшее влияние на смещение полюса вращения Земли». Учёные выразили обеспокоенность тем, что подобное воздействие долгое время оставалось недооценённым.

Перераспределение водных масс воздействует на ось вращения Земли, подобно добавлению веса на вращающийся волчок: даже небольшое изменение массы способно существенно повлиять на траекторию движения. Исследование NASA 2016 года впервые установило, что перемещение воды между сушей и океанами влияет на вращение планеты. Однако только в рамках нового исследования были представлены точные количественные данные. «Я очень рад, что удалось объяснить необъяснимую ранее причину смещения полюсов вращения. С другой стороны, как житель Земли и отец, я обеспокоен и удивлён тем, что откачка грунтовых вод является ещё одним источником повышения уровня моря», — сообщил Сё.

Сверху — изменение объёма подземных вод в период с 1993 по 2010 годы; Снизу — повышение уровня моря. Цветовые шкалы показывают величину изменений: от значительных потерь грунтовых вод в некоторых регионах до увеличения уровня моря в отдельных зонах. Источник изображения: agupubs.onlinelibrary.wiley.com

Для проверки гипотезы исследователи использовали компьютерное моделирование, сравнив несколько сценариев перераспределения массы воды на планете. Единственным вариантом, который точно совпал с наблюдаемыми данными о смещении полюсов, оказалась модель, учитывающая перераспределение 2 150 гигатонн подземных вод. Сурендра Адхикари (Surendra Adhikari), учёный из Лаборатории реактивного движения (JPL) NASA, отметил: «Они количественно оценили влияние откачки грунтовых вод на движение полярной области, и оно оказалось довольно существенным».

Перемещение воды из определённых регионов играет ключевую роль в изменении оси вращения Земли. Наибольшее влияние оказывает перераспределение водных масс из средних широт, таких как западная часть Северной Америки и северо-западная Индия, где интенсивное использование грунтовых вод для орошения и бытовых нужд привело к значительным изменениям баланса массы планеты, так как грунтовые воды в конечном итоге уходят в океаны.

Хотя последствия таких перемещений начали изучаться относительно недавно, анализ исторических данных может выявить долгосрочные тенденции и предоставить более глубокое понимание влияния подземных вод на глобальные процессы. Это сможет помочь экологам и защитникам окружающей среды разработать более эффективные стратегии по замедлению дальнейшего повышения уровня моря и решению других климатических проблем. Важно, чтобы необходимые изменения последовательно и правильно внедрялись в будущем.

На фоне климатического саммита COP29 издание Bloomberg опубликовало статью о перспективах борьбы с надвигающимся изменением климата. Через пять лет будет достигнут рубеж, поставленные цели для которого, по-видимому, уже не будут достигнуты или потребуют утроения сил и средств для их достижения. Это делает задачу победить к середине века климатические изменения более сложной, но продолжать попытки надо, ведь на кону — жизни людей и экономика стран.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.1/3DNews

В 2023 году, как показывают научные исследования, выбросы углекислого газа снова достигли исторического максимума. Это произошло, несмотря на массу усилий правительств, компаний и организаций. Значительная доля выбросов парниковых газов приходится на США. Выбор президентом этой страны Дональда Трампа будет означать сворачивание многих экологических инициатив, о чём этот кандидат неоднократно заявлял во время своих предвыборных выступлений. Иными словами, к 2030 году ситуация с экологией в США вряд ли улучшится и, скорее всего, станет только хуже.

Потепление климата угрожает не только здоровью и жизни людей (как напрямую от перепадов температуры, так и косвенно от стихийных бедствий и неурожаев), но также грозит экономике. По оценке некоммерческой организации CDP (Carbon Disclosure Project), повышение температуры на 1 °C приведёт к сокращению мирового валового внутреннего продукта на 12 %.

Реализованные и поставленные цели. Источник изображения: Bloomberg

По оценкам Международного энергетического агентства, в период с 2010 по 2023 год мощность солнечной энергии увеличилась примерно в 40 раз, а ветроэнергетика — примерно в шесть раз. Ещё больше предстоит сделать за оставшиеся пять лет, чтобы наверстать ранее упущенное. Так, в 2023 году во всём мире было добавлено около 0,5 ТВт возобновляемой энергии, а это означает, что к 2030 году необходимо добавить ещё 7,3 ТВт зелёной энергии. Для сравнения, в 2023 году во всём мире было выработано чуть менее 9 ТВт энергии от всех источников, включая «грязные». Таким образом, ВИЭ к 2030 году должны составить свыше 80 % от общемировой выработки. Для реализации этого плана ежегодно нужно будет вкладывать в сектор не менее $1 трлн, а не $623 млн или около того, как в 2023 году.

Китай впереди планеты всей

Лидером в развёртывании возобновляемых источников энергии является Китай. Индия и ряд других стран с развивающейся экономикой также стремятся быть в авангарде внедрения зелёных мощностей. Потребление электричества растёт во всём мире — это тенденция, которую необходимо учитывать при планировании в сфере энергетики.

Обещали сокращать выбросы, но не смогли, виноват ИИ

Существенный удар по климатической повестке нанёс искусственный интеллект. С ростом мощностей платформ ИИ и центров обработки данных (ЦОД) потребление энергии лидерами технологической отрасли резко возросло. Ведущие компании, такие как Google, Meta✴, Alphabet, Amazon, Microsoft и Apple, забыли о собственных обещаниях и климатических целях, увеличив или перестав сдерживать потребление энергии в заявленных ранее объёмах. Заявлено, что это вынужденная мера в краткосрочной перспективе. Вскоре «поумневший» ИИ найдёт способ избежать глобального потепления климата; нужно лишь увеличить его мощность и дождаться нужного результата. К чести IT-компаний, они всё же покупают чистую энергию в некотором объёме и ищут способы получать её по более доступной цене, чем ископаемую.

По последним данным, выбросы Google выросли примерно на две трети по сравнению с 2020 годом, а Meta✴ сообщает об увеличении выбросов примерно на 64 %. Потребление электроэнергии центрами обработки данных владельца Facebook✴ по всему миру в 2023 году возросло более чем на треть, почти до 15 млн МВт·ч, и утроилось с 2019 года. С 2020 года выбросы углекислого газа корпорации Microsoft увеличились более чем на 40 %.

Напротив, Amazon сообщила о снижении уровня загрязнения окружающей среды за последние два года, хотя компания столкнулась с критикой за счёт приобретения кредитов на использование возобновляемых источников энергии. Между тем, Apple заявляет, что усилия по внедрению более экологически чистых источников энергии в производство и улучшению переработки отходов позволили сократить выбросы с 2015 года более чем наполовину.

Договорённость не вырубать леса остаётся на бумаге, произведённой из вырубленной древесины

Значительным успехом в 2021 году стала договорённость лидеров 130 стран, на долю которых приходится 90% лесов в мире, о скорейшем прекращении вырубки этого ресурса. Леса поглощают углерод, не позволяют увеличивать площади под сельхозкультуры и, если не используются как топливо, также снижают углеродный след. Однако фактически леса продолжают вырубаться всё более высокими темпами, и ни о каком сокращении речь не идёт. Попытки ввести санкции и торговые ограничения за вырубку лесов были встречены в штыки торговыми партнёрами и фермерами. Необходимо ужесточить законодательство в этой сфере, но национальные правительства тормозят решение данного вопроса.

Согласно оценкам аналитиков, в 2023 году было уничтожено около 6,4 млн гектаров лесов, что на 45% превышает показатель, необходимый для того, чтобы вывести мир на путь достижения цели к 2030 году. Темпы сокращения вырубки должны вырасти гораздо быстрее, чем раньше, однако на это практически нет надежды.

Электромобилей надо продавать больше, но покупать больше их не хотят

Большая надежда на снижение выбросов связана с электромобилями. Их надо продавать больше. Чтобы к 2030 году удержать сектор на нулевом уровне выбросов, на электрические модели должно приходиться 70% покупок новых автомобилей. Это также поможет сократить потребность в 6 млн баррелей нефти в день к 2030 году.

По прогнозам BNEF, в этом году будет продано около 16,6 млн новых электромобилей, а в 2027 году — более 30 млн, что приведёт к трансформации сегмента легковых автомобилей, на долю которого в настоящее время приходится более половины всех выбросов автомобильного транспорта. Если на электромобили не будет субсидий, к 2030 году их доля в продажах новых автомобилей должна составить 45%. Однако для достижения нулевых выбросов эта доля должна быть значительно выше — до 70%, что потребует «умеренных» субсидий.

В то же время автопроизводители столкнулись с негативным отношением к электромобилям, которые по ряду параметров уступают автомобилям с ДВС, но превышают их по цене. Согласно данным BNEF, с конца прошлого года группа из 14 автопроизводителей, на долю которых в 2023 году пришлось более 40% продаж электромобилей, снизила свои общие целевые показатели продаж к 2030 году примерно на 3,3 млн автомобилей. В частности, свои амбиции сократили Mercedes-Benz Group AG, Volvo и даже Tesla, которая к 2030 году планировала выпускать по 20 млн электромобилей, но теперь отказалась от конкретных цифр, предпочитая расплывчатые формулировки «как можно больше».

С защитой биоразнообразия в мире также нет согласия. Для большей определённости была учреждена Куньмин-Монреальская рамочная программа по сохранению биоразнообразия (Kunming-Montreal Global Biodiversity Framework). Ожидалось, что страны возьмут под охрану до 30% суши, внутренних водоёмов и морей с океанами к 2030 году. Это необходимо, в том числе, для сохранения углерода в почве. Попытки направить усилия в продуктивное русло под эгидой ООН ни к чему не привели. К 2030 году поставленная цель не будет достигнута. Серьёзного стимула для решения этой проблемы нет, как и результата.

Производители тканей не могут сократить производство и потребление воды

Значительные сокращения выбросов, а также снижение потребления воды ожидаются от производителей модной одежды. Цель (вряд ли достижимая) — сократить выбросы парниковых газов к 2030 году на 45%. Однако спрос на дешёвую и модную одежду увеличил мировое производство тканей до 124 млн тонн в 2023 году, а потребление на душу населения почти удвоилось с 1975 года.

Использование воды — это ещё одна серьезная проблема. По данным Всемирного фонда дикой природы, для производства одной хлопчатобумажной футболки может потребоваться до 2700 литров воды — примерно такой же объём необходим для поддержания жизнедеятельности человека в течение 900 дней. Большая группа компаний пообещала сократить потребление на 30 % к 2030 году, хотя в прошлом году потребление воды на технологические процессы выросло. И такая группа не одна — обещают сокращать потребление, а на деле увеличивают.

Выбросы в атмосферу продолжают расти, хотя всем очень хочется их снизить

С контролем уровня выбросов в атмосферу тоже не складывается. Парижское соглашение требует удержать потепление в рамках повышения на 1,5°C по сравнению с доиндустриальным периодом. Для этого к 2030 году ежегодные выбросы в атмосферу в мире должны сократиться на 42%. По факту происходит обратное: в 2023 году выбросы выросли на 1,3%, хотя они должны ежегодно снижаться на 7,5%.

Развитые страны частично справляются со снижением выбросов. Например, группа из 10 крупнейших развитых стран, включая США, Японию и Германию, сократила выбросы на 4,2% в 2023 году, снизив воздействие на окружающую среду до самого низкого уровня с 1970 года. Напротив, среди 10 ключевых стран с формирующейся рыночной экономикой общий показатель выбросов вырос на 4,7%.

Потребление энергии в развивающихся странах быстро растёт, и в большинстве из них энергетические системы по-прежнему зависят от угля и газа, загрязняющих окружающую среду. По прогнозам МЭА, Индия, которая уже является второй по величине страной-потребителем угля, к 2026 году увеличит спрос на электроэнергию быстрее, чем любая другая крупная экономика. При этом Индия не спешит тратить огромные суммы на возобновляемую энергетику, в отличие, скажем, от Китая, который только в первой половине 2024 года инвестировал в ВИЭ 130 млрд долларов. Остальные страны региона Юго-Восточной Азии инвестировали в ту же сферу всего 2,9 млрд долларов. Итогом такой политики безответственности может стать повышение температуры Земли к концу столетия на 2,6–3,1°C.

Авиакомпании в ожидании «устойчивого» топлива живут на закупках использованного растительного масла из закусочных

Ещё одной глобальной проблемой остаётся авиация. Она вносит вклад в выбросы на уровне 2 % ежегодно. Решить вопрос может чистое топливо, которого пока по большому счёту нет. Пока авиация надеется на биодизель, который преимущественно производится из отходов растительного масла. Ряд авиакомпаний надеются довести уровень чистого топлива в расходах на эксплуатацию до 10 % к 2030 году или 24 млн т ежегодно, однако столько отработанного масла рынок не предоставит ни при каком условии. Пока пути решения этого вопроса никому неизвестны.

Это может звучать удивительно, но в США из Китая поставляется отработанное растительное масло, собираемое по закусочным — оно в избытке остаётся после жарки. Именно это масло в основном превращается в биодзель, так необходимый авиации.

Банки, которые должны

Банковский сектор мог бы сделать для климатической повестки больше, чем делает, уверены аналитики. Банкиры с Уолл-стрит должны выделить зелёной экономике $215 трлн к 2050 году. Более того, они должны прекратить финансировать в прежнем объёме сектор ископаемой энергетики. Например, если в 2022 году соотношение инвестиций в ископаемую энергетику и ВИЭ составляло 1 к 0,73, то к 2030 году оно должно составлять 1 к 4. На графике выше представлено, какой банки сколько должен инвестировать в возобновляемую энергетику.

Выражение «увидеть небо в алмазах» — обещание счастья и лучшей доли — может стать главной надеждой человечества, чтобы выжить на разогревающейся Земле. Долгое время наилучшим кандидатом на роль отражающего солнечный свет экрана для планеты считался диоксид серы. Однако у него столько побочных эффектов, что диоксидом серы можно воспользоваться лишь от отчаяния, чего не скажешь об алмазах, которых учёные сочли лучшими кандидатами для спасения планеты.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.1/3DNews

Группа исследователей во главе с климатологом Сандро Ваттиони (Sandro Vattioni) из Швейцарской высшей технической школы Цюриха (ETH Zurich) провела моделирование в поисках наилучшего материалы для такого метода глобального охлаждения, как стратосферного аэрозольного впрыска (SAI), и обнаружила, что наночастицы алмазов стоимостью в несколько сотен триллионов долларов лучше всех должны сделать это дело.

На сегодняшний день сложился ряд из семи кандидатов на роль охладителей планеты — это два вида оксида титана, оксид алюминия, кальцит, алмазы, карбид кремния и диоксид серы. Лучше всего изучено возможное влияние на климат диоксида серы — это вещество в избытке выбрасывается в атмосферу вулканами. В то же время от немедленного использования этого вещества заставляет воздержаться множество негативных побочных факторов, включая провоцирование кислотных дождей.

Учёные из Цюриха заново вложили в климатические модели данные о движении, химическом поведении, термодинамических свойствах всех семи кандидатов в аэрозоли для глобального отражения солнечного света от атмосферы Земли и пришли к заключению, что 5 млн тонн алмазов шириной 150 нм каждый могли бы уберечь планету от повышения температуры.

Наноалмазы не будут слипаться, как другие кандидаты, что может привести к обратному (тепличному) эффекту, а также долго останутся взвесью в воздухе — они не склонны к выпадению или не настолько сильно страдают от этого по сравнению с другими кандидатами. Также наноалмазы химически нейтральны и не образуют химических соединений в присутствии влаги в воздухе.

Использование наноалмазов минимум на три порядка увеличит стоимость материалов для аэрозольного проекта по охлаждению Земли. К счастью, сегодня никто не спешит бросаться наполнять небо алмазами, диоксидом серы или чем-то другим. Это проекты на всякий случай, если климатическая катастрофа дойдёт до крайностей. Но знать о подобной возможности нужно заранее, чтобы не торопясь обсудить её в учёном сообществе.

Новый комплекс моделей и натурные испытания в городах Индии, Австралии, США и Европы показали, что размещение на крышах домов в городах солнечных панелей улучшает перемешивание воздуха и делает его чище на уровне земли, а также делает дни теплее, а ночи прохладнее.

Источник изображения: University of Calcutta

Международная группа учёных из Индии, Австралии, США и Европы провела первое в своём роде комплексное исследование вопроса влияния на городской климат солнечных фотоэлектрических установок, размещаемых на крышах. Но самым ценным в исследовании стало создание наиболее полной цифровой модели по оценке влияния солнечных панелей на микроклимат городов.

Предложенный учёными инструмент для расчётов использует новейшую модель исследований и прогнозирования погоды (WRF), интегрирующую в себя энергетическую модель здания (BEM) и параметризацию эффекта здания (BEP). Модель была проверена на десяти объектах наблюдения в Калькутте (Индия) с использованием экспериментально полученных данных.

«Хотя в существующей литературе сообщается о воздействии RPVSP [солнечных установок на крышах] на городскую среду, большинство из них основаны на конкретных полевых экспериментах или моделировании в масштабе здания, без всестороннего анализа в масштабе нескольких городов. В этих исследованиях также не учитывалась конвективная теплопередача между поверхностью крыши и нижней частью солнечных панелей, — пояснили учёные. — Наша работа устраняет эти пробелы, включив новые параметры для RPVSP, в том числе конвективную теплопередачу, что приводит к более согласованным результатам с другими исследованиями, включающими аналогичные соображения».

В Калькутте было проведено 5 экспериментов в течение одного самого жаркого месяца. Отражательная способность голой крыши (альбедо) принималась за значение 0,15. В ходе опыта исследовались варианты с покрытием городских крыш солнечными установками на уровне 0,25, 0,50, 0,75 и 1,0 площади. Альбедо для панелей, эффективность преобразования и излучательную способность установили на отметках 0,11, 0,19 и 0,95 соответственно.

Методика была протестирована сначала в Калькутте, а затем подтверждена в Сиднее (Австралия), Остине (США, Техас), Афинах (Греция) и Брюсселе (Бельгия), чтобы гарантировать, что результаты не ограничиваются конкретной климатической зоной. Выяснилось, что размещение на крышах домов в городах солнечных панелей повышает дневную температуру на уровне земли на 1,1–1,9 °C (в одних местах больше, в других — меньше). Также панели на крышах способствуют тому, что ночью температура воздуха на уровне земли становится чуть ниже — на 0,3-0,8 °C.

Наконец, что самое существенное, панели на крышах интенсифицируют перемешивание воздуха на городских улицах, что поднимает так называемый планетарный пограничный слой — самую низкую часть атмосферы, на которую непосредственно влияет поверхность Земли — до высоты 615,6 м. Это снижает уровень загрязнения воздуха на уровне земли, что можно считать благом для городов и их жителей.

Исследователи из Университета Монаша в Австралии выдвинули гипотезу, что около 466 миллионов лет назад вокруг Земли образовалось кольцо из обломков притянутого планетой астероида, которое просуществовало несколько десятков миллионов лет. Такое предположение учёные сделали, изучив расположение метеоритных кратеров на поверхности Земли, появившихся в течение ордовикского периода.

Художественное представление кольца вокруг Земли. Источник изображения: Oliver Hull

Исследователи утверждают, что в течение ордовикского периода на Земле наблюдалось увеличение количества метеоритных кратеров. Они нанесли на карту местоположение 21 известного кратера этого возраста и использовали математические модели движения тектонических плит, чтобы «отмотать время назад» и отследить их до того места, где они находились во время удара.

По утверждению учёных, все метеориты врезались в нашу планету в пределах 30 градусов от экватора. Исследователи усмотрели в этом статистическую аномалию и попытались найти научное обоснование для такого неслучайного распределения кратеров по поверхности Земли. Они постарались выяснить, какая часть континентов того периода могла сохранить следы столкновения с метеоритами до наших дней. Исследователи сосредоточились на стабильных, нетронутых участках земной коры, которые датируются серединой ордовикского периода, исключив регионы, которые были погребены, размыты или затронуты тектонической активностью. Наилучшие результаты были получены в Западной Австралии, Африке и некоторых частях Северной Америки и Европы.

В результате исследования учёные выдвинули теорию, объясняющую падение метеоритов в районе экватора — если Земля захватила пролетающий астероид около 466 миллионов лет назад, воздействие гравитационных сил могло «разорвать» его на куски и образовать кольцо. Затем осколки астероида в течение нескольких десятков миллионов лет методично обрушивались на нашу планету в экваториальной области. Метеоритные обломки в исследованных кратерах не провели много времени в космосе, прежде чем упасть на Землю, что согласуется с предположением о разрушении крупного астероида и появлении кольца вокруг Земли.

Теория астероидного кольца вокруг Земли также может объяснить несколько других загадок того исторического периода. Примерно 20 миллионов лет спустя Земля вступила в хирнантский ледниковый период, когда температуры упали до самых низких значений за последние полмиллиарда лет. Из-за наклона оси вращения Земли относительно Солнца кольцо вокруг экватора затенило часть поверхности Земли, что потенциально могло стать причиной глобального похолодания.

«Идея о том, что система колец могла повлиять на глобальные температуры, добавляет новый уровень сложности к нашему пониманию того, как внеземные события могли сформировать климат Земли», — считает руководитель исследования профессор Энди Томкинс (Andy Tomkins).

Не исключено, что кольца — это фаза, которую Земля и другие планеты проходят несколько раз в своей жизни. Кольца Сатурна появились лишь 10 миллионов лет назад и могут исчезнуть ещё через 100 миллионов. Марс в настоящее время разрывает одну из своих лун, что может сформировать новое кольцо через 20–40 миллионов лет.

Исследование было опубликовано в журнале Earth & Planetary Science Letters. В дальнейшем авторы планируют смоделировать процесс разрушения астероида, образование кольца и его трансформацию в метеориты с течением времени. В последующих работах будет также предпринята попытка смоделировать влияние колец на климат. Необходимо заметить, что при всей смелости, перспективности и кажущейся логичности выдвинутой теории, она может строиться на банальной ошибке выборки, так как изучение расположения 21 кратера на земной поверхности лишь с большой натяжкой можно счесть статистически значимым результатом.

Хотя 2024 год обещает установить новый рекорд по нагреву Земли, возобновляемые источники энергии успешно справляются с возросшей потребностью в электричестве, которую раньше закрывали угольные электростанции. В США в 2024 году впервые солнечные и ветряные электростанции седьмой месяц подряд выдают больше энергии, чем угольные. Это на два месяца дольше, чем год назад, в чём помогли новые установленные мощности в сфере солнечной и ветряной энергетики.

Источник изображения: Copilot

О достижении рекордного результата сообщили в Управлении энергетической информации США (EIA). В США впервые за первые семь месяцев года было произведено больше энергии из возобновляемых источников, чем при использовании угольных электростанций. Кроме того, в течение двух месяцев подряд — в марте и апреле — выработку энергии с использованием угля превзошла одна только ветряная энергетика. Ветроэнергетические установки произвели в марте 45,9 ГВт·ч и рекордно высокие 47,7 ГВт·ч в апреле, по сравнению с произведёнными угольными электростанциями 38,4 ГВт·ч в марте и 37,2 ГВт·ч в апреле.

В США пик спроса на электрическую энергию приходится на летние месяцы и начало осени, а также на конец весны. Решающими окажутся данные за август — сможет ли возобновляемая энергетика перебить хребет ископаемой? Но поскольку в США продолжают наращивать объёмы производства чистой энергии, перелом не за горами. Так, если в прошлом году в США было введено в работу 18,4 ГВт солнечных мощностей, то в текущем году прирост составит уже 36,4 ГВт.

Похожие тенденции происходят также в сфере ветровой генерации. По сообщению Scientific American, производство энергии силой ветра в США выросло примерно на 8 % по сравнению с прошлым годом. По состоянию на июнь 2024 года было добавлено около 2,5 ГВт ветровой мощности, и ожидается, что еще 4,5 ГВт будут введены до конца 2024 года. Представители техасского и калифорнийского операторов энергосистем отметили, что вопреки рекордной жаре этого лета системы впервые ведут себя стабильно, за что они благодарят солнечную и ветряную энергетику, а также резервные (батарейные) системы хранения энергии.

В журнале Science появилась статья, в которой учёные из Гарвардского университета публично отказались от проведения первого научно обоснованного эксперимента по искусственному охлаждению Земли. Тщательно проработанный план опыта разбился о протесты лидеров коренных народов Швеции — саамов. Их не поставили в известность, а когда информация всплыла, это вызвало бурную реакцию протеста против этого и других экспериментов по геоинженерии.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews

Эксперимент SCoPEx (Stratospheric Controlled Perturbation Experiment) был задуман в Гарварде ещё в 2017 году. Известно, что выброшенные вулканами частички диоксида серы в верхних слоях атмосферы отражают часть солнечного света обратно в космос и, тем самым, не дают нагреваться Земле — фактически охлаждают её. Подобные частицы или аэрозоли могут быть рукотворными, что позволит обратить вспять процесс глобального потепления. Эксперимент SCoPEx должен был подвести под такие геоинженерные проекты научную базу — помочь собрать данные для уточнения климатических моделей воздействия на среду.

Как планировалось, в воздух над Швецией должен был подняться воздушный шар, с которого был бы произведён выпуск отражающих свет аэрозолей. Оборудование на шаре должно было изучить взаимодействие частиц друг с другом и окружающим воздухом — ничего сверхъестественного или необратимого. Более того, первый запуск в 2021 году планировался чисто технический — без распыления аэрозоля. Но само известие о запланированном опыте вызвало негодование местных национальных лидеров. Именно этот момент за многие годы планирования эксперимента учёные не учли.

В свежей статье в журнале Science внимание уделено именно этому обстоятельству — необходимости диалога с людьми при обсуждении геоинженерных проектов. Коллектив Гарварда не справился с «интересом прессы к опыту и не знал, как согласовать вопрос с представителями коренных народов», поэтому в марте 2024 года было объявлено о сворачивании программы SCoPEx.

Следует сказать, что формально небольшие по масштабу геоинженерные опыты никем не запрещены. Более того, ещё в 2010 году, когда соответствующий комитет ООН наложил мораторий на проведение геоинженерных проектов, речь шла исключительно о глобальных проектах. Небольшие компании и научные коллективы вольны проводить эксперименты в сфере геоинженерии, если они носят крайне локальный характер. Например, один из стартапов позволил себе поднять в небо воздушные шары для распыления диоксида серы, а учёные из Университета Вашингтона поставили натурный опыт по осветлению морских облаков, и ничего им за это не было.

Но если речь идёт о глобальных проектах, то даже палящее в шею Солнце не должно подталкивать к самодеятельности. Геоинженерные проекты должны в обязательном порядке обсуждаться в общественном пространстве, поскольку последствия могут затронуть всех и каждого, не говоря о будущих поколениях. И начинать надо с оформления межгосударственных договорённостей и диалога между властями разных стран. Только так можно создать условия для потенциального влияния на климат Земли.

Учёные из Швейцарии при поддержке NASA впервые создали наиболее полную модель изменения скорости Земли и дрейфа полюсов в зависимости от множества факторов. Эта работа была бы невозможной без использования машинного обучения, что позволит в будущем давать наиболее точный прогноз о положении Земли в космическом пространстве. Это важно для космических полётов, ведь каждый сантиметр ошибки на старте обернётся сотнями метров отклонения от цели путешествия.

Замедление скорости вращения Земли делает дни длиннее. Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews

По предыдущим работам мы уже знаем, что таяние полярных льдов ведёт к оттоку воды к экватору. Это собирает там массу и как бы утолщает Землю, что похоже на действия фигуриста, который замедляет своё вращение волчком с помощью вытянутых в стороны рук. С помощью ИИ учёные из Высшей технической школы Цюриха (ETH Zurich) выяснили, что подобное климатическое воздействие на поведение Земли намного глубже, чем предполагалось.

Изменение центра масс нашей планеты также ведёт к смещению оси вращения Земли (к дрейфу полюсов) и к процессам в мантии, ядре и жидком металлическом слое, обволакивающем внутреннее ядро Земли. Влияние человека на климат оказывает комплексное воздействие на планету, с чем нам теперь придётся жить. И даже на её положение в космическом пространстве. Более того, со временем антропогенное климатическое воздействие человека на скорость вращения Земли окажется выше, чем воздействие на этот параметр Луны, которая виновна в приливном торможении нашей планеты.

Согласно астрономическим наблюдениям с начала прошлого века, ось вращения Земли понемногу смещается. За сто лет полюса сместились примерно на 10 м. Представленная швейцарцами модель в точности соответствовала результатам наблюдений, что обещает работать также в случае прогнозов. В будущем это поможет планировать запуски космических аппаратов к далёким и не очень уголкам Солнечной системы. Ведь ошибка в несколько сантиметров на старте, например, обернётся промахом в сотни метров при посадке на Марсе.

Во вторник 14 мая 2024 года в 19:51 по московскому времени на Солнце достигла пика мощнейшая в текущем 11-летнем цикле вспышка, сила которой по 10-бальной шкале достигла значения X8.7. Вспышку в рентгеновском диапазоне породило крупное пятно AR3664, уже отличившееся в конце прошлой недели. Но в этот раз впечатляющих полярных сияний ждать не стоит — потенциальный коронарной выброс массы ушёл в сторону от Земли.

Источник изображений: NOAA

До того как уйти за западный край Солнца, пятно AR3664 — локальная область переключения линий магнитного поля звезды, испустило три вспышки экстремального уровня: X1.7, X1.3 и колоссальную X8.7. Последняя вспышка привела к сбою коротковолновой связи почти везде на дневной стороне Земли. Не исключено, что пятно AR3664 могло породить и более интенсивные вспышки, но оно ушло за край горизонта и стало недоступно для наблюдений.

В ночь с 10 на 11 мая из-за случившихся днями ранее коронарных выбросов массы в сторону Земли — прицельных облаков солнечной плазмы, ускоряющих друг друга по причине малых интервалов между выбросами, на планете даже в южных районах наблюдались красочные полярные сияния. В интернете полно роликов и фотографий, где полярные сияния видели даже в Краснодарском крае, что случается очень и очень редко. Поскольку Солнце приближается к очередному пику активности, а это может произойти даже раньше обычного — уже нынешней осенью — подобных событий может стать намного больше и они будут ещё ярче.

Методы супрамолекулярной химии позволяют создавать причудливые молекулярные связи из сложных молекул. Только настройка реакций для синтеза сложна и непредсказуема. Однако в случае удачи можно добиться невероятного результата, который, например, получила группа химиков из Великобритании и Китая, создавшая первую в своём роде молекулу для эффективного поглощения парниковых газов и не только.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews

Свою молекулу учёные из Университета Хериот-Ватт в Эдинбурге назвали «клеткой из клеток». Это своего рода каркас из каркаса, сборка которого происходит сама собой в ходе серии последовательных химических реакций. Сначала собираются молекулы, по виду напоминающие призмы, а затем эти «призмы» собираются в тетраэдры. Получается глубоко пористый материал, молекулы которого способны организовывать устойчивые связи с молекулами углекислого газа и, в принципе, с другими летучими органическими соединениями.

Например, новый материал показал способность абсорбировать «запах» синтетики от новых вещей, что предотвратит появление не всем приятных запахов от нового салона автомобиля или телевизора. Но больше всего учёных поразила способность синтезированной молекулы поглощать гексафторид серы (SF₆). Этого парникового газа сравнительно мало в атмосфере, но он способен накапливаться где угодно и сохраняться там свыше 3 тыс. лет. За 100 лет, например, парниковый эффект от SF₆ будет в 23 500 раз сильнее, чем от выбросов CO₂.

Источник изображения: Nature Synthesis

«Это захватывающее открытие, — поясняют учёные, — потому что нам нужны новые пористые материалы, которые помогут решить самые большие проблемы общества, такие как улавливание и хранение парниковых газов».

Синтезированная молекула, что важно, не боится влаги, что позволит новому материалу абсорбировать парниковые газы непосредственно из промышленных выбросов, часто представляющих собой водяной пар или стоки. Открытое вещество хорошо показало себя в лаборатории, но когда оно выйдет на простор коммерческого использования — это отдельный и не до конца понятный вопрос, а полный текст статьи в журнале Nature Synthesis можно найти по ссылке.

Космическая обсерватория «Джеймс Уэбб» снова продемонстрировала свои удивительные возможности, предоставив учёным данные для составления карты погоды далёкой экзопланеты. И это не абстрактные знания. Это и другие подобные наблюдения помогут нам улучшить климатические модели Земли, а нам ведь на ней ещё жить, да жить.

Художественное представление горячего юпитера у звезды. Источник изображения: NASA

Экзопланета WASP-43b — горячий юпитер массой 1,78 от нашего Юпитера — уже не раз привлекала к себе внимание астрономов. Очень уж удачно она расположена у своей звезды, что делает экзопланету WASP-43b идеальным объектом для изучения: она обращается вокруг звезды за 19,5 ч и расположена не так уж далеко от нас. Ранее наблюдения WASP-43b с помощью телескопов «Хаббл» и «Спитцер» позволили заподозрить на ней наличие облаков. Появление «Уэбба» не могло пройти мимо поклонников WASP-43b, и они провели суточное наблюдение за ней, фиксируя показания в среднем инфракрасном диапазоне каждые 10 секунд.

На основании полученных данных и климатических моделей, подобных климатическим моделям Земли, был сделан вывод о наличии на ночной стороне экзопланеты сильной облачности. Надо заметить, WASP-43b находится на удалении всего 2 млн км от своей звезды, которая хоть и слабее Солнца, но достаточно горяча и массивна, чтобы удерживать экзопланету в состоянии приливного захвата. Иначе говоря, WASP-43b постоянно обращена к своему светилу одной стороной.

Яркость объекта на ночной стороне имеет больший провал, чем показывает моделирование

Согласно моделированию, ночная сторона экзопланеты должна была быть горячее, тогда как измерения этого не выявили. Подобное несоответствие с большой долей вероятности можно объяснить плотной облачностью, которая не позволяет экзопланете нагреваться с ночной стороны. Вещество в атмосфере WASP-43b — это силикаты и оксиды, поднятые вверх с разогретой до 1250 °C дневной стороны. На ночной стороне температура составляет 600 °C.

В атмосфере экзопланеты «Уэбб» обнаружил водяной пар и совсем не нашёл метана, который там должен формироваться в таких условиях. По этим данным учёные заключили, что на WASP-43b сильные ветра, достигающие на экваторе скорости 8000 км/ч. За счёт быстрого перемещения масс на ночной стороне не успевают проходить химические процессы и атмосфера экзопланеты в целом однородна. На освещённой стороне, похоже, всегда ясно.

В конце 2023 года учёные из Массачусетского технологического института (MIT) буквально огорошили научный мир, открыв явление испарения воды без нагрева. Бесчисленные века человечество видело туманы, облака, дымку и прочее, что позже учёные связали с процессами испарения при нагреве воды. Но оказалось, что при испарении важна не только температура, но и сам свет (фотоны), который способен испарять воду и даже эффективнее, чем нагрев. И это оказалось важным.

Источник изображения: Bryce Vickmark/MIT

На днях в журнале PNAS вышла статья исследователей из MIT, которые продолжили эксперименты с «фотомолекулярным эффектом», как они назвали открытое явление. Учёные провели 14 опытов, доказывающих и проясняющих ряд моментов воздействия света на воду, в ходе которого молекулы воды отрывались от её поверхности и превращались в пар. Например, ещё в прошлом году было замечено, что наиболее сильное воздействие на эти процессы — на отрыв кластеров молекул воды от её жидкой поверхности — оказывал зелёный свет. В новых опытах учёные изменяли наклон освещения и поляризацию света.

Исследования показали, что сильнее всего испарение шло при освещении под углом 45°. Поляризация также оказывала влияние на интенсивность испарения, но этот момент ещё предстоит уточнить. Самое забавное, что учёные пока не понимают до конца, как объяснить данное явление, при котором зелёный свет под углом 45° начинает интенсивно поглощаться водой в состоянии пара и приводить к ощутимому эффекту испарения жидкой воды.

Лабораторные установки исключали всякую передачу тепла пару или воде, обеспечивая освещение светодиодами. Тем не менее, испарение при освещении воды светом начиналось и продолжалось, пока был свет. В темноте явление отсутствовало.

Собственно говоря, климатологи давно ломали копья в спорах о степени поглощения света облачной массой Земли и о влиянии всего этого на климат планеты. Данные были противоречивы и демонстрировали заметные расхождения между наблюдениями и моделями. С открытием фотомолекулярного эффекта всё может встать на свои места. Модели обретут недостающие контуры и будут соответствовать наблюдениям, а понимать эти процессы не просто важно, а принципиально необходимо, ведь на этом строится климатическая повестка со всеми вытекающими.

Наконец, открытие испарения без нагрева — это путь к новым и эффективным опреснителям и технологическим процессам сушки при производстве всего: от продуктов до древесины, бумаги и даже электродов литиевых аккумуляторов. Учёные, кстати, уже начали получать запросы на разработку фотомолекулярных сушилок от тех или иных представителей промышленности. Так что дело может быстро набрать ход.