Варианты глобального изменения климата и их последствия для жизни и цивилизации

[sharp]

Представать это как двумернут поверхность в трех измерениям. Ваша - сечение по оси ХZ, моя - по УZ. Мога быть?

Чтоб не запутаться, надо сразу оговорить, что по какой оси...

[AlexAV]

Общедоступные источники нам показывают, что уровень СО2 в атмосфере от глубочайшей древности до наших дней неуклонно снижается.

На самом деле снижается, но не монотонно.  За последние 400 млн. лет было несколько периодов низких и высоких значений концентраций CO2. Скажем в девоне они были весьма высоки. Потом резкий обвал в карбоне и низкие значения в течении позднего карбона - ранней перми. Потом рост до очень высоких значений в триасе, потом снова период относительно низких значений поздней юре-раннем мелу (тогда правда существенно выше и уровне позднего карбона и современных, что-то в диапазоне 560 - 1000 ppm, но по сравнением с триасом и началом позднего мела - это мало), потом снова период высоких значений, потом резкий обвал начиная с позднего эоцена и до наших дней.

Реконструкция в рамках модели GEOCARB (это не самая точная и подробная реконструкция, но общую суть отражает) выглядит так:


( https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0016703706002031 )

Однако, если смотреть очень большой масштаб времени - то действительно наблюдается постепенное вековое снижение концентрации СO2 в атмосфере. По видимому главная её причина - постепенное вековое затухание тектонической активности Земли. Т.е. тектонические процессы из-за постепенного охлаждения земных недр всё меньше и меньше выделяют CO2 в атмосферу. На эту вековую тенденцию накладываются периодические циклические изменения тектонической активности, которые и дают периоды высокого и низкого уровня СO2 в атмосфере на масштабе десятков миллионов лет.

А если так, и если наши далёкие и очень-очень далёкие потомки исчерпают уголь, газ, нефть, и метановые гидраты - то как они будут поддерживать целевые 750 ppm?

Главный фактор, который будет определять долгосрочное воздействие человека на климат на большом масштабе времени - это не газ, нефть или уголь, а производство стекла, цемента и керамики, при которых происходит тот же процесс, который в естественных условиях имеет место только при субдукции вещества литосферных плит - взаимодействие карбонатов с кремнеземом с выделением СO2, который можно упрощенно записать:

CaCO3 + SiO2 = CaSiO3 + CO2.

Т.е. в лице человека разумного на планете появился новый биогенный канал возврата углекислого газа из карбонатов обратно в атмосферу. Кстати, нужно признать, очень вовремя появился. Как раз в период, когда снижение тектонической активности планеты стало определять критически низкие уровни концентрации СO2 в атмосфере, и, по сути, планета вплотную приблизилась к переходу в состояние Земли-снежка (по некоторым оценкам такой риск появляется при температуре всего на 1-2 градуса ниже температур периода последнего оледенения). Я не верю, что у биосферы может быть какое-то целеполагание, но тем не менее забавное совпадение. И в геологическом масштабе времени на атмосферу и климат планеты это может повлиять очень сильно.

А если так, и если наши далёкие и очень-очень далёкие потомки исчерпают уголь, газ, нефть, и метановые гидраты - то как они будут поддерживать целевые 750 ppm?

В отличии от угля, газа и нефти количество карбонатов (сырья для производства стекла, керамики и цемента) в земной коре можно считать практически неограниченным. Судя по всему в них заключено такое количество углекислого газа, которое бы могло создать вокруг Земли углекислую атмосферу с давлением около 30 бар. В рамках рассматриваемого вопроса это можно считать практически бесконечностью. Выкопать все карбонатсодержащие мергели на планете попросту невозможно. Даже породы состоящие из почти чистого карбоната кальция (которых значительно меньше) на нашей планете по сути возобновляемый ресурс. В настоящую эпоху большая часть карбоната кальция в океане осаждается биогенным путям в виде раковин и скелетов морских организмов. И соответственно эти раковины и скелеты склонны образовывать скопления, которые постоянно пополняются (речь о всяком коралловом песке и ракушечниках (песке богатом обломками раковин)).

Сырье для производства стекла, керамики и цемента на планете Земля (в отличии от нефти, газа и угля) закончиться по сути не может. Кстати, для поддержания уровня концентрации CO2 ~750 ppm нужна не такая уж большая эмиссия. Всего масштаба 40 - 50 млн. тонн в пересчёте на углерод (при условии, что она будет продолжаться геологически долго, т.е. на масштабе времени более 300 тыс лет).

[alex_semenov]

Чтоб не запутаться, надо сразу оговорить, что по какой оси...

Мы лезем в дебри.
Главное что я хочу сказать.
Ниже я привел три ландшафта (и тут нет никаких дополнительных осей) кторые допускают алармический сценарий прогноза.

Либо климат БЕЗРАЗЛИЧЕН к воздействимя (внешним возмущениям). Куда попрет - туда и будет сдвигаться. Значит надо бороться с выбросами! Срочно!
Следующий вариант. Еще более страшный. Пугающий. Климат безразличен в диапазоне, но на краях - мы скатимся в катастрофу.
Были и такие.
Более сложный. Климат устойчив, есть лунка, но в крайне неглубокая. И мы эту устойчивость уже нарушаем своими выбросами, толкая мир к бездне!

Любы более сложные ландшафты УБИВАЮТ всю логику алармистов.
Вот о чем я.

[alex_semenov]

Я не верю, что у биосферы может быть какое-то целеполагание, но тем не менее забавное совпадение. И в геологическом масштабе времени на атмосферу и климат планеты это может повлиять очень сильно.

Тут нельзя сдержаться и не каркнуть бессмертным от усопшего уже Карлина:

ПЛАСТИК, ЗАСРАНЦЫ!!!



 

[Maki]

Вопрос в том, какая температура в последней ямке  

Ну, будем надеяться, что "ямок" в ближайшей истории Земли больше не будет. Если моё предположение верно, и карбонизация атмосферы отменяет циклы Миланковича - значит впереди длинный и весьма ровный Нью-Эоцен.

И ещё, надо подумать, как Венера дошла до жизни такой...

Вопрос невероятной сложности. Я бы очень робко предположил, что на Венере изначально было ещё меньше воды чем на Земле. И соответственно, не образовалась достаточная площадь морей, поглощающих углекислоту. Не возникли континентальные плиты. И дегазация недр постепенно превратила планету в парниковую печку.

А ваша не исключает мою.
Представать это как двумернут поверхность в трех измерениям. Ваша - сечение по оси ХZ, моя - по УZ. Мога быть?

Давайте уточним.
Моя картинка - это углекислота/температура. Или мы угандошиваем естественную энергетику, и срываемся в очередной цикл Миланковича, или жжём углеводороды, и едем в Эоцен.
А "кальдера" что описывает?

[AlexAV]

Либо климат БЕЗРАЗЛИЧЕН в коздействимя. Куда попрет - туда и будет сдыигаться. Значит надо бороться с выбросами.
Следующий вариант. Еще более страшный. Климат безразличен в диапазоне, но на краях - мы скатимся в катастрофу.
Более сложный. Климат устойчив, но в крайне небольшой степени. И мы эту устойчивость уже нарушаем, ведя мир к бездне!

Да это вообще не вопрос. Климат устойчив (в плане удержания его в области пригодной для существования биосферы) и степень этой устойчивости весьма высока. Попросту мы точно знаем что в течении фанерозоя атмосфера подвергалась мощнейшим воздействиям при эпизодах траппового вулканизм, в меньшей мере, но тоже было, при столкновениях с астероидами, сильно и довольно случайным образом менялись вклады альбедо и обратная связь по водяному пару при движении материков и т.д., и если при этом на нашей планете есть кому задать вопрос об устойчивости климата - сам этот факт значит, что климат довольно устойчив.

Судя по всему наименьший барьер критических изменений тут - в направлении превращения планеты в Землю-снежок. По крайней мере эпизод мягкого снежка в геологической истории нашей планеты был (правда до фанерозоя), а значит в ту область неприемлемого климата попасть теоретически можно (и даже вариант мягкого Земли-снежка - это вариант тотальной катастрофы, по сути почти полного уничтожения биоты суши, хотя жизнь в целом и это конечно переживет).

Относительно критического перегрева планеты, то убедительных доказательств таких эпизодов в геологической истории по сути нет. Тут на подозрении PTB (гипотеза о летальной жаре тогда имеется в литературе), но аргументы в пользу такого варианта там не очень убедительны. Тропическая депрессия биоты на PTB есть, но нет уверенных доказательств, что она связана с температурой, а не высокими уровнями УФ из-за разрушения озонового слоя (прямые доказательства экстремальных уровней УФ на PTB имеются). Кроме того, известны раннетриасовые фауны позвоночных в тропической области, факт существования которых прямо противоречит гипотезе о летальной жаре на PTB.

Тут нужно отметить, что есть основания считать, что экстремальные температурных эпизод на PTB - это не  "углекислое" потепление, а водородно-метановое. По крайней мере есть прямые свидетельства совсем уж неприлично больших уровней метана в атмосфере того периода (скажем https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1871174X16300488 ). Хороший, убедительный механизм, откуда его тогда там могло столько взяться (по оценке в работе по ссылке до 245 ppm, именно ppm, а ppb, это не описка!) пока не предложен. Вообще событие на  PTB очень странное и все причинно-следственные связи там пока не ясны. 

[alex_semenov]

А "кальдера" что описывает?

"Кальдера" описвает простую мысль, что если мы на ПЛОСКОМ дне кальдеры, то в принципе мы можем болтаться по нему как угодно. Безразлично (ну например углекислый газ растет и температура следует за ним, ничто не компенсирует). Но если мы слишком сильно отклонимся от центра кальдеры, мы "упремся" в стенки (включится некий механизм, который все это безобразие уберет и не даст нам превратиться в венеру с +500 С). И тогда чего сильно переживать?
Да, на дне могут быть свои локальные горбы и впадины. Тот же ледники. Наступают, отступают... Но это нисколечко не угрожает нам свалиться в "снежок" или "венеру".
Опять же. Это образ.
Правда сложней. Солнце разогревается (становится жарче), тектоника замедляется (углекислоты и парниковый эффект меньше). Мы все же скользим (достаточно замысловато) по некому ландшафтному "дну"  (само по себе это уже возмущение). Навенняка сама форма "кальдеры" со временем меняется. Биосфера тут тоже раскачивала (как мы видим) качели и немало... Но это не значит что нет никаких компенсирующих механизмов (впадины), пределы компенсаций которых мы пока не можем даже оценить (та же биосфера - опять же часть этого механизма наверняка). Однако все эти графики из прошлого говорят четко, что система имеет механизм самостабилизации нам до конца не понятный и не обмерянный. Можно тут спорить до посинения или марковкиного заговения. Но как-то нет повода особо пугаться, зная как нас "болтало" до этого по "дну" этой гребанной "кальдере" но в венеру мы не превратились. Один раз даже до снежка замерзли и все равно оттаяли. Хотя надо понимать что с тех пор много что поменялось (тектоника не та уже), то есть ландшафт кальдеры уже не тот и второй раз нам может так не повезти (хотя Солнце же препикает уже сильней!)

[Инопланетянин]

Сделай государство налоги другим образом, и вжух,
(кликните для показа/скрытия)

и нефтяная энергетика начнёт генерировать страшные убытки на инвестмент.

Вы тут проговорились. Упомянули, что традиционную энергетику можно задушить налогами, а не увеличить эффективность "зелёной". Именно так. Два примера уже есть в истории. В Австралии несколько лет назад были катастрофические отключения энергии именно после налогового удушения нормальной энергетики, сейчас Европа платит до посинения за резко подорожавший газ. Тоже в силу облома с ветряной энергетикой и искусственных препонов СП2. И вы на фоне всего этого будете тут разъяснять, что ветряки лучше? Ещё и на каких-то авторитетов ссылаетесь? Ярлыки навешиваете на несогласных? Ну о чём с вами спорить? Вы тут пропагандируете, в упор игнорируя реальность.

[Maki]

Однако, если смотреть очень большой масштаб времени - то действительно наблюдается постепенное вековое снижение концентрации СO2 в атмосфере. По видимому главная её причина - постепенное вековое затухание тектонической активности Земли. Т.е. тектонические процессы из-за постепенного охлаждения земных недр всё меньше и меньше выделяют CO2 в атмосферу. На эту вековую тенденцию накладываются периодические циклические изменения тектонической активности, которые и дают периоды высокого и низкого уровня СO2 в атмосфере на масштабе десятков миллионов лет.

Этот график, в изводе с Вики, я как раз и приводил ранее. Причины карбон-пермского углеродного провала мы все знаем: шло отложение углей. А дальше, несмотря на флуктуации, пошло продолжение "тренда".
Надо признаться, у меня имеется серьёзное непонимание одного из аспектов карбонатного цикла. Ну хорошо, Земля стареет, тектоника снижается. Но ведь это означает не только замедление эмиссии углерода, но и снижение его поглощения. Но мы с вами видим чёткую тенденцию к вымыванию углекислоты из оборота за обозримые миллиарды лет. Почему, как??

Я не верю, что у биосферы может быть какое-то целеполагание, но тем не менее забавное совпадение. И в геологическом масштабе времени на атмосферу и климат планеты это может повлиять очень сильно.

Изящно!
Тут можно лишь добавить, что климатические качели на умирающей, в сущности, планете, активизировали антропогенез. А получившаяся в итоге двуногая мартышка для сугреву взяла, да и раскопала карбоновые кладовые. И вернула углерод обратно в воздух. Да, удивительное, чудесное совпадение.

Сырье для производства стекла, керамики и цемента на планете Земля (в отличии от нефти, газа и угля) закончиться по сути не может. Кстати, для поддержания уровня концентрации CO2 ~750 ppm нужна не такая уж большая эмиссия. Всего масштаба 40 - 50 млн. тонн в пересчёте на углерод (при условии, что она будет продолжаться геологически долго, т.е. на масштабе времени более 300 тыс лет).

Ну, собственно, что и требовалось доказать.
Даже если наши сверхдальние потомки выжрут все углеводорды и метановые гидраты, им придётся использовать уран, торий, солнце и ветер, чтобы разлагать карбонаты и создавать "углеродный след" дабы не сдохнуть всепланетно от холода. Какая ирония, однако... ))

[alex_semenov]

Даже если наши сверхдальние потомки выжрут все углеводорды и метановые гидраты, им придётся использовать уран, торий, солнце и ветер, чтобы разлагать карбонаты и создавать "углеродный след" дабы не сдохнуть всепланетно от холода. Какая ирония, однако... ))

Пардон за оффтоп, но так может все же лучше вовремя выйти НАХРЕН из этой, гребанной, колыбели?!!!!

[Maki]

"Кальдера" описвает простую мысль, что если мы на ПЛОСКОМ дне кальдеры, то в принципе мы можем болтаться по нему как угодно. Безразлично (ну например углекислый газ растет и температура следует за ним, ничто не компенсирует). Но если мы слишком сильно отклонимся от центра кальдеры, мы "упремся" в стенки (включится некий механизм, который все это безобразие уберет и не даст нам превратиться в венеру с +500 С). И тогда чего сильно переживать?

Да ведь нет никакой "кальдеры"!
Есть совершенно безжалостные циклы Миланковича. И милый голубой шарик буквально завтра долбанётся в очередную климатическую дупу, подобная которой примерно 50.000 лет назад сгубила уникальный и по своему прекрасный коренной европейский человеческий вид.

Пардон за оффтоп, но так может все же лучше вовремя выйти НАХРЕН из этой, гребанной, колыбели?!!!!

Да это не оффтоп вовсе. Просто незачем и некуда. Правда. Самое лучшее место в Галактике - оно здесь. Его и надо любить, беречь и сохранять. ИМХО, конечно.

[sharp]

Да ведь нет никакой "кальдеры"!
Есть совершенно безжалостные циклы Миланковича.

А как одно другому противоречит? В кальдерной модели, циклы Миланковича - это перекатывания шарика внутри кальдеры.

[-Asket-]

Это картинка из старого журнала "Наука и Жизнь" за 1967. Навстречу 50-и летию Великого Октября.
Уже на пол века устарела. Но не думаю что с тех пор что-то сильно радикально изменилось в ЛЮБОЙ индустриальной экономике.

Это все для активно растущей экономики, и растущего населения, стремительно поглощающих в огромных объемах сталь и бетон. Общая масса вещества вовлекаемая в техносферу, особенно в форме средств производства и транспортной инфраструктуры, быстро росла, как сейчас в Китае. Если же задача состоит только в "поддержании штанов" и латании уже имеющегося, то самое "устойчивое развитие": "бежать со всех ног, чтобы только оставаться на месте", то все может быть и скромнее:
https://r-books.net/pc/pc_10_01.html
https://r-books.net/pc/pc_10_00.html

[Polnoch Ксю]

И вы на фоне всего этого будете тут разъяснять, что ветряки лучше?

А в чём проблема с ветряками-то? Я не вижу никаких проблем, всё с ними в порядке. Проблема есть только с аккумулирующими мощностями и перераспределением прерывистой генерации - это проблема дальнейшего ресёча в аккумуляцию энергии, и инженерная работа по правильной хитрой организации сети, маневрированию нагрузками итд.
С солнечной генерацией же ситуация хуже - EROIE наиболее совершенных и современных солнечных панелей с трудом дотягивается до пятёрки (ну в Сахаре будет больше, но в Сахаре в лучшем случае можно будет поставить заводы по производству водородных элементов). Однако всё же смысл развивать солнечные панели есть - если бы мы имели солнечную панель в качестве крыши каждого городского здания, это бы резко снизило альбедо городов (а, значит, и экстремальную жару, от которой города в последнее время частенько страдают), и решило бы некоторые проблемы прерывистой генерации, а так же упростило бы логистику распределения энергии.
В целом, похоже, производить солнечные панели используя энергию ветряков или атома вполне реально - EROIE хватает.

[Maki]

А как одно другому противоречит? В кальдерной модели, циклы Миланковича - это перекатывания шарика внутри кальдеры.

Нет, это не так.
"Кальдера", возможно, может описывать пиковые состояния циклов Миланковича. Такое, как сейчас, например. Мы на пике потепления. У нас то викинги оттаивают на Балтике, то вся Европа стучит зубами от холода. Шарик ещё болтается туда-сюда. Но срыв ведёт не к потеплению или похолоданию, как на исходных картинках у ув. alex_semenov, а обязательно в конкретный ледниковый ад.
И накачка атмосферы углекислотой тоже не создаёт "кальдеру" а прямо порождает восходящий тренд.
Но я могу и ошибаться, конечно.
 

[a_babich]

Пардон за оффтоп, но так может все же лучше вовремя выйти НАХРЕН из этой, гребанной, колыбели?!!!!

Что-то  мне  это напоминает ...

1)бабу-истеричку ... которой плохо ... но почему плохо - она не понимает ... поэтому она начинает разводиться с мужем ... у меня есть несколько  знакомых , кстати, которые через это прошли ... и, что интересно, потом некоторые пары воссоединились и живут нормально

2)наркомана ... в очень нехорошем состоянии ... , да, некоторые из них действительно "вышли" ... через окно

Да это не оффтоп вовсе. Просто незачем и некуда. Правда. Самое лучшее место в Галактике - оно здесь. Его и надо любить, беречь и сохранять. ИМХО, конечно.

Это не ваше ИМХО. Так оно и есть на самом деле.

И кстати,  "Двигатель для межзвёздных перелётов"  на почти 700 страницах это, возможно,  привет от Фрейда, то есть не осознанное желание   "выйти" отсюда

[alex_semenov]

А в чём проблема с ветряками-то?

Плотность энергии.



На высоте 50-100 метров это 100-200 ватт/м²
Кстати, солнечная постоянная с учетом ночи и облачности тоже где-то 150-300 ватт/м² (в космосе 1320 ватт/м²)

Энергия крайне разряженная. Даже без учета ее прерывистости.

Это все для активно растущей экономики, и растущего населения, стремительно поглощающих в огромных объемах сталь и бетон.

Не знаю.  Британия в 70-х. Вполне себе УСТОЯВШАЯСЯ индустриальная (была своя промышленность) нация. Так вот все равно на душу населения производилось в год 500 кг стали. Только дабы заменить то, что вышло из строя (Британия уже не росла). Из этого я и прикидывал что техносфера выросла в 1000 раз за индустриальную эпоху (в высоком средневековье на душу населения в год достаточно было 0.5 кг железа).
В любом случае отношение 2/3 - тепло 1/3 - электричесвто, по-моему будет сохраняться везде и всегда. В этом смысле любые преобразователи энергии на ТЕПЛОВЫХ процессах (старый-добрый паропанк) - рулит форева. А все что не так - нездраво.

Что-то  мне  это напоминает ...

Себя голубчик. Вам  - вас же. "Гляжусь в тебя как в зеркало... до головокружения!" (с)

Вы, Бабич и есть капризная баба. Я же тут просто пошутил. И шутка была в контексте вопроса выживания человечества на Земле в течении ДЛИТЕЛЬНОГО будущего.
Все эти рассуждения AlexAV (давно все тут друг друга знают и знают чем каждый дышит) сводятся к СВЕРХСТАБИЛЬНОМУ человечеству. Способному существовать тут исключительно на Земле миллионы лет.
Идея захватывающая. Даже фантастическая! Когда я ее впервые осознал (в контексте идеи пекулярнйой экспансии, где сближение звезд надо ждать 50 миллионов лет), меня удивила мысль, что для меня идея такой сверхстабильной планетарной цивилизации (которая наблюдает дрейф континентов в реальном времени!) еще более фантастическая, чем идея "привычной уже" космические кардашевские цивилизации захватывающие галактику!!! И сама сложность реализации идеи жить на Земле миллионы лет никуда с нее не уходя, заставила к этой версии будущего меня относиться с уважением (ну задача ведь недетская же! соизмеримая захвату галактики!!!).
И фраза касалась именно этого. Этой сложности. Мол, так зачем так долго то мучатся, держась за этот шарик (даже выполняя роль стабилизатора климата)? Вы себе представляете это будущее? Миллионы лет! И все в колыбели!!!

[Ulkolainen]

Моя картинка - это углекислота/температура. Или мы угандошиваем естественную энергетику, и срываемся в очередной цикл Миланковича, или жжём углеводороды, и едем в Эоцен.
А "кальдера" что описывает?

Границы системы с отрицательной обратной связью.  За ними (за порогом-"бортиком"), когда отклоняющее воздействие слишком велико, связь становится положительной, процесс отклонения от оптимума самоускоряющимся.

"Кальдера" описвает простую мысль, что если мы на ПЛОСКОМ дне кальдеры, то в принципе мы можем болтаться по нему как угодно. Безразлично (ну например углекислый газ растет и температура следует за ним, ничто не компенсирует). Но если мы слишком сильно отклонимся от центра кальдеры, мы "упремся" в стенки (включится некий механизм, который все это безобразие уберет и не даст нам превратиться в венеру с +500 С). И тогда чего сильно переживать?

Переживают о том, что же это за механизм такой и почему он нам до сих пор неведом.

Самое лучшее место в Галактике - оно здесь. Его и надо любить, беречь и сохранять.

Я вам не скажу за всю Одессу Галактику, но в CC таки да. Очень сильно изменившийся климат Земли останется до последнего более жизнепригодным для нас, чем климат Марса, не говоря уж об остальных альтернативных местах. 

[Maki]

Границы системы с отрицательной обратной связью.  За ними (за порогом-"бортиком"), когда отклоняющее воздействие слишком велико, связь становится положительной, процесс отклонения от оптимума самоускоряющимся.

Дык вотъ:

"Кальдера", возможно, может описывать пиковые состояния циклов Миланковича. Такое, как сейчас, например. Мы на пике потепления. У нас то викинги оттаивают на Балтике, то вся Европа стучит зубами от холода. Шарик ещё болтается туда-сюда. Но срыв ведёт не к потеплению или похолоданию, как на исходных картинках у ув. alex_semenov, а обязательно в конкретный ледниковый ад.

Я вам не скажу за всю Одессу Галактику, но в CC таки да. Очень сильно изменившийся климат Земли останется до последнего более жизнепригодным для нас, чем климат Марса, не говоря уж об остальных альтернативных местах.

И это ещё один стимул для нас думать не о кораблях, бороздящих просторы вселенной, а о простом климате и балансе углекислоты у нас, тут, дома.

[Проходящий Кот]

Так одно другому не мешает...