Как мы разрушили озоновый слой и что это значит для климата Земли? Интервью с Евгением Розановым

— Расскажите, пожалуйста, как началась ваша научная карьера и что привело вас к исследованиям озонового слоя и его влияния на климат Земли?

— Моя карьера началась с моделирования атмосферных процессов под научным руководством одного из крупнейших климатологов страны Игоря Леонидовича Кароля. Еще в 80-е годы прошлого века мы вместе с ним занимались двумерной моделью атмосферы. И благодаря научным связям профессора Кароля в Санкт-Петербург в 1993 году приехал Пол (Пауль) Крутцен, известнейший исследователь озонового слоя, будущий Нобелевский лауреат. Это был интереснейший обмен научными идеями, у нас были жаркие споры, и продолжились они для меня самым неожиданным образом: Пол пригласил меня поработать вместе в Институте Макса Планка. 

За время визита мы установили нашу тогда еще двумерную модель химии и переноса примесей и провели расчеты состояния озонового слоя во время последнего ледникового максимума. Результаты обсуждались не менее жарко, и Пол убедил меня, что двумерный подход недостаточен: он не учитывает атмосферные волны и динамические процессы переноса. Нам нужна была трехмерная модель, способная охватить всю сложность процессов, влияющих на климат. Я вдохновился этой идеей и вернулся в Россию, чтобы работать над трехмерным моделированием в своем институте (Главной геофизической обсерватории им. А. И. Воейкова. — прим.ред.). К сожалению, время было сложное, финансирование сократилось, и в определенный момент научные работы фактически остановились.

Передо мной встал выбор: либо уйти в бизнес, либо искать возможности продолжения работы за границей. Я попробовал себя в бизнесе, но это направление оказалось мне не по душе. Поэтому, когда пришло предложение из Университета Иллинойса поработать в группе профессора Майкла Шлезингера, я решил присоединиться к ним. Шлезингер был крупным климатологом и был знаком со многими звездами мировой науки, в том числе с Сюкуро Манабе, получившим недавно Нобелевскую премию, и Михаилом Ивановичем Будыко — выдающимся российским климатологом, о котором говорили, что он также заслуживал этой награды. Будыко обладал особым талантом, и в нашем кругу его очень уважали за способности чувствовать климатические процессы интуитивно.

Работа с трехмерной климатической моделью в группе профессора Шлезингера позволила учитывать влияние солнечной радиации, вулканических извержений и других ключевых факторов. Без озона в модели мы бы никогда не увидели, как влияют на климат солнечные и вулканические процессы. Эти исследования легли в основу моего будущего научного пути и укрепили меня в мысли, что детальное моделирование необходимо для понимания процессов, определяющих состояние климата Земли.

— Сами вы утверждаете, что ваш вклад в тот самый знаменитый доклад IPCC был скромным. Но все же, тем не менее, доклад получил Нобелевскую премию, а вы были его рецензентом. Расскажите о вашем участии в этом проекте и почему вы считаете этот доклад важным?

— Хотя я действительно присоединился на этапе рецензирования, работа над докладом оказалась для меня бесценным опытом. Пришлось вникнуть в тысячи страниц документации и обсуждать тончайшие научные аспекты с представителями разных дисциплин. Доклад IPCC 2007 года был крупной вехой, потому что именно в это время возникли крупные сомнения относительно потепления климата. Группа экспертов впервые обоснованно заявила, что потепление началось еще с 1970-х годов и что его, вероятнее всего, вызывает увеличение парниковых газов в атмосфере.

Работа над докладом стала уроком того, как важна в науке международная кооперация. Это был переломный момент: чтобы добиться доверия общества, необходима поддержка ученых со всех концов мира, представляющих разные университеты и специализации. Я научился обсуждать сложные темы, искать компромиссы и решения, которые удовлетворяли бы всех участников. В наши дни одиночные исследования становятся невозможными, и роль личности в науке — это роль организатора большого коллектива. Это понимание привело меня к участию в международных проектах, таких как проект Всемирной метеорологической организации по оценке разрушения озонового слоя, где я выступил одним из авторов.

— Как вы оцениваете вклад российской науки в международные научные проекты и программы, такие как Радиометрический центр в Давосе? Как бы вы описали различия в научных культурах России и Запада?

— Вклад российских ученых в международные исследования всегда был значительным. У нас огромное количество данных, отличные специалисты, широкие территориальные возможности для наблюдений. Например, одно из моих совместных исследований касалось влияния солнечной активности на климат, и я старался быть связующим звеном между российской и зарубежной наукой.

Что до различий, они, безусловно, существуют. За рубежом научное общение в большинстве областей более открытое и частое, чем в России. В Европе принято обращаться к коллегам, делиться идеями и результатами. У нас же долго в культуре научной работы ценился принцип «делать все самому», и это до сих пор заметно. Тем не менее мои коллеги, с которыми я работаю в России, идут навстречу этим изменениям, и мы стали гораздо ближе к международным стандартам взаимодействия.

Однако нынешняя геополитическая ситуация сильно затрудняет научное сотрудничество. Например, во многих европейских странах запрещено любое взаимодействие с российскими учеными, что, на мой взгляд, является серьезной ошибкой. Наука должна оставаться вне политики — таковы принципы, на которых стоит международное научное сообщество. На уровне личного общения ученые открыты и заинтересованы в совместной работе, и это важно сохранить, несмотря на давление со стороны политиков.

«Мы работаем с цифровым двойником планеты»

— Что произошло с проблемой озонового слоя? Раньше она была на слуху, а затем исчезла из поля зрения. Какова текущая ситуация?

— Проблема озонового слоя никуда не исчезла, но произошли некоторые положительные изменения. Озон долго считался стабильной частью атмосферы, но начиная с 1980-х годов его содержание стало стремительно снижаться, особенно после открытия озоновой дыры над Антарктидой в 1985 году. Это было серьезной угрозой, поскольку озон защищает нас от ультрафиолетового солнечного излучения, избыточное воздействие которого может вызывать рак кожи и проблемы с глазами.

Общество консолидировалось для решения этой проблемы, и был принят Монреальский протокол, ограничивающий производство фреонов — веществ, разрушающих озон. Озоновый слой начал восстанавливаться, и к 2000-м годам стабилизация достигла заметного уровня. Но говорить о полном восстановлении пока рано. К тому же мы обнаружили рост выбросов фреона-11, который, по данным некоторых отчетов, не производится. Это означает, что мы должны постоянно наблюдать за  озоновым слоем, чтобы не допустить его необратимых изменений.

Однако с тех пор экологическую повестку захватили вопросы потепления климата. Глобальное потепление стало основной темой, и озоновый слой частично отошел на второй план.

— Каковы основные проблемы и вызовы в моделировании озонового слоя и его влияния на климат?

— В моделировании озона остается ряд нерешенных вопросов. Например, почему концентрация озона в тропических и умеренных широтах продолжает снижаться в нижней стратосфере? Есть гипотеза, что йодсодержащие вещества, образующиеся в верхних слоях океана, разрушают озон, но это требует доказательств. Также на озон влияет увеличение числа ракетных космических запусков, которые  выбрасывают в атмосферу вещества, разрушающие озон. В будущем возможно достижение «сингулярности», когда количество запусков превысит разумные пределы.

Кроме того, воздействие лесных пожаров также требует изучения. Недавние пожары в Австралии, Калифорнии привели к углублению озоновой дыры, но пока мы не можем точно сказать, насколько пожары влияют на озоновый слой в целом. И наконец, изменение климата  как такового требует инновационных подходов. Например, есть предложения выбрасывать серосодержащие примеси в стратосферу, чтобы охладить климат, но мы знаем, что такие примеси могут разрушить озон. Важно найти компромисс между охлаждением климата и защитой озонового слоя, чтобы не вызвать новых проблем.

— На региональном уровне как изменения в озоновом слое могут повлиять на климат?

— Озон оказывает большое влияние на региональный климат, особенно в зимний период. Например, увеличение активности Солнца приводит к увеличению озона и температуры в тропической стратосфере, что усиливает полярный вихрь и приводит к потеплению в северных регионах Европы и Сибири. Уменьшение озона ослабляет вихрь, делая погоду менее предсказуемой и увеличивая вероятность экстремальных холодов.

Сегодня ученые продолжают отслеживать изменения в озоновом слое и анализировать их влияние на климат, используя сложные модели и современные технологии. Озоновый слой остается важной темой в климатологии, и нам предстоит еще многое узнать о его влиянии на жизнь на Земле.

— Давайте поговорим о климатических моделях. Как ваша работающая климатическая модель может помочь в прогнозировании и смягчении последствий изменения климата?

— Как известно, предел предсказуемости в метеорологии составляет около недели, но я занимаюсь климатом, а не погодой. Скептики говорят: если вы не можете предсказать погоду, как же вы сможете предсказать изменения климата? Это разные вещи. Климат — это усредненная погода за 30 лет. Мы провели «историческое сравнение» модели начиная с 1960-го по 2020 год и оценили, как она воспроизводит изменения климата за это время, сравнив с наблюдениями. Согласование оказалось приличным. Однако внутренняя изменчивость остается, так как модели основаны на уравнениях Навье—Стокса, которые содержат внутреннюю изменчивость. Мы используем ансамблевый подход: генерируем набор моделей, а затем усредняем результаты. Чем больше членов ансамбля, тем выше точность прогноза.

Наша модель (Лаборатории исследований озонового слоя и верхней атмосферы СпбГУ. — прим.ред.) представляет собой «цифровой двойник Земли». Она учитывает океан, растительность, облачность, осадки, химию атмосферы, озон и различные примеси. Это огромная работа, и действительно, для модели требуется большое количество данных.

«Для ученого важно быть открытым для новых знаний»

— Есть мнение, что изменение климата и изменение среды существуют. Скептики говорят, что это большие процессы, и антропогенный фактор здесь ни при чем. Насколько мы уверены во влиянии антропогенного фактора?

— Мы уверены на 100%. То, что происходит сейчас, происходит с беспрецедентной скоростью. Мы это знаем благодаря палеоданным и геологическим исследованиям, которые показывают температуру Земли за миллионы лет. Такой быстрый рост температуры никогда не наблюдался. Например, уровень углекислого газа в атмосфере в прошлом был около 200 частей на миллион, тогда как сейчас он составляет 500–600. Скорость его роста поразительна. Я как специалист по моделированию вижу это в своих расчетах. 

Если мы выбрасываем углекислый газ, он блокирует инфракрасное излучение, и планета нагревается. Это физика. Конечно, есть и другие параметры, такие как наклон орбиты Земли (видимо, имеется в виду наклон оси вращения Земли — угол между плоскостями экватора небесного тела и его орбиты, равный 23,44°. — прим.ред.), но они действуют в масштабах тысячелетий. Мы же наблюдаем эти изменения за десятилетия начиная с 1970 года. Последний отчет IPCC однозначно подтверждает, что наблюдаемые изменения — следствие антропогенной деятельности и могут быть смоделированы.

— Для России это тоже большая проблема. Какие полезные инициативы, по вашему мнению, сейчас реализуются, и на что еще стоит направить усилия?

— Это действительно сложный вопрос. Недавно была сформулирована Климатическая доктрина, и государство вкладывает огромные средства в проекты, связанные с мониторингом парниковых газов и климатических параметров. Это первоочередная задача — понимание происходящих изменений. Также уделяется большое внимание декарбонизации экономики, правительство поддерживает меры, направленные на достижение отрицательного баланса эмиссии и поглощения углекислого газа. 

Однако этот процесс движется очень медленно. Заявлено, что полная декарбонизация должна быть достигнута к 2050 году, но боюсь, это может оказаться поздно. Если мы пройдем точку невозврата, то вернуть систему в невозмущенное состояние будет сложно. Я хотел бы видеть больше инвестиций не только в мониторинг, но и в активные меры. Например, сейчас развиваются направления, связанные с природообразными решениями, когда акцент делается на высадку деревьев и изменение структуры растительности, а также создаются карбоновые полигоны по всей стране.

— Вы упомянули карбоновые полигоны. Что это такое и какую роль они могут сыграть?

— Карбоновые полигоны —– это места, где проводятся эксперименты по исследованию  циклов углекислого газа. Они могут включать оценку влияния высадки деревьев и восстановления экосистем. Такой подход позволяет не только бороться с изменением климата, но и восстанавливать биоразнообразие. Я лично занимаюсь моделированием влияния стратосферного аэрозоля на климатическую систему. Например, после извержения вулкана Пинатубо в 1993 году температура глобально упала на 0,2 градуса. Если мы начнем выбрасывать в стратосферу определенные вещества, такие как SO₂ или CaCO₃, менее опасные для озонового слоя, это может временно замедлить процессы потепления  климата.

Но я считаю, что главное сейчас — удаление CO₂ из атмосферы. Технологии уже существуют, хотя и стоят дорого, но они развиваются. Нужно выиграть время, чтобы не пройти точку невозврата и дать возможность ученым разработать эффективные методы удаления углекислого газа из воздуха. Я пытался донести эту точку зрения, но она пока не находит отклика у широкой аудитории политиков. В США на это выделяются сотни миллионов долларов, но в России такие инициативы не поддерживаются. В прошлом я подавал проекты в некоторые научные фонды, но получил отказ, так как сказали, что парниковое потепление не является проблемой. Я этого не понимаю!

— Какие направления в изучении озонового слоя и верхних слоев атмосферы вам кажутся наиболее перспективными?

— Для озона ключевыми проблемами являются изучение влияния пусков космических ракет  и возможных мер по модификации климата. Также необходимо понять, что происходит с озоном в нижней стратосфере  тропиков и средних широт. На эти вопросы пока нет ясного ответа. Мы в моей группе опубликовали статью, которая показала, что снижение уровня озона в этих слоях наблюдается в данных измерений, но модели этого не воспроизводят. Так что нам еще предстоит искать причины и вносить корректировки в наши модели.

— Почему тема изменения климата стала политически ангажированной? Как можно вернуть дискуссию в более конструктивное русло?

— Проблема в том, что экология сама по себе не вызывает споров, но когда дело доходит до экономических аспектов, начинаются противоречия. Если «зеленые» предлагают закрыть угольные станции, это вызывает серьезные недовольства, так как это приведет к экономическому кризису. Нужно организовывать публичные дискуссии и убеждать людей, что проблема существует и связана с нашей деятельностью. 

— Если бы нашлись технологические решения, такие как улавливание углекислого газа и его переработка, это помогло бы смягчить многие споры. У всех разные идеи, разные благие намерения, все мечтают сделать что-то лучше. А моя работа  — следить за озоновым слоем! И это правильно, каждый должен заниматься своим делом.

— Какие советы вы бы дали студентам и школьникам, которые хотят стать учеными в области изменения климата?

— Вы знаете, важно расширять свой кругозор. Мы уже в нашей беседе показали, насколько многослойна проблем изменения климата. Так что я бы посоветовал учить не только физику и математику, но и географию, и биологию. Когда я работал с Полом Крутценом, меня постоянно изумляло, какие журналы у него лежали на столе и полках, это были самые разнообразные темы: не только по климатологии, но и по медицине, философии, истории. Если хочешь преуспеть в науке, а не остаться на уровне лаборанта, нужно быть открытым к новым знаниям!

_{Опубликовано при поддержке гранта Минобрнауки России в рамках федерального проекта «Популяризация науки и технологий» № 075-15-2024-571.}