Сегодня большинство ученых и политиков по всему миру признали, что потепление климата планеты вызвано промышленными выбросами парниковых газов, главным образом увеличением концентрации углекислого газа СО2 в атмосфере. Он образуется при сжигании природных углеводородов - нефти, угля и природного газа.

В доиндустриальную эпоху, к которой авторы исследований относят период истории до 1750 года, средняя температура климата Земли составляла 14 градусов Цельсия. К сегодняшнему дню она поднялась более чем на полградуса, в то время как концентрация СО2 в атмосфере за этот же период увеличилась с 275 миллионных долей объема (parts per million - ppm) до 387.

Несмотря на то, что многие страны начали бороться с опасными парниковыми выбросами в атмосферу в последние годы, до сих пор никому не удалось определить, какая именно предельно допустимая концентрация СО2 в атмосфере является безопасной для сохранения климата, насколько необходимо сократить мировые промышленные выбросы парниковых газов, и как снижение выбросов отразится на климате - придет ли его температура в равновесие, или начнет снижаться.

Более того, ученые не знают точно, какое именно повышение температуры климата планеты - на 1, 2 или 3 градуса Цельсия - станет катастрофой для природных экосистем и человеческой цивилизации. Уже сегодня оно приводит к исчезновению некоторых видов животных и растений, усилению разрушительных тропических ураганов, наводнениям и истощению природных запасов пресной воды.

В связи с этим многие страны мира приняли декларацию, согласно которой будут принимать меры по снижению парниковых выбросов и недопущению потепления климата более чем на 2 градуса Цельсия по сравнению с допромышленным периодом развития человечества, приняв эту величину "условно безопасной".

При этом ученым неизвестно, позволит ли этого добиться снижение выбросов СО2 на 80% к 2050 году, о котором заявил президент США Барак Обама, и можно ли просто следить за атмосферной концентрацией СО2 и держать ее ниже 350 - 450 ppm, как советуют некоторые эксперты.

Группы исследователей, руководимые учеными из Оксфордского университета в Великобритании Майлзом Алленом (Myles Allen) и Николаем Мейнсхаузеном (Nicolai Meinshausen), попытались определить, как именно можно сохранить температуру климата Земли.

В своей работе Мейнсхаусен с коллегами использовал подход, в рамках которого ученые учли вероятность того или иного изменения климата планеты в зависимости от содержания в атмосфере определенного количества парниковых газов, а так же неопределенности в механизме циркуляции углерода в природе, детали которого продолжают исследоваться. Эта циркуляция включает выброс СО2 в атмосферу в ходе природной вулканической активности и промышленной деятельности человека, а так же его поглощение растениями и оседание в виде минералов на суше и дне океанов и морей.

В рамках этой модели группа Мейнсхаузена сравнила большое количество сценариев выбросов различных парниковых газов в атмосферу и попыталась определить, какой из этих сценариев наиболее вероятно позволит человечеству удержать потепление климата в рамках двух градусов Цельсия.

Оказалось, что максимальная температура, которой достигнет наш климат к 2100 году, наиболее надежно описывается общим количеством выбросов СО2 в атмосферу за всю историю человечества, а не их ежегодными объемами или концентрацией углекислого газа.

Чтобы удержаться в установленных рамках температуры климата с вероятностью 75%, человечеству необходимо за период с 2009 по 2050 годы выбросить в атмосферу не более 700 гигатонн (700 миллиардов тонн) СО2, выброс же 1100 гигатонн за этот же период уменьшит эту вероятность до 50%. Эти цифры в четыре раза меньше запасов углерода в разведанных хранилищах нефти, газа и угля. При этом за минувший год было выброшено чуть более 33 гигатонн СО2, а потому, лимит выбросов, если их резко не сократить, может быть исчерпан уже через 20 лет.

Работа Аллена и его коллег построена по несколько иному принципу - ученые варьировали параметры похожей вероятностной модели, подстраивая результат моделирования под уже наблюдающиеся изменения в климате планеты. Эти изменения достоверно зафиксированы с 1900 года. В своей работе ученые построили гораздо более продолжительные сценарии изменения климата планеты в зависимости от объема парниковых выбросов - до середины третьего тысячелетия.

Как и в случае Мейнсхаузена, их работа показала наибольшую зависимость температуры климата от общего объема СО2, выброшенного в атмосферу. При этом до 2500 года человечество может выбросить, согласно Аллену, не более 1700 гигатонн СО2, чтобы потепление климата не превысило 2 градуса Цельсия. Эта цифра примерно согласуется с выкладками группы Мейнсхаузена.

Авторы признают, что сделать точные прогнозы их работы пока не позволяют, однако могут помочь политикам и общественным деятелям, предлагающим новые природоохранные законы.