сотрудник
сотрудник
сотрудник
аспирант
ВАК 25.00.30 Метеорология, климатология, агрометеорология
ВАК 25.00.32 Геодезия
ВАК 25.00.33 Картография
УДК 63 Сельское хозяйство. Лесное хозяйство. Охота. Рыбное хозяйство
ГРНТИ 68.01 Общие вопросы сельского хозяйства
В научной статье приводится анализ данных по динамике изменения концентрации углекислого газа в атмосфере Земли, его связь с повышением средней температуры поверхности Земли и дальнейшие мероприятия связанные с декарбонизацией промышленности. При анализе теоретических материалов было выявлено, что концентрация углекислого газа в атмосфере Земли выросла с 270 до 419 частиц на миллион (ppm), что в конечном счете привело к росту температуры на планете на 1,10С за прошедшие 150 лет. При сохранении нынешних темпов роста концентрации парниковых газов в атмосфере рост средней глобальной температуры может превысит 40С, что будет иметь катастрофические последствия. По объему выбросов CO2 Китай находится на первом месте в мире (28,8% от совокупного объема выбросов в мире), второе место занимает США (14,5%). Далее располагаются Европейский союз (9,7%), Индия (7,3%), Россия (4,5%) и Япония (3,3%) и т.д. Для удержания роста средней температуры в пределах 1,5 °C доля возобновляемых источников энергии в выработке электроэнергии должна возрасти в 2050 г. как минимум до 70-85 процентов. При этом доля природного газа при условии использования технологий улавливания и хранения СО2 снизится до 8% (от 3 до 11% по разным сценариям), тогда как доля угля уменьшится практически до 0% (0-2%)
углерод, декарбонизация, Парижское соглашение, температура Земли, парниковые газы, глобальное потепление
Введение. Атмосферный воздух – это смесь из различных газов, и углекислого газа в нём 0,032 %. Кроме того, жизнь на Земле основана на углероде, ведь именно он непрерывно мигрирует между атмосферой, мировым океаном, почвой и населяющей её живыми организмами. Часть углерода изымается из атмосферы растениями в ходе процесса фотосинтеза и депонируется (запасается) в процессе их жизнедеятельности в стволе, ветвях и иной биомассе.
В ходе развития Земли огромные объёмы углерода были депонированы природой и надёжно упрятаны в земных недрах в виде ископаемого топлива.
Конечно, это возможно лишь при соблюдении ряда требований для успешной карбонизации, в частности, когда гниющий растительный материал накапливается быстрее, чем происходит его разложение [1].
Сейчас процесс карбонизации существенно замедлился из-за отсутствия на Земле огромных болот, гигантских папоротников и появления грибов, а также в результате деятельности человека [2].
Именно с деятельностью человека по изъятию и сжиганию углеродного и углеводородного топлива связывают рост средней глобальной температуры: при сжигании топлива кроме тепла выделяются продукты горения, в частности угарный и углекислый газы.
Помимо этого, из толщи пород выделяется метан (CH4) и оксид азота (N2O). Они поглощают и переизлучают инфракрасное излучение, которое разогревает Землю. А в силу уменьшения площади лесов и всё увеличивающегося потребления человеком ископаемого топлива, способность природы депонировать углерод снизилась, что приводит к росту концентрации углекислого газа в атмосфере и разогревает планету.
Результаты исследований. Из-за нарастающего потребления ископаемого топлива и уничтожения лесов с начала индустриальной революции середины XIX века в атмосфере выросла концентрация углекислого газа на 55 процентов (270 частиц на миллион (ppm) и в настоящее время составляет 419 частиц на миллион (ppm).
Палеоклиматические исследования показали, что такого уровня не бывало в течение последних 400 тыс. лет, а возможно, и 2 млн лет.
Согласно данным Международной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК), главным фактором климатических изменений за последние десятилетия считается увеличение в атмосфере доли парниковых газов (СО2, CH4, N2O, SF6, F-газы) за счет изменения химического ее состава. По последним данным МГЭИК за последние 150 лет увеличился температурный рост и на данный момент рост температуры на планете составляет 1,1°С.
За счет потребления ископаемого топлива сильно изменились (в сторону увеличения) выбросы СО2. Так, сжигание угля в 1850 г. давало лишь около 200 млн т СО2, тогда как в 2018 г. выбросы от потребления современных традиционных энергоносителей достигли 34,5 млрд т СО2 в год (уголь – 15 млрд т СО2, нефть и нефтепродукты – 12 млрд т, газ – 7,5 млрд т). Плюс к этому, большая «работа» была проделана и в лесном хозяйстве. Так, в XX веке было уничтожено 50 процентов территории лесов планеты, а нынешние темпы сведения лесов превышают 1,4 млн км2 за десятилетие.
К сожалению, нет ни одного прогноза на ближайшие сто лет, показывающего, что климат может «стабилизироваться» и среднегодовая температура на планете вернется на привычные для человека и экосистем уровни (рис. 1).
Наблюдаемый темп роста температуры поверхности Земли в 60 раз превышает скорость потепления, которая имела место в конце последнего ледникового периода, и является беспрецедентным в истории Земли.
В России в среднем теплеет в 2,5 раза быстрее, Арктической зоне – в 4-6 раз быстрее, чем в среднем в мире.
При сохранении нынешних темпов роста концентрации парниковых газов в атмосфере изменение климата может выйти из-под контроля.
В этом случае рост средней глобальной температуры превысит 4 0С, что будет иметь катастрофические последствия (рис. 2).
Из ежегодного отчета «BP Statistical Review of World Energy», показывающего наиболее актуальные данные в страновом разрезе по объемам выбросов углекислого газа, видно, что произошло увеличение совокупного объема выбросов СО2 на 1,1 процент и на 2019 г. достигает 34,2 млрд тонн.
Наибольший вклад в увеличение объема выбросов внесли развивающиеся экономики (+2,4%), в то время как страны Европейского союза (с учетом Великобритании) сократили выбросы на 3,9%.
В 2019 году Китай остался на первом месте в мире по объему выбросов CO2 (28,8% от совокупного объема выбросов в мире), второе место традиционно занимают США (14,5%). Далее располагаются Европейский союз (9,7%), Индия (7,3%), Россия (4,5%) и Япония (3,3%). На долю стран ОЭСР (за исключением США и Японии) приходилось 17,3% выбросов, а на развивающиеся страны (за исключением Китая, Индии и России) – 24,3 процента (рис. 3).
В России на протяжении последних десятилетий структура выбросов оставалась относительно стабильной по секторам. Основным источником большей части выбросов парниковых газов в РФ, несмотря на снижение (-1,7 п.п. по сравнению с 1990 годом), остается энергетический сектор, где в 2018 г. доля выбросов составила 78,9% от совокупного объема выбросов. Также снижение наблюдается и в сельскохозяйственном секторе: удельный вес выбросов в совокупном объеме выбросов в 2018 году составил 5,7% (-3,0 п.п. по сравнению с 1990 годом)), а от промышленности – 11,0% (+2,1 п.п.) [5, 6].
Общее снижение (в 1990-2017 годы составило 31,8%) и увеличение (в 2018 году на 3,1%) объема выбросов парниковых газов от энергетического сектора обусловлено в первую очередь, добычей, первичной переработкой, транспортировкой и использованием природного топлива, а также продуктов его переработки. В составе выбросов преобладает CO2 – на него в 2018 году приходилось 85,7% всех выбросов по сектору. Вклады CH4 и N2O составили 14,0% и 0,3% соответственно [7].
Для регулирования выброса парниковых газов было принято Парижское соглашение. По данному соглашению перед мировой экономикой стоит беспрецедентная задача – сокращение выбросов углерода практически до нуля [8].
Взяв на себя крайне жесткие климатические обязательства, Евросоюз и другие страны не хотят допустить ухудшения конкурентных позиций своих предприятий, которые обязаны платить за выбросы углерода. Поэтому широко обсуждается введение углеродного налога на импорт в ЕС ископаемого топлива и карбоноемких продуктов (сталь, алюминий, азотные удобрения и др.) [9, 10].
Но этот шаг не может не вызывать крайнюю озабоченность у стран-экспортеров, в том числе и у России. Углеродный след (embedded carbon) экспорта из России в ЕС составляет более 1 млрд т СО2 в год. Это приведет, при нынешних ценах отчисления по налогу, к увеличению отчислений, которые могут превысить 30 млрд долларов, что составляет около 8 % всего экспорта из России в 2020 году [11].
В связи с этим, глобальная декарбонизация, т.е. переход в глобальном масштабе к низкоуглеродному развитию, является ответом на глобальное изменение климата, вызванное антропогенными выбросами в атмосферу парниковых газов, которая позволит минимизировать наносимый ими ущерб за счет сокращения, а в идеале исключения этих выбросов, тем самым смягчая (затормаживая) климатические изменения.
Девять стран мира: США, Канада, Мексика, Германия, Франция, Великобритания, Чехия, Украина и Бенин представили долгосрочные стратегии низкоуглеродного развития на период до середины XXI века. Так, по представленным документам видно, что в США и Канаде к 2050 г. планируется сократить выбросы парниковых газов по сравнению с 2005 г. на 80 процентов, Франция – на 75% относительно 1990 г., Великобритания – на 80% относительно 1990 г., Германия – на 80-95% относительно 1990 года. Но некоторые страны пошли дальше и долгосрочные климатические цели закрепили в национальном законодательстве. Так, климатически нейтральной к 2030 г. по закону должна стать Норвегия, Швеция и Голландия – к 2045 г., Новая Зеландия – к 2050 г. [12, 13]
Специалисты Стэндфордского университета разработали модель перевода 139 стран мира на ВИЭ к 2050 г. По их расчетам, до 80 процентов электроэнергии к 2030 г. эти страны смогут получать за счет возобновляемых источников энергии, такие как ветровые и наземные солнечные электростанции, дающие основную часть энергии. На втором месте – солнечные панели на крышах домов.
Также для уменьшения выбросов парниковых газов в странах Европейского союза (ЕС) были разработаны и установлены нормативы на выбросы ПГ для разных типов транспортных средств. При этом, ответственность за их соблюдение возложена на производителей транспортных средств. Кроме всего прочего, страны ставят задачу перевода транспорта на электродвигатели и водородное топливо, что позволит свести выбросы парниковых газов практически к нулю. Так, Норвегия предполагает ввести запрет на продажу новых автомобилей с двигателями внутреннего сгорания (ДВС) с 2025 г., Индия и Германия – с 2030 г., Франция и Великобритания – с 2040 г., Китай и Нидерланды – не позднее 2050 г. [14]
Также несколько американских штатов приняли решение ввести не позднее 2050 г. запрет на продажу и использование автомобилей с ДВС. А главы ряда крупных городов, таких, как Барселона, Ванкувер, Гейдельберг, Кейптаун, Кито, Копенгаген, Лондон, Лос-Анджелес, Мехико, Милан, Окленд, Париж, Рим и Сиэтл, для расширения использования низкоуглеродных видов общественного и личного транспорта и создания зон, полных свободных от автомобилей подписали декларацию «Улицы без ископаемого топлива» (Fossil-Fuel-Free Streets Declaration).
Все это привело к увеличению продажи электромобилей в мире и в 2017 г впервые превысили 1 млн штук. Рост по сравнению с прошлым годом составил 57%. Основным покупателем является Китай (более половины электромобилей было продано в Китае).
Доля выбросов парниковых газов, приходящаяся на сельское хозяйство, составляет сегодня, приблизительно, 13 %, что является значительным показателем от общего количества [15, 16].
По ожиданиям, сельскохозяйственные выбросы в атмосферу увеличатся в связи с растущим спросом на продовольственные продукты, топливо, волокно, и другие материалы, поставляемые сельским хозяйством. При этом, новые технологии и сельскохозяйственные практики, связаны обещанием сокращать выбросы ПГ с/х сектора.
Заключение. Глобальная декарбонизация, т.е. переход в глобальном масштабе к низкоуглеродному развитию, является ответом на глобальное изменение климата, вызванное антропогенными выбросами в атмосферу парниковых газов. Целью данных мероприятий является сокращение, а в идеале исключение антропогенных выбросов в атмосферу, что в дальнейшем приведет к смягчению климатических изменений, а также даст возможность минимизировать наносимый ими ущерб.
Реализация этой цели окажет глубокое влияние на экономику мира и России. Изменения затронут энергетический сектор, транспорт, строительство, промышленность и сельское хозяйство. А также будут ужесточены требования к земле- и лесопользованию.
В конечном итоге, декарбонизация, то есть переход к масштабному низкоуглеродному развитию, приведет к повышению использования возобновляемых и других зеленых источников энергии, снижению спроса на ископаемое органическое топливо, что поможет минимизировать антропогенные выбросы в атмосферу парниковых газов.
1. Технологии для смягчения последствий изменения климата. Сельскохозяйственный сектор Авторы: Д. С. Апрети (D.C. Uprety), Субаш Дхар (Subash Dhar), Донг Хонгмин(Dong Hongmin), БрюсА. Кимбал (Bruce A. Kimball), Амит Гарг (Amit Garg), Джикиша Ападхиэй (Jigeesha Upadhyay). Август 2012. - 166 с.
2. Сафонов Г. В. Декарбонизация мировой экономики и Россия // Нефтегазовая вертикаль. 2020. №21-22. С. 66-70.
3. Юлкин М.А. Глобальная декарбонизация и ее влияние на экономику России. М.: АНО «Центр экологических инвестиций», 2018. 23 с.
4. Бюллетень о текущих тенденциях Российской экономики. Экология и экономика: тенденция к декарбонизации. Выпуск № 66, октябрь 2020.М.: Аналитический центр при правительстве РФ. 18 с.
5. Битва за климат: карбоновое земледелие как ставка России : экспертный доклад / А. Ю. Иванов, Н. Д. Дурманов, М. П. Орлов [и др.]. - Москва : Национальный исследовательский университет "Высшая школа экономики", 2021. - 120 с.
6. Развитие ВИЭ в России: потенциал и практические шаги / В.Х. Бердин, В.Ю. Поташников, А.О. Кокорин и др. // Экономическая политика. 2020. Т. 15. №2. С. 106-135.
7. Тарко А. М. Можем ли мы затормозить глобальное потепление? // Россия в окружающем мире. 2008. № 11. С. 17-43.
8. Ровинская, Т. Л. Выход США из Парижского соглашения по климату и его возможные последствия // Мировая экономика и международные отношения. 2020. Т. 64. № 4. С. 106-118. doihttps://doi.org/10.20542/0131-2227-2020-64-4-106-118.
9. J Kejun J. La révolution de la Chine en énergie renouvelable [Электронный ресурс]: Project syndicate. 2017. URL: https://www.projectsyndicate.org/commentary/china-renewable-energy-revolution-by-jiang-kejun-andjonathan-woetzel-2017-08/french (дата обращения 15.10. 2021).
10. Les conséquences économiques du changement climatique. [Электронный ресурс]: Oecd-ilibrary. URL: http://dx.doi.org/10.1787/9789264261082-fr (дата обращения 15.10. 2021).
11. Соколова А., Степанов И. Климатическая повестка 2030: Итоги климатической конференции в Париже 2015 г. Обзор обязательств стран-участников. [Электронный ресурс]: Российский совет по международным делам. URL: http://russiancouncil.ru/climate2030 (дата обращения 15.10. 2021).
12. Turner A. La Chine bientôt championne de l’économie verte? [Электронный ресурс]: Alternatives écon. - P., 2018. URL: https://www.alternatives-economiques.fr/adairturner/chine-bientot-championne-de-leconomie-verte/00082607 (дата обращения 15.10. 2021).
13. Риски реализации Парижского климатического соглашения для экономики и национальной безопасности России: Аналитический доклад. [Электронный ресурс]: Институт проблем естественных монополий, 2016. - 114 с. - URL: http://ipem.ru/files/files/other/doklad_riski_reali zacii_parizhskogo_klimaticheskogo_soglasheniya_dlya_ekonomiki_i_nacionalnoy _bezopasnosti_rossii.pdf (дата обращения 15.10. 2021).
14. Olivier J.G.J. 2017), Trends in global CO2 and total greenhouse gas emissions: 2017 report. [Электронный ресурс]: PBL Netherlands Environmental Assessment Agency, The Hague. URL: https://www.pbl.nl/sites/default/files/downloads/pbl-2017-trends-in-global-co2-and-total-greenhouse-gas-emissons-2017-report_2674.pdf (дата обращения 15.10. 2021).
15. Трофимов Н.В., Сулейманов С.Р., Сочнева С.В., Логинов Н.А. Адаптивно-ландшафтная система земледелия - основа рационального использования земель Республики Татарстан // Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2018. Т. 13. № 1(48). С. 69-73. - doihttps://doi.org/10.12737/article_5afc00e8a50138.25740490.
16. Сулейманов С. Р. Логинов Н.А. Перспектива использования дистанционного зондирования земли и БПЛА в сельском хозяйстве Татарстана // Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2017. Т. 12. № 4(46). С. 17-19. doihttps://doi.org/10.12737/article_5a5f046a864615.07130597.
