Ограничения Киотского протокола и устойчивость биосферы Текст научной статьи по специальности «Экономика и бизнес»

ОГРАНИЧЕНИЯ КИОТСКОГО ПРОТОКОЛА И УСТОЙЧИВОСТЬ БИОСФЕРЫ*

1 2 А.И. Курбатова , А.М. Тарко

Экологический факультет Российский университет дружбы народов Подольское ш., 8/5, Москва, Россия, 113093

Вычислительный центр им. А.А. Дородницына РАН ул. Вавилова, 40, Москва, Россия, 119333

В статье рассмотрена взаимосвязь Киотского протокола и возможности устойчивого развития биосферы.

Ключевые слова: Киотский Протокол, ограничения Киотского Протокола, устойчивое развитие биосферы.

Согласно Киотскому протоколу к Рамочной конвенции ООН об изменении климата [1] страны к 2010 г. должны уменьшить выбросы парниковых газов в атмосферу до уровня на 5% ниже индустриальных выбросов СО2 в 1990 г. Выбросы стран, участвовавших в подписании протокола, в 1990 г. составляли около 61% всех выбросов СО2. Рассмотрим, какой эффект могут дать различные ограничения, приводящие к уменьшению выбросов СО2.

На рис. 1 представлены результаты расчетов динамики биосферы в 1860— 2100 гг. Рассматривались следующие сценарии.

Реализованный базовый сценарий антропогенных воздействий (на рисунке — «Нет ограничения выбросов»).

Базовый сценарий, но начиная с 2010 г. вырубка лесов и эрозия почв прекращаются («Прекращение вырубки и эрозии»).

Базовый сценарий, но начиная с 2010 г. страны выполняют Киотский протокол за исключением США («Киото протокол при неучастии США»).

Базовый сценарий, но начиная с 2010 г. страны выполняют Киотский протокол за исключением США, при этом страны ЕС к 2020 г. приводят свои выбросы до значений на 20% меньше уровня 1990 г. («Киото и ЕС при неучастии США»).

Базовый сценарий, но начиная с 2010 г. страны выполняют Киотский протокол («Киото протокол выполняется»).

Базовый сценарий, но начиная с 2010 г. страны выполняют Киотский протокол, а страны ЕС к 2020 г. приводят свои выбросы до значений на 20% меньше уровня 1990 г. («Киото протокол и ЕС выполняются»).

Базовый сценарий, но начиная с 2010 г. все страны мира выполняют Рамочную конвенцию о стабилизации климата (сокращают выбросы до величины на 5% меньше, чем в 1990 г.) («Все страны выполняют Конвенцию»).

* Работа выполнена при поддержке РФФИ (грант 11-01-00575).

Базовый сценарий, но начиная с 2010 г. все страны мира выполняют Рамочную конвенцию о стабилизации климата и все страны, включая страны ЕС, начиная с 2020 г. приводят свои выбросы до значений на 20% меньше уровня 1990 г. («Все страны выполняют Конвенцию и ЕС»).

2.4

2.2 -

2 -

1.8 -

1.6 -

1.4 -

1.2 -

1

Нет ограничения выбросов Прекращение вырубки и эрозии Киото протокол при неучастии США Киото и ЕС при неучастии США Киото протокол выполняется Киото протокол и ЕС выполняются Все страны выполняют Конвенцию Все страны выполняют Конвенцию и ЕС

2000 2010 2020 2030 2040 2050 2060 2070 2080 2090 2100 Рис. 1. Расчет различных сценариев уменьшения выбросов СО2 в атмосферу.

По вертикальной оси изображено относительное количество СО2 в атмосфере (по отношению к 1860 г.)

Действие ограничений величины выбросов дает следующие результаты замедлений роста СО2.

1. Если Киотский протокол будет выполняться всеми участвующими в нем странами, то это приведет к тому, что концентрация СО2 в атмосфере к 2100 г. окажется на 16% меньше по сравнению с невыполнением ограничений (т.е. рост СО2 будет в первом случае в 2,15 раза а во втором — 1,85 раза). Мы видим, что эффект не очень сильный. Решение стран ЕС дополнительно к этому уменьшить выбросы СО2 приведет к сокращению концентрации двуокиси углерода лишь на 1%. На фоне слабого сокращения роста СО2 всеми странами Киотского протокола сокращение в результате решения стран ЕС сократить выбросы после 2020 г. выглядит совсем крошечным.

2. Отказ США, одного из участников Киотского протокола, участвовать в его выполнении приведет к заметно меньшему сокращению концентрации СО2 — она сократится лишь на 7,4% по сравнению с отсутствием ограничений (т.е. рост СО2 будет не в 2,15 раза, а в 2,0 раза). При этом решение стран ЕС сократить выбросы в 2020 г. «дополнительно» сократит СО2 всего на 2,8%. И то, и другое сокращение весьма мало.

3. Если бы рамочная конвенция о стабилизации климата выполнялась всеми странами мира (гипотетический вариант, когда все страны мира решили бы участвовать в сокращении выбросов), то концентрация СО2 в атмосфере к 2100 г. оказалась бы на 29% меньше по сравнению с невыполнением ограничений (т.е. рост СО2 будет не в 2,15 раза а в 1,52 раза). Соответственно дополнительное сокращение выбросов всеми странами с 2020 г. на 20% приведет росту выбросов лишь в 1,46 раза, т.е. еще на 4%.

4. Влияние прекращения вырубки и эрозии дает самый слабый эффект — уменьшение СО2 на 1,7% по сравнению с базовым сценарием.

Для сравнения значения разных видов ограничений выбросов примем за 100% сокращение роста СО2 в случае выполнения Киотского протокола к 2100 г. по сравнению с базовым сценарием (рис. 2). Тогда выполнение странами ЕС своего решения по уменьшению выбросов с 2020 г. добавит 3% к замедлению роста выбросов. Это весьма небольшая величина. Выполнение Киотского протокола при неучастии США дает 48% сокращения выбросов — видно, что это малая величина, и остается надеяться на то, что США, выполняя свою собственную программу по ограничению выбросов, добьются заметных успехов. Дополнительный учет сокращения выбросов странами ЕС при неучастии США дает 2% (с 48% до 50%) сокращению, что также является малой величиной. Прекращение вырубки лесов и эрозии почв даст лишь 12% уменьшения концентрации СО2 по сравнению с базовым сценарием (отсутствием ограничений).

Рис. 2. Снижение концентрации СО2 в атмосфере при выполнении Киотского протокола и Рамочной конвенции о стабилизации климата (проценты).

За 100% принят разрыв концентрации СО2 в 2100 г.между базовым сценарием и сценарием в случае выполнения Киотского протокола

Таким образом, дополнительное решение стран ЕС сократить выбросы после 2020 г. на 20% дает незначительный эффект во всех трех рассмотренных случаях: все страны выполняют Киотский протокол, все страны, кроме США, выполняют Киотский протокол, все страны, кроме США, выполняют Рамочную конвенцию о стабилизации климата.

Как видно из рисунка, самый сильный эффект давало бы выполнение Рамочной конвенции о стабилизации климата (т.е. выполнение Киоткого протокола всеми странами мира). При этом сокращение концентрации СО2 достигло бы 210%, а при дополнительном выполнении странами ЕС своего обещания это добавило бы еще 22%. Однако данные сценарии не предполагается выполнять.

Протокол содержит конкретные ограничения на выбросы CO2 лишь для некоторых стран и не дает их для многих других. Глобальное уменьшение темпов роста выбросов CO2 в атмосфере, достигнутое в недавние годы, было определено успешным экономическим развитием в отдельных развитых странах, а также спадом в странах с переходной экономикой. В некоторых странах с невысоким уровнем развития и большим населением (табл. 1) темпы роста индустриальных выбросов CO2 высоки — от 3,1% до 9,8% в год и опережают темпы прироста численности населения.

Таблица 1

Значения параметров развития некоторых стран с высокой численностью населения в 2000 г.

Страны сортированы по численности населения

Страна Время усреднения до 2000 г., годы Прирост населения, %/год Средний рост выбросов %/год Выбросы СО2, млрд т углерода в год ВНП на душу населения долл. США Население, млн человек

Индия 5 1,60 3,1 0,292 450 1 015,9

Индонезия 5 1,31 6,2 0,074 570 206,3

Бразилия 5 1,34 3,8 0,084 3 610 170,1

Пакистан 3 2,41 3,7 0,029 450 138,1

Бангладеш 3 1,74 5,0 0,008 380 131,1

Нигерия 3 2,31 7,1 0,010 270 126,9

Мексика 3 1,47 3,1 0,116 5 100 98,0

Вьетнам 3 1,27 9,8 0,016 390 78,5

Филиппины 5 2,18 3,8 0,021 1 030 76,6

Через 10—30 лет в таких странах рост экономического развития и размеры населения станут настолько высокими, что они не будут иметь другой альтернативы, кроме развития энергетики и увеличения роста выбросов CO2. В частности, если принять, что темпы роста выбросов в указанных девяти странах сохранятся, то к 2060 г. их суммарный выброс будет равным 11,6 млрд т углерода в год, т.е. в 1,65 раза больше суммарного выброса всех стан мира в 2003 г. При таких условиях эффективность ограничений Киотского протокола окажется незначительной.

Понятие устойчивого развития тесно связано со способностью сложной системы ослаблять воздействия на нее. Чем больше выражена эта способность у био-

сферы, тем в большей степени она компенсирует антропогенные воздействия. Если же эта способность утеряна частично или полностью, то устойчивое развитие ослабляется или прекращается. Из физики и химии в глобальную экологию пришел принцип Ле-Шателье, который выражает способность системы ослаблять внешние воздействия на нее: внешнее воздействие, выводящее систему из равновесия, стимулирует в ней процессы, стремящиеся ослабить результаты этого воздействия.

Рассмотрим выполнение принципа Ле-Шателье в биосфере в глобальном плане. Вычислительные эксперименты показывают, что в настоящее время [2] в диапазоне возможных параметров системы принцип Ле-Шателье выполняется: экосистемы суши и океан поглощают часть индустриальных выбросов СО2, тем самым стабилизируя климат. Однако при достаточно больших воздействиях возможно нарушение этой способности.

Рассмотрим случай, когда проявляется нелинейная зависимость годичной продукции (рис. 3) и при превышении концентрации СО2 до некоторого предела (в 1,7 раза) она начинает уменьшаться (такие эффекты получались в экспериментах над растениями в фитотронах). Наличие в параметрах модели некоторых неопределенностей дает нам основание рассматривать линейный и нелинейный варианты развития биосферы.

Расчеты показывают, что в случае нелинейной зависимости, если Киотский протокол соблюдается всеми странами, то до 2100 г. предельное значение концентрации СО2 не достигается и принцип Ле-Шателье выполняется (рис. 3а). Если же он не соблюдается, то в период между 2050 и 2100 гг. возможно нарушение принципа Ле-Шателье: в рассматриваемом расчете годичная продукция начинает убывать, соответственно, начинает уменьшаться биомасса растений и количество гумуса, а СО2 атмосферы и температура увеличиваются значительно сильнее, чем в первом случае (рис. 3б).

2.7

2.2

1.7

1.2

0.7

2.7

2.2

1.7 -

1.2

0.7

—О— 1

—А—3

-О—4

б

Рис. 3. Расчет двух вариантов динамики относительных значений углерода при нелинейной зависимости годичной продукции от концентрации СО2 в атмосфере (1), фитомассы растений (2), гумуса (3) и продуктивности (4) в 1860—2100 гг.: а — Киото выполняется всеми странами; б — Киото не выполняется. По вертикальной оси изображено относительное количество СО2 в атмосфере (по отношению к 1860 г.)

а

Таким образом, мы можем утверждать, что в настоящее время в глобальном аспекте биосфера отвечает на рассмотренные воздействия в соответствии с принципом Ле-Шателье и частично компенсирует их результаты. Однако начиная с 2050 г., если не будут предприняты меры по ограничению выбросов в атмосферу, не исключена возможность прекращения компенсации биосферой антропогенных воздействий и нарушение устойчивого развития биосферы и, следовательно, развития человечества. Если же Киотский протокол будет выполняться всеми странами мира, то такой опасности нет.

ЛИТЕРАТУРА

[1] Доклад Конференции Организации Объединенных Наций по окружающей среде и развитию. — Рио-де-Жанейро, 3—14 июня 1992 года. — Т. 1: Резолюции, принятые на Конференции. Приложение 1 A/CONF. 151/26/REV.l (VOL. I).

[2] Marland G., Boden T., and Andres B. Global CO2 Emissions from Fossil-Fuel Burning, Cement Manufacture, and Gas Flaring: 1751—2003. NDP-030. — Carbon Dioxide Information Analysis Center. Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge, Tennessee, 2006.

RESTRICTIONS OF THE KYOTO PROTOCOL AND SUSTAINABILITY OF BIOSPHERE

A.I. Kurbatova1, A.M. Tarko2

Ecological Faculty Peoples' Friendship University of Russia

Podolskoye shosse, 8/5, Moscow, Russia, 113093

Dorodnitsyn Computing Center, Russian Ac.Sc. Vavilov Str., 40, Moscow, Russia, 119991

The paper analyzes the interrelation of the Kyoto Protocol and possibility of a sustainable development of biosphere.

Key words: Kyoto Protocol, restricciones of the Kyoto Protocol, sustainable development of biosphere.