Вековое дерево
Вековое дерево

История вопроса

Идее применения угрозы разрушения озонового слоя атмосферы для решения конкретных экономических задач исполнилось уже более 40 лет. В 1974 году американскими химиками Шервудом Роулендом и Марио Молиной была выдвинута гипотеза о том, что озоновый слой атмосферы, который защищает Землю от опасного для всего живого ультрафиолетового излучения Солнца, разрушают продукты человеческой деятельности (фреоновая гипотеза). Она встретила жесткую оппозицию подавляющего большинства специалистов во всем мире и, в особенности, химиков корпорации «Дюпон» — главного мирового производителя хлорфторуглеродов (ХФУ), объявленных главными «виновниками» разрушения озона. ХФУ в то время повсеместно применялись в качестве хладонов (фреонов) в холодильниках и кондиционерах, пенообразователях и распылителях в аэрозольных упаковках, галлонах для тушения пожаров. Однако, оценив экономические перспективы «раскручивания гипотезы», корпорация «Дюпон» форсировано и скрытно приступила к разработке альтернативного хладона. Справедливости ради следует отметить, что приоритет в извлечении прибылей из озоновой проблемы принадлежит не «Дюпону», а «Боингу». Когда в 70-х годах обозначилась реальная перспектива выхода сверхзвуковых лайнеров на рынок трансатлантических перевозок, псевдонаучная, но хорошо оплаченная, демагогия об угрозе озоновому слою со стороны этих машин, помогла законодательно ограничить их полеты над территорией США и оттеснить их на второстепенные линии типа Лондон — Буэнос-Айрес, отдав основной рынок Боингу-747. Вообще, исследовательская программа США по атмосферному озону, имевшая в годы максимального раздувания «фреоновой угрозы» среднюю стоимость порядка $100 млн в год, в основном финансируется авиационными и химическими концернами.

Глобальное уменьшение общего содержания озона в 1980−90-х годах привело к подписанию международных соглашений, запрещающих производство и употребление традиционных хладонов (Монреальский протокол — первое из этих соглашений). Причем это подписание произошло сразу же после того, как, разработав для замены «озоноразрушающих» фреонов альтернативный хладон R-134а, фирма Дюпона резко сменила свое мнение на противоположное, а вслед за нею и правительство США. Для широкой публики это было представлено, как следствие «открытия и изучения антарктической озоновой дыры» (на самом деле открытой еще в конце 50-х годов, когда никакие фреоны даже гипотетически не могли угрожать озоновому слою). При этом были полностью проигнорированы мнения и аргументы противников фреоновой гипотезы, которые указывали на ее очевидные натяжки, а зачастую и прямые подтасовки. Так всемирно известный французский вулканолог Гарун Тазиев в предисловии к книге своих соотечественников Мадуро и Шауэрхаммера с характерным названием «Озон: дыра из ничего» констатировал:

«Стратосферному озону ничто не угрожает исчезнуть. Те, кто в течение последних десяти лет стараются убедить в этом человечество, изменяют научной истине. Это противоречит истине, когда в качестве предлога для обвинения хлорфторуглеродов в разрушении озона над Антарктидой утверждают, что ныне знаменитая «озоновая дыра» была открыта в 1985 г., так как она существовала еще в 1956 г. Ученые, которые хоть однажды фальсифицировали истину, никогда более не заслуживают доверия, причем уже становится неважным, по какому предмету они выступают».

С большой статьей «Почему США следует отказаться от Монреальского протокола» выступил в журнале «XXI век: наука и технология» известный американский геофизик В. Эльсаэссер, более 23 лет занимавшийся проблемами атмосферы и климата в Ливерморской Национальной лаборатории.

Подписание Монреальского протокола Советским Союзом было осуществлено в рамках так называемого «нового мышления», вопреки мнению практически всех отечественных специалистов за исключением нескольких беспринципных «экспертов», полностью ангажированных зарубежными грантами. Советская делегация покинула Монреаль, не подписав протокола, а её глава — заместитель председателя Госкомгидромета СССР, доктор физико-математических наук, профессор В.М. Захаров — твердо заявил об отсутствии реальных доказательств «фреоновой угрозы». Протокол был подписан спустя несколько месяцев послом в Канаде по прямому указанию МИД, не согласованному ни с одним из профильных ведомств.

Дальнейший ход событий подтвердил правоту многочисленных противников Монреальского протокола: стало ясно, что долговременная изменчивость состояния озонового слоя носит не однонаправленный, а колебательный характер, и причины долговременных колебаний жестко обусловлены фундаментальными физическими и астрономическими законами. Но к тому моменту, когда бессмысленность Монреальского протокола (и развивающих его соглашений) стала очевидной и шум вокруг проблемы сошел на нет, человечество успело потерять на переходе к так называемым альтернативным хладонам порядка $100 млрд. Альтернативный хладон R-134a, практически монопольным производителем которого оказался концерн «Дюпон», стоит в несколько раз дороже обычного и увеличивает энергопотребление холодильных установок примерно на 10%.

Россия, как правопреемник СССР, признала свои обязательства по Монреальскому протоколу и развивающим его соглашениям и получила $70 млн от МБРР для перехода на «озонобезопасные технологии». Деньги эти были израсходованы на оплату иностранных специалистов, которые получив полную техническую документацию по основным комбинатам химического сектора ВПК (Волгоград, Пермь, Кирово-Чепецк) разработали технологии упомянутого перехода. В России её обязательства по Монреальскому протоколу оказались в исключительном ведении ряда чиновников и вышеупомянутой кучки квазиспециалистов, подкармливаемых зарубежными грантами. Благодаря их усилиям наша страна стала обширным рынком сбыта дорогостоящего, энергоемкого, не получившего в установленном порядке разрешения на применение на территории РФ, затоварившегося на дюпоновских складах хладона R-134а, от использования которого отказалось большинство развитых стран (в первую очередь, в Западной Европе).

Замена традиционных хладонов на R-134a не дала никакого эффекта с точки зрения сохранения озонного слоя и имела ряд резко отрицательных экономических и экологических последствий, а именно:

  • необходимость серьезных капитальных вложений, лишь в малой части покрываемых за счет международной помощи;
  • увеличение стоимости продуктов питания, подлежащих долговременному хранению;
  • увеличение энергетических затрат (применение R-134а увеличивает энергопотребление холодильника на 10−12%);
  • сильное возрастание токсичности в ряде производственных процессов, в том числе и пищевой промышленности;
  • разгрому химического сектора оборонного комплекса страны.

Несостоятельность научных основ Монреальского протокола

Следует особо подчеркнуть два не вполне корректных приёма, которые использовались при проведении научного обоснования Монреальского протокола.

Во-первых, в основу этого обоснования были положены результаты так называемого фотохимического моделирования атмосферных процессов. Число реакций, используемых в этом моделировании составляло многие сотни, а их константы (для температурных и радиационных условий реальной стратосферы) были известны (и известны сегодня) с очень большими погрешностями. При этом было полностью проигнорировано фундаментальное предупреждение основоположника озонных исследований в СССР А.Х. Хргиана: «То или иное сочетание их (констант) возможных вариаций даёт весьма различные распределения озона, по которым трудно судить о достоинствах теории». Это было сказано в 1973 году о так называемой «влажной» теории озона, которая использовала всего около десятка констант. Совершенно неконтролируемым образом сказывалась на результатах «фотохимического моделирования» неопределенность в задании начальных условий для профилей концентрации подавляющего большинства компонент, использованных в моделях, так как мониторинг ни их интегральной концентрации, ни тем более вертикального распределения не велся (и не ведется до сих пор). Для широкой публики, которая не понимала всех этих существенных деталей, использовались аргументы вроде Рис. 1, обошедшего всю мировую печать от газеты «Пионерская правда» до журнала Playboy.

Концентрация озона и окиси хлора в широтном поясе Земли между 64 и 70 градусами южной широты
Концентрация озона и окиси хлора в широтном поясе Земли между 64 и 70 градусами южной широты

Рисунок изображает, как противонаправленно изменяются отношение смеси для озона и окиси хлора (продукта фотодиссоциации фреонов) по мере продвижения внутрь Антарктики высотного самолета U-2. Из рисунка делался однозначный вывод: продукт фотодиссоциации фреонов разрушает озоновый слой. Доказательную силу такого вывода легко оценить, если отобразить на одном графике поголовье амурских тигров и численность московских путан для времен Монреальского протокола. Картинка получится очень похожая, но вряд ли, кто-нибудь на этом основании сочтет, что московские путаны питаются амурскими тиграми.

Во-вторых, «научное» обоснование было основано на предельно безграмотной интерпретации наблюдавшейся на ограниченном временном интервале долговременной изменчивости состояния озонового слоя. Эта изменчивость моделировалась с помощью так называемой «хоккейной клюшки», то есть предполагалось, что какое-то время (до появления фреонов) общее содержание озона (ОСО) в атмосфере было постоянным, а потом стало уменьшаться по линейному закону. Из Рис. 2 очевидно, что такой подход без рассмотрения альтернативных возможностей не позволяет отличить долгопериодное колебание от «клюшки» — антропогенно обусловленной изменчивости.

Плавная кривая – истинная изменчивость, точки — данные измерений (с ошибками), ломаная кривая — «клюшка»
Плавная кривая – истинная изменчивость, точки — данные измерений (с ошибками), ломаная кривая — «клюшка»

Разумеется, широта популяризации «клюшки» среди широкой общественности была на уровне не ниже Рис. 1. В настоящее время колебательный характер долговременной изменчивости ОСО, ввиду заметного роста периода выполнения измерений, стал очевиден (см. следующий раздел), а сама «клюшка», стала неисчерпаемым кладезем шуток (Рис. 3).

Демотиватор «Хоккейная клюшка и сын хоккейной клюшки (1998–2008). Да здравствует наука»
Демотиватор «Хоккейная клюшка и сын хоккейной клюшки (1998–2008). Да здравствует наука»

Кроме того, апокалипсические картины разрушения озонового слоя, которыми запугивали простодушное человечество сторонники Монреальского протокола, кроме «научного обоснования» зиждились и на неправильном предположении о том, что применявшиеся в 80-е годы прошлого века фреоны будут использоваться до середины XXI века и далее. В то же время специалистам хорошо известно, что естественное технологическое обновление номенклатуры этих веществ происходит примерно каждые 20 лет.

Истинные причины наблюдаемых изменений в состоянии ОСО

Современный взгляд на долговременную эволюцию атмосферного озона был недавно изложен в пленарном докладе Г.Г. Матвиенко, Г.М. Крученицкого и К.А. Статникова «Озоновая проблема: окончательное решение» на XXI международном симпозиуме «Физика атмосферы и океана», «Оптика атмосферы и океана» (2015 г.).

Прежде всего, отметим, что главный козырь сторонников фреоновой версии «истощения озонового слоя» — антарктическая озоновая «дыра» обусловлена в первую очередь сезонным ходом ОСО, точнее его особенностями в Южном полушарии. Это обстоятельство иллюстрирует рис. 4. Обращает на себя внимание существенная противофазность сезонных ходов в приполярных широтах обоих полушарий. Весеннему максимуму в Северном полушарии соответствует весенний минимум в Южном. Это, в основном, и обусловливает эффект так называемой «весенней антарктической озоновой дыры».

Широтно-временной разрез сезонного хода ОСО
Широтно-временной разрез сезонного хода ОСО

Заметный вклад в формирование указанной аномалии, особенно в её северной части, вносит и долговременная изменчивость. Эту изменчивость формирует параметрический резонанс колебаний ОСО с самыми медленными из приливных колебаний, имеющими период 18,6 года. Наличие таких колебаний известно со времен Ньютона и Лапласа. Физический смысл параметрического резонанса (хорошо известный каждому по опыту раскачивания на качелях), состоит в том, что колебательная система активно откликается на периодическое изменение её параметров, причем отклик наблюдается на частотах, соответствующих периодам, кратным периоду изменения параметров колебания. Поэтому основной отклик на медленные приливные колебания будет наблюдаться на изменениях с основными периодами 37,2 года, 55,8 лет и т.д. Интервал времени, в течение которого мы располагаем данными измерений ОСО позволяет определить вклад только самых «быстрых» из этих колебаний.

Долговременные колебания и полная изменчивость (сумма долговременных и сезонных колебаний) ОСО изображены на Рис. 5. Первый из двух графиков (а) содержит данные для среднеглобальных значений, а второй (б) для значений, осредненных по широтному поясу 66ºS-69ºS, близкому к северной границе «дыры». Из рисунка 5 становятся ясно, почему именно в 1980−90-е годы удавалось убедить широкую общественность в отрицательном антропогенном тренде ОСО, а также, почему реальное открытие «весенней антарктической озоновой дыры» произошло в 1958 году (это предыдущий минимум колебания с периодом 37,2 года). Эти измерения, выполненные на станции Дюрмон-Дюрвиль яростно оспаривались сторонниками фреоновой версии.

Важно отметить, что учет долговременных колебаний делает тренды ОСО, как зональные, так и среднеглобальные статистически незначимыми (Рис. 6).

Сумма долговременных и сезонных колебаний среднеглобальных ОСО (разрывы в графиках соответствуют пропускам в спутниковых данных)
Сумма долговременных и сезонных колебаний среднеглобальных ОСО (разрывы в графиках соответствуют пропускам в спутниковых данных)
Сумма долговременных и сезонных колебаний зональных ОСО для широтного пояса от 66 до 69 гр. с. ш
Сумма долговременных и сезонных колебаний зональных ОСО для широтного пояса от 66 до 69 гр. с. ш

Описанные выше модели долговременной изменчивости обладают важным свойством: остатки моделирования близки к белому шуму, то есть не содержат никакой дополнительной информации.

Влияние учета долговременной изменчивости на величины зональных трендов (тренды до и после учета параметрического резонанса, ввиду сильного различия по величине, отложены на разных осях)
Влияние учета долговременной изменчивости на величины зональных трендов (тренды до и после учета параметрического резонанса, ввиду сильного различия по величине, отложены на разных осях)

ВЫВОДЫ

В результате статистического моделирования сезонной и долговременной изменчивости поля ОСО установлено:

  • так называемая «антарктическая озоновая дыра» в значительной мере обусловлена (особенно в южной части) сезонным ходом общего содержания озона, а в остальном формируется за счет долговременной изменчивости;
  • долговременная изменчивость ОСО полностью обусловлена параметрическим резонансом с приливными колебаниями с периодом 18,6 лет, то есть состоит из колебаний с периодами 55,8 и 37,2 года и их гармоник;
  • учет эффекта параметрического резонанса полностью исключает наличие каких бы то ни было трендов в эволюции поля ОСО и, следовательно, в очередной раз указывает на полное отсутствие каких бы то ни было научных предпосылок для фреоновой версии «истощения озонового слоя», на чем давно настаивало большинство российских ученых;
  • присоединие России к Монреальскому протоколу привело исключительно к негативным последствиям для её экологии, экономики и обороноспособности;
  • преодоление этих последствий требует значительных координированных усилий отечественных специалистов в области геофизики, холодильной техники и международного права, а основные направления этих усилий, на мой взгляд, адекватно изложены в работах И.М. Мазурина.
  • следует ясно отдавать себе отчет в том, что Монреальский протокол и развивающие его соглашения представляют собой лишь пилотный проект в части разрушения российской экономики, а следующий шаг — Парижское соглашение по предотвращению так называемого «глобального потепления» нанесет стране несравненно более значимый ущерб.

Григорий Крученицкий — доктор физико-математических наук, зав. отделом озонного мониторинга ФГБУ «Центральная аэрологическая обсерватория» Росгидромета

Читайте развитие сюжета: Монреальский протокол и ВТО уничтожили систему санитарного контроля РФ и ЕС