Урок 11 · Изменение климата Не начат

Погода, климат и доказательства

Макроуровень

Главная идея. О климате спорят не по ощущениям одного дня, а по рядам данных, и нынешнее изменение отличается прежде всего скоростью.

Открыть презентацию урока

Что нужно принести

Короткое напоминание урока 9: средняя температура Земли определяется балансом между поступающей и уходящей энергией, и большее количество парниковых газов сдвигает этот баланс. Сегодня вопрос другой: откуда мы знаем, что климат меняется?

Объяснение

Читать объяснение

Погода и климат

«Сегодня ужасно холодно — и где же глобальное потепление?» В этой фразе смешаны две разные вещи.

Источники: NOAA National Ocean Service, What is the difference between weather and climate?; NOAA NCEI, U.S. Climate Normals (среднее за 30 лет).
ПогодаКлимат
Что описываетСостояние атмосферы в определённый момент в определённом местеСреднее состояние погоды в определённом месте за длительный период
Масштаб времениМеняется от минуты к минуте, ото дня ко дню, от сезона к сезонуСредние за десятилетия: NOAA использует 30 лет для своих «нормальных» значений
Чем регистрируетсяТермометр, дождемер, прогноз на деньРяды измерений за многие годы и такие записи, как ледяные керны
Какое утверждение позволяет сделать«Сегодня в Буэнос-Айресе холодно»«За последние десятилетия средняя глобальная температура выросла»

NOAA формулирует это так: климат — это то, чего ты ожидаешь; погода — то, что тебе досталось. Холодный день — это данные о погоде: он не подтверждает и не опровергает изменение климата.

Пример: «нормальный» июль

Представь июль в Буэнос-Айресе. Один июльский день может начаться с мороза, а следующий оказаться тёплым: это погода, и она меняется, даже если климат тот же. Если собрать июли за 30 лет и вычислить среднее, получится «нормальный» июль города: это климат. Чтобы сказать, что климат изменился, мало одного необычного июля: должно сдвинуться среднее, а это видно только по измерениям за много лет.

Подумай: если прогноз обещает «завтра дождь», а дождя нет, доказывает ли это, что исследования климата ошибочны? Ответь, используя слова погода и среднее.

Как читать ряд данных

Временной ряд — это список измерений одной и той же величины, упорядоченных по дате. Чтобы прочитать его график:

На что смотретьЧто это значит
Горизонтальная осьВремя. Обрати внимание, с какого и по какой год: график за 10 лет и график за 100 лет рассказывают разное.
Вертикальная осьИзмеряемая величина и её единица. Если вертикальных осей две, каждая кривая читается по своей.
АномалияМногие ряды температуры показывают не саму температуру, а разность с опорным средним значением. Значение $+1\ ^\circ\mathrm{C}$ означает «на один градус выше среднего», а не «было один градус».
ТрендОбщее направление кривой за много лет: прямая, которая лучше всего проходит через точки.
КолебаниеПодъёмы и спады от года к году вокруг тренда.

Более холодный год не опровергает тренд. В ряду NOAA NCEI 2025 год оказался на $1{,}12\ ^\circ\mathrm{C}$ выше среднего за 1901–2000 годы, меньше, чем 2024 год ($1{,}25\ ^\circ\mathrm{C}$). Это колебание: оба года входят в число самых тёплых в ряду, который начинается в 1850 году со значения $-0{,}15\ ^\circ\mathrm{C}$.

Источник: NOAA NCEI, Climate at a Glance: Global Time Series, суша и океан, годовая аномалия относительно 1901–2000 годов (загружено 2026-09-13).

Настоящий ряд шаг за шагом

Вот как колебания и тренд выглядят вместе в данных NOAA NCEI начиная с 1959 года (тот же отрезок, что и в симуляторе):

Аномалия средней глобальной температуры, 1959–2025Кривая годовой аномалии NOAA NCEI относительно 1901–2000 годов, с 1959 по 2025 год, и линия тренда. Кривая то поднимается, то опускается; в 26 из 66 переходов от одного года к следующему температура снизилась (выделенные точки), но линия тренда растёт примерно на +0,17 °C за десятилетие. 2024: +1,25 °C; 2025: +1,12 °C. 0 °C +0,50 °C +1,00 °C 1960 1980 2000 2020 2024: +1,25 2025: +1,12 Тренд: около +0,17 °C за десятилетие
Данные: NOAA NCEI, Climate at a Glance, годовая аномалия относительно 1901–2000 годов (те же, что в симуляторе). Линию тренда и число более холодных лет мы рассчитали для этого урока по этому ряду: это не опубликованные NOAA значения.
  1. Прочитать точку. В 2016 году аномалия составила $+1{,}00\ ^\circ\mathrm{C}$: в тот год средняя температура всей планеты была на градус выше среднего за 1901–2000 годы. Это не значит, что в твоём городе каждый день было на градус теплее.
  2. Посмотреть на колебания. В 26 из 66 переходов от одного года к следующему температура снизилась (выделенные точки). Если выбрать только эти отрезки, можно сказать «становится холоднее».
  3. Посмотреть на тренд. По всем точкам линия растёт примерно на $+0{,}17\ ^\circ\mathrm{C}$ за десятилетие. Спады есть, но каждый раз они начинаются с более высокого уровня.
  4. Усреднить, чтобы увидеть климат. Если вместо отдельных лет усреднить десятилетия, шум почти исчезает и тренд становится виден:
Средние рассчитаны для этого урока по ряду NOAA NCEI (аномалия относительно 1901–2000 годов). В последнем периоде всего 6 лет.
ПериодСредняя аномалияУсреднено лет
1960–1969−0,01 °C10
1970–1979+0,06 °C10
1980–1989+0,26 °C10
1990–1999+0,39 °C10
2000–2009+0,57 °C10
2010–2019+0,80 °C10
2020–2025+1,05 °C6

Каждое десятилетие было теплее предыдущего, хотя внутри каждого были годы со спадом. Именно это значит, что тренд — потепление.

Ледяные керны

Как узнать, что происходило до появления термометров и приборов для измерения $\mathrm{CO_2}$? Один из способов — прочитать лёд.

Источники: NASA Earth Observatory, Paleoclimatology: The Ice Core Record; Ciclo de carbono.pdf, слайд 10 (NOAA Climate.gov, данные NCEI).
ВопросОтвет
Что этоЛедяной цилиндр, который извлекают, пробуривая ледяные слои Гренландии или Антарктиды. Каждый слой — снег другой эпохи, спрессованный снегом, выпавшим сверху.
Что измеряютПузырьки воздуха, оставшиеся запертыми при уплотнении снега: это маленький образец атмосферы того времени вместе с её $\mathrm{CO_2}$. В самом льду соотношение разных видов атомов кислорода показывает, насколько холодным был воздух, когда шёл снег.
Как определяют возрастЛетний и зимний снег различаются, поэтому слои можно считать, как кольца дерева; слои вулканического пепла помогают уточнить даты.
Насколько далеко в прошлоеГренландия (GISP2, керн длиной 3053 м): не меньше 110 000 лет. Антарктида: около 750 000 лет по данным NASA Earth Observatory; в твоём учебном материале показан CO₂ за последние 800 000 лет.

Как ледяной керн хранит прошлое

Схема ледяного кернаСтолбик слоёв снега и льда: сверху свежий снег и фирн, ниже лёд с пузырьками воздуха, слой вулканического пепла, а на дне лёд, смешанный с камнями и песком. Чем глубже, тем древнее. Схема, не в масштабе. глубже = древнее Свежий снеглетние и зимние слои различаются Фирнснег уплотняется в крупные зёрна Лёд с пузырькамивоздух между кристаллами оказывается заперт Слой вулканического пепласлед извержения: помогает датировать Днокамни и песок; тепло Земли подогревает лёд
Схема, не в масштабе. По материалам NASA Earth Observatory, Paleoclimatology: The Ice Core Record.

Каждое явление, оставляющее след во льду, отвечает на свой вопрос:

Источник: NASA Earth Observatory, Paleoclimatology: The Ice Core Record; другие природные записи: NASA, Evidence.
ЯвлениеЧто происходитЧто это нам говорит
Слои каждого годаЛетом в полярных районах солнце светит 24 часа, и верхний снег меняет структуру, не успевая растаять; зимой сверху выпадает новый снег. Так образуются летние и зимние полосы.Считая полосы, считают годы. Толщина каждого слоя показывает, сколько снега накопилось за год.
Из снега в лёдВес верхних слоёв сжимает погребённый снег: сначала он превращается в фирн — снег из крупных зёрен, а ниже в лёд. Годовые полосы сохраняются.Чем глубже, тем древнее лёд.
Пузырьки воздухаСначала воздух заполняет промежутки между снежными кристаллами. Когда верхние слои сжимают снег, промежутки закрываются, и внутри оказывается заперта маленькая проба атмосферы.Какие газы были в воздухе в ту эпоху, например сколько было $\mathrm{CO_2}$.
«Лёгкий» и «тяжёлый» кислородКислород в воде бывает в атомах разной массы (изотопы: о них урок 20). В снеге чем холоднее был воздух, тем больше доля лёгкого кислорода.Работает как термометр: показывает, насколько холодным был воздух, когда шёл снег.
Пыль и вулканический пепелСнежинки образуются вокруг частиц в воздухе (пыль, пепел, дым, пыльца) и уносят их с собой. То, что оседает, остаётся в своём слое. Вулканы оставляют и частицы сульфатов.Какими были ветры и насколько активны были вулканы. Слои пепла известных извержений помогают датировать керн.
Температура самого льдаЛедяной щит такой толстый, что его температура меняется очень медленно — как замороженное мясо, которое кладут в духовку: снаружи оно быстро нагревается, а середина долго остаётся холодной. Опуская термометр в скважину, можно увидеть, например, похолодание «Малого ледникового периода» (примерно 1450–1850 годы).Помогает проверить и уточнить то, что показывают изотопы кислорода.

Ограничение: лёд даёт прямые сведения только о тех местах, где есть лёд. Поэтому его сочетают с другими природными записями — донными отложениями, годичными кольцами деревьев, кораллами, ископаемой пыльцой, горными породами — и с измерениями приборов и спутников. То, что все эти независимые записи показывают одно и то же, — часть доказательств.

Оледенения и тёплые периоды

Ледяные керны показывают, что климат Земли действительно сильно менялся: по данным NASA, за последние 800 000 лет было восемь циклов оледенений и более тёплых периодов. Последнее оледенение закончилось около 11 700 лет назад, и с этим тёплым периодом начались современный климат и человеческая цивилизация.

Что вызывало эти циклы? В основном очень небольшие изменения орбиты Земли, которые меняют количество солнечной энергии, получаемой планетой. Это тот же баланс из урока 9: если меняется поступающая энергия, меняется средняя температура. Но эти изменения были медленными, на тысячи лет, и $\mathrm{CO_2}$ за эти 800 000 лет ни разу не превышал примерно 300 ppm.

Источники: NASA, Evidence; Ciclo de carbono.pdf, слайд 10.

«Такое уже было»: что меняется сейчас

Это правда, что климат менялся много раз. Вопрос, который нужно задать: насколько и с какой скоростью.

Что сравниваетсяВ прошломВ недавний периодИсточник
CO₂ в атмосфереМаксимум около 300 ppm за 800 000 лет414,7 ppm в 2021 году; 427,35 ppm в среднем за 2025 год (Мауна-Лоа)Ciclo de carbono.pdf, слайд 10; NOAA GML
Скорость потепленияСредний темп потепления при выходе из оледененияПримерно в 10 раз быстрееNASA, Evidence
Скорость роста CO₂Рост за счёт природных источников после последнего оледененияПримерно в 250 раз быстрееNASA, Evidence
Уровень моряПоднялся примерно на 20 см за последний векЗа последние два десятилетия — почти вдвое быстрееNASA, Evidence
На сколько градусов менялась средняя температура между оледенением и тёплым периодом——

Открытый вопрос: учитывая, что в последней строке не хватает данных, нынешнее изменение больше прошлых или «только» намного быстрее? Запиши, в каком источнике ты стал бы искать ответ.

А про тепло, которое выделяют двигатели и заводы: на уроке 9 это осталось поисковым заданием. Ряды показывают, что температура растёт; почему она растёт, на графике не прочитать — это объясняется механизмом уроков 8 и 7.

Другие признаки потепления планеты

Термометр — не единственное доказательство. Если Земля накапливает больше энергии, это должно быть заметно и в океане, и во льду, и в уровне моря. NASA собирает такие наблюдения:

Источник данных: NASA, Evidence (значения относятся к периодам, указанным на этой странице). Столбец «Почему это связано» — объяснение этого урока.
ПризнакЧто наблюдалиПочему это связано с потеплением
Глобальная температураВыросла примерно на 1 °C с конца XIX века; большая часть роста пришлась на последние 40 лет.Это прямое измерение: его ты видишь на графике выше.
Более тёплый океанВерхние 100 м воды нагрелись на 0,33 °C с 1969 года. Океан хранит 90 % дополнительной энергии.Чтобы нагреть воду, нужно много энергии (об этом урок 14), поэтому океан поглощает большую часть и нагревается медленно.
Ледяные щиты теряют массуС 1993 по 2019 год Гренландия теряла в среднем около 279 млрд тонн льда в год, а Антарктида — около 148 млрд.При большем количестве энергии тает больше льда, чем образуется из нового снега.
Отступление ледниковЛедники отступают почти по всему миру, в том числе в Андах.Как и ледяные щиты: ледник теряет больше льда, чем получает.
Меньше снегаВ Северном полушарии весенний снег покрывает меньшую площадь, чем пять десятилетий назад, и тает раньше.Более тёплые вёсны раньше растапливают снег.
Более высокий уровень моряПоднялся примерно на 20 см за последнее столетие; за последние два десятилетия — почти вдвое быстрее, и рост каждый год немного ускоряется.По двум причинам: вода из льда, лежавшего на континентах, попадает в море, а вода океана при нагревании расширяется и занимает немного больше места.
Меньше льда в Северном Ледовитом океанеЗа последние десятилетия быстро уменьшились площадь и толщина морского льда.Более тёплые море и воздух растапливают плавающий лёд.
Больше жарких рекордовВ США с 1950 года растёт число рекордов высокой температуры и уменьшается число рекордов низкой.Если среднее растёт, очень жаркие дни становятся вероятнее, а очень холодные — реже.
Более кислый океанС начала промышленной революции кислотность поверхностной морской воды выросла примерно на 30 %. За последние десятилетия океан поглотил от 20 % до 30 % $\mathrm{CO_2}$, выброшенного людьми.Дело не в температуре, а в самом $\mathrm{CO_2}$: океан — это сток (урок 10), и растворённый газ делает воду более кислой.

Обрати внимание: это разные измерения, сделанные разными приборами, и все они указывают в одну сторону. В одном может быть ошибка; то, что все они совпадают, и делает доказательства сильными.

От графика к механизму

То, что две кривые растут вместе, не доказывает, что одна вызывает другую. Связь между $\mathrm{CO_2}$ и температурой приходит из другого источника — из экспериментов. По данным NASA, в 1856 году Юнис Фут показала, что $\mathrm{CO_2}$ и водяной пар задерживают инфракрасное излучение, а в 1860-х годах Джон Тиндаль описал естественный парниковый эффект Земли. Это механизм, который ты видел на уроках 7 и 8: ряды данных показывают, что происходит; механизм объясняет, почему.

Три выражения, которые означают разное

Парниковый эффект, глобальное потепление и изменение климата. Источники: презентация преподавателя Un invernadero gigante (Canva), слайды 18, 20 и 21; видео QuantumFracture «Lo que Trump (y tú) deberíais saber sobre el cambio climático» (на испанском).
ВыражениеЧто означает
Парниковый эффектПриродное явление: некоторые газы атмосферы удерживают часть энергии. Без него средняя температура была бы около −18 °C (урок 7).
Глобальное потеплениеРост средней температуры всей планеты. Его видно, если усреднять много лет и все места: очень холодная зима в одном месте его не опровергает.
Изменение климатаДолгосрочные изменения климатических закономерностей: рост глобальной температуры, изменения осадков, частоты и силы экстремальных явлений. Они могут быть природными, но сегодня этот термин используют прежде всего для изменений, вызванных деятельностью человека.

Как обстоят дела в последние годы?

Карта мира: разница средней температуры 2017–2021 годов по сравнению с 1951–1980 годами
Карта сравнивает среднюю температуру 2017–2021 годов со средней за 1951–1980 годы; красные тона — места, где стало теплее, чем в базовом периоде. Источник: презентация преподавателя Un invernadero gigante (Canva), слайд 37, со ссылкой на NASA (2022).
Три графика 1985–2015 годов: углекислый газ, метан и закись азота в атмосфере (подписи на испанском)
Концентрация углекислого газа (миллионные доли), метана и закиси азота (миллиардные доли) в 1985–2015 годах: все три кривые растут. Источник: презентация преподавателя Un invernadero gigante (Canva), слайд 38 (Всемирная метеорологическая организация, через газету El País; подписи на испанском).
График аномалии средней температуры Земли с начала 1980-х до 2017 года: среднегодовые значения и сглаженная кривая (подписи на испанском)
Средняя температура Земли: аномалия (отклонение от базового периода, в °C) по годам (серая линия) и сглаженная (чёрная). Сглаженная кривая растёт примерно с 0,2 °C в начале 1980-х до чуть более 0,9 °C к 2017 году; отдельные годы то выше, то ниже, но тенденция ясна — как в рядах данных этого урока. Источник: презентация преподавателя Un invernadero gigante (Canva), слайд 39, со ссылкой на climate.nasa.gov (подписи на испанском).

Виноваты ли мы? Как исключают другие причины

Того, что температура и CO₂ растут вместе, недостаточно: две величины могут меняться одинаково случайно. Видео QuantumFracture «El cambio climático es culpa nuestra y puedo convencerte» (на испанском) показывает, как приходят к выводу:

  • Есть механизм. При сжигании угля, нефти и газа углерод соединяется с кислородом и образует CO₂; его стало не около 280, а больше 400 миллионных долей примерно за 150 лет. CO₂ пропускает солнечный свет, но поглощает инфракрасное излучение Земли (уроки 7 и 8).
  • Это не Солнце. Его энергия меняется с 11-летним циклом, который измеряют спутники, но эти изменения очень малы и быстры, и океан их сглаживает. Длинные циклы восстанавливают по солнечным пятнам (300 лет наблюдений) и по углероду-14 в годичных кольцах деревьев (10 000 лет); по ним сейчас мы должны были бы охлаждаться.
  • Это не движения орбиты. Циклы Миланковича длятся десятки тысяч лет — слишком медленно для изменения за сто лет, и за последний миллион лет они ни разу не поднимали CO₂ выше 300 миллионных долей.
  • Это не вулканы и не океан. Растения захватывают больше углерода-12, чем углерода-13. Доля углерода-12 в воздухе росла вместе с CO₂, значит, этот углерод происходит от живых организмов.
  • Это очень древние организмы — ископаемое топливо. В CO₂, поступающем в атмосферу, почти нет углерода-14, который со временем распадается; значит, он происходит из остатков, пролежавших под землёй сотни тысяч лет.

Подумай: виноваты ли мы в изменении климата? Выбери два довода из списка и объясни своими словами, какую причину исключает каждый.

Источники: презентация преподавателя Un invernadero gigante (Canva), слайды 21, 30, 31, 33, 37 и 38; расшифровка видео QuantumFracture (2018, на испанском).

Исследование

Прежде чем трогать: если смотреть только на 2016–2018 годы, как ты думаешь, температура будет расти? А на 1960–2025 годы?

Загружаем ряды…

Попробуй: выбери отрезки по 2–3 года в разные эпохи и сравни их с полным периодом. На каких из них температура «снизилась»? Меняет ли это тренд за весь период?

Анимация

Описание анимации

Погода и климат — не одно и то же, и их путаница — самая частая ошибка в любом споре на эту тему.

Если построить график температуры по дням, получится линия, которая всё время поднимается и опускается, с большими скачками от одного измерения к другому. Это погода: состояние атмосферы сейчас.

Если на том же ряду провести среднее за длинные периоды, появится гораздо более плавная линия. Всемирная метеорологическая организация использует тридцать лет как опорный период. Это климат.

В анимации показан специально построенный ряд: в нём много шума, а под ним — медленно растущий тренд. Оба явления сосуществуют на одном графике.

Вот в чём ловушка. Если выбрать низкую точку ряда — например, особенно холодную зиму — и использовать её как довод, что потепления нет, ты путаешь значение шума с трендом. Одна отдельная точка шумного ряда ничего не говорит о том, куда он идёт.

Это работает в обе стороны: волна жары тоже сама по себе не доказывает потепление. Обсуждается тренд, а для этого нужно смотреть на весь ряд.

Источники анимации: определение климата как среднего за опорный период в тридцать лет — Всемирная метеорологическая организация. Показанный ряд синтетический и детерминированный, создан с фиксированным начальным значением генератора, чтобы показать контраст между шумом и трендом: это не данные какой-либо реальной станции. Схема, не в реальном масштабе.

Видео, которые мы смотрели на уроке

Мы смотрели их вместе на уроке. Все видео на испанском языке. Если видео не загружается, откройте ссылку «Смотреть на YouTube».

Lo que Trump (y Tú) Deberíais Saber sobre el Cambio Climático

QuantumFracture · 7:02 · 2018 · видео на испанском языке

Почему волна холода не опровергает глобальное потепление: нужно усреднять много дней и все места мира, как усредняют оценки за год. Метеостанции, спутники, глубины океана, ледники, арктический лёд и уровень моря показывают одно и то же. Климат — это среднее состояние за долгий срок; когда это среднее меняется, происходит изменение климата.

Смотреть на YouTube ↗

El Cambio Climático es Culpa Nuestra y Puedo Convencerte

QuantumFracture · 12:52 · 2018 · видео на испанском языке

Корреляция — не причина: нужен механизм (CO₂ поглощает инфракрасное излучение Земли). Видео исключает Солнце, циклы Миланковича и вулканы и с помощью изотопов углерода (12, 13 и 14) показывает, что лишний CO₂ происходит из ископаемого топлива.

Смотреть на YouTube ↗

Симуляторы для этого урока

Дополнительно: интерактивные симуляторы по теме этого урока. Можно открыть до или после объяснения.

Листы для скачивания (на испанском)

Задания

1. Две кривые вместе

Поставь в симуляторе полный период и посмотри на две наложенные кривые.

  1. Опиши словами, что делает каждая кривая и как они связаны, не используя слова «причина» и «потому что».
  2. Почему одного графика недостаточно, чтобы утверждать, что рост $\mathrm{CO_2}$ вызывает рост температуры? Подумай, что ещё могло меняться в эти годы.
  3. Какие дополнительные доказательства нужны? Найди в уроках 8 и 7, что известно о том, что происходит с молекулой $\mathrm{CO_2}$ под действием инфракрасного излучения, и объясни, как это дополняет то, чего не говорит график.

2. Недавний климат

Утверждение, которое нужно защитить: средняя глобальная температура за последние десятилетия выросла, и год, более холодный, чем предыдущий, этого не опровергает.

То, что ты пишешь, никуда не отправляется: файл остаётся на твоём устройстве.

Самопроверка

Одиннадцать вопросов. Когда выбираешь вариант, появляется объяснение: прочитай его, даже если ответил правильно.

Загрузка вопросов…