Производство человеком тепловой, электрической и других видов энергии (а она вся, в конечном счете, превращается в теплоту) приводит к большим поступлениям теплоты в окружающую среду. По оценкам, мощность потока теплового загрязнения окружающей среды от антропогенных источников теплоты в районе 2010 г. приблизится к 50 млн. МВт.
Но антропогенная энергетика все же очень мала по сравнению с солнечной энергетикой, которая обеспечивает функционирование живого вещества в биосфере. Поступление энергии от Солнца составляет по разным оценкам 52·103 млн. МВт, так что доля антропогенной энергетики в настоящее время составляет около 0,1% от солнечной. Значит, согласно существующему в экологии правилу (закону) одного процента, современная антропогенная энергетика не может вывести биосферу из состояния равновесия, то есть вызвать значительные изменения климата.
Правда, выдвигается и другой критерий нарушения равновесия биосферы из-за роста совокупной мощности всех энергоустановок в мире: достижение антропогенной энергетикой уровня энергетики биосферного фотосинтеза. Известно, что энергетика фотосинтеза биосферы составляет приблизительно 0,2% от солнечной энергетики. Это означает, что нарушение равновесия биосферы может наступить уже при удвоении мощности современной антропогенной энергетики, в то время как достижение критерия «одного процента» может наступить наступит при возрастании ее мощности с 50 млн. МВт до 500 млн. МВт.
Видимые признаки развивающегося глобального экологического кризиса и пугающие человеческое воображение энергетические критерии потери устойчивости биосферы заставляют искать пути ограничения роста антропогенной энергетики. Главное направление такого ограничения – осуществление политики энергосбережения за счет внедрения технологий производства товаров и услуг с меньшим энергопотреблением.
С другой стороны, достигнутый уровень развития антропогенной энергетики сопровождается выбросом в атмосферу огромной массы так называемых парниковых газов, прежде всего, углекислого газа CO2 Они вызывают парниковый эффект. Его сущность заключается в следующем.
Основная доля солнечной радиации передается к поверхности Земли в оптическом диапазоне излучений, а излучается с земной поверхности в инфракрасном. При «допромышленных» концентрациях парниковых газов, то есть в период времени до промышленной и научно-технической революций, уровень поглощения ИК-излучения парниковыми газами естественных концентраций был достаточно стабильным, и был стабильным «подогрев» атмосферы энергией ИК-излучения. В последующий период, вместе с ростом концентрации парниковых газов в атмосфере, усиливался и ее «подогрев». Так, с 1880 г. по 1940 г. средняя температура возросла на 0,4°С, предполагается, что к 2030 г. она может подняться на 1,5–4,5°С. Это весьма опасно для островных стран и территорий, расположенных ниже уровня моря.
Антропогенные источники теплоты: тепловые электрические станции (ТЭС), транспорт, промышленность – сконцентрированы, в основном, в крупных городах, интенсивное поступление парниковых газов и пыли при достаточно устойчивом состоянии атмосферы создает около городов пространства радиусом до 50 км и более с повышенными на 1–5°С температурами и высокими концентрациями загрязнений. Эти зоны (купола) хорошо просматриваются из космоса или высоко летящего самолета. Они разрушаются лишь при интенсивных движениях больших масс атмосферного воздуха.
Таким образом, парниковый эффект представляет собой такую же серьезную опасность, как и простое выделение теплоты от антропогенных источников. Более того, «парниковая энергетика», то есть мощность «подогрева» атмосферы за счет поглощения ИК – излучения антропогенными парниковыми газами, складываясь с мощностью собственно антропогенных источников теплоты, приближает ситуацию к достижению критерия «энергетики биосферного фотосинтеза» или даже критерия «правила одного процента».
Специалистами оценены возможности компенсации поступления антропогенного углекислого газа в атмосферу за счет поглотителей CO2, имеющихся в биосфере. Прежде всего, это растения, поглощающие углекислый газ в процессе фотосинтеза. Однако уничтожение лесов и исчезновение растительных видов оставляет мало надежды на эффективность этого поглотителя.
Аккумулятором углекислого газа является также морская вода, связывающая его в виде карбонат-ионов CO32- и бикарбонат-ионов HCO32-. Однако эти соединения находятся лишь в тонком поверхностном слое толщиной не более 60 м. Количество углекислого газа, которое может быть поглощено водой, обратно пропорционально его температуре. Следовательно, парниковый эффект будет ухудшать аккумулирующие возможности океана.