Специалисты рассчитали, как предположительно будет меняться интенсивность антропогенного роста СО₂ в атмосфере вплоть до 2400 года. При этом были сделаны четыре разные предположения относительно величины интенсивности антропогенных источников углерода. Результаты расчетов показаны на рис. 71 четырьмя кривыми, каждая из которых соответствует определенной величине интенсивности антропогенных источников углерода. Самая верхняя (острая) кривая соответствует случаю, когда темпы роста этой интенсивности составляют 6,53 % в год. При этом время наступления максимальной концентрации СО₂ приходится на середину XIX века. Если эти темпы будут равны 1,53 % в год, то максимум количества СО₂, выброшенного в атмосферу, придется на XXIV век. Это показано самой нижней, наиболее плавной кривой на рис. 71. Не вызывает сомнения, что первый вариант более реальный — радикальных изменений в количестве СО₂ в атмосфере следует ждать в следующем столетии, в первой его половине. Что же касается разведанного химического топлива, то если все оно будет сожжено, максимальная концентрация СО₂ в атмосфере по этой причине превысит доиндустриальную величину в 8 — 11 раз. Правда, эта величина несколько уменьшится в результате влияния биосферы и океана.

Биосфера Земли в процессе синтеза поглощает СО₂. Углерод хранится в стволах деревьев, в почве, перегное, листве и др. Оценено, что во всей биосфере содержится около 835 Гт углерода. 90 % его сосредоточено в лесах. Однако основным источником углерода является океан. В водах Мирового океана хранятся излишки СО₂ техногенного происхождения. Незначительная часть углерода (около 600–750 Гт) содержится в верхнем слое толщиной около 75 м, который всегда хорошо перемешан. Этот слой океана называют деятельным океаном. Примерно столько же СО₂ находится в атмосфере. Основная же часть углерода Мирового океана, которая примерно в 50 раз превышает количество углерода в атмосфере, содержится в глубинном океане, ниже 75 м. Эта часть океанической воды плохо перемешивается. В глубинном океане часть углерода находится в виде бикарбонатных ионов. Примерно 1 тысяча Гт углерода здесь находится в виде растворенного органического вещества. Углерод, который содержится в неорганических осадочных месторождениях, составляет 3 × 10⁷ Гт. В органических осадочных отложениях Земли содержится 0,66 × 10⁷ Гт углерода. Тот и другой углерод находится в связанном состоянии и не участвует в углеродном цикле. Углерод содержится и в почве. Его там примерно 1–3 тысячи Гт. Основным источником его в почве является торф.

Скорость обмена углекислым газом между атмосферой, биосферой и океаном зависит от климатических условий. Так, из холодной воды деятельного (верхнего) слоя океана углекислый газ улетучивается неохотно. Он более эффективно переходит из атмосферы в эту холодную воду. Поэтому в высоких широтах преобладает поток углекислого газа из атмосферы в воды Мирового океана. В условиях теплой воды приповерхностного слоя Мирового океана, то есть в южных широтах, преобладает поток углекислого газа из океана в атмосферу. Это в том случае, если поверхностный слой воды чистый. Если же он сверху покрыт пленкой нефти, то это существенно затруднит выход углекислого газа из воды.

Обмен всем углекислым газом между глубинным океаном и верхним деятельным слоем происходит в течение примерно трехсот лет. Зато полный обмен между верхним деятельным слоем и глубинным слоем происходит очень быстро, всего за 4–6 лет. Между атмосферой и биосферой время полного обмена СО₂ составляет 33 года, а обратный полный обмен между биосферой и атмосферой происходит дольше — за 40 лет. Полный обмен СО₂ между атмосферой и деятельным верхним слоем океана происходит за 5–6 лет.

Все эти данные надо знать для того, чтобы реалистично оценить последствия увеличения СО₂ в атмосфере, которое вызвано деятельностью человека. Было проведено много таких оценок. Ученые задавали различные условия, и прежде всего темпы роста СО₂ в атмосфере. Что же получилось? Оказалось, что наиболее опасны увеличения содержания СО₂ в атмосфере в 2–3 раза. Если же это содержание увеличивается еще больше, то последствия этого не ухудшаются. С физической точки зрения это понятно — происходит что-то вроде насыщения. При двух- трехкратном увеличении содержания СО₂ в атмосфере возможности парникового эффекта СО₂ исчерпываются и дальнейшее увеличение концентрации в смысле нагрева атмосферы перестает быть эффективным. Собственно, опасаются именно чрезмерного нагрева атмосферы за счет роста концентрации СО₂. В других отношениях увеличение количества СО₂ как для человека, так и для всей биосферы не представляет никакой опасности. Это даже в том случае, если концентрация СО₂ увеличится многократно. Более того, с точки зрения ускорения роста растений такое увеличение СО₂ даже выгодно, поскольку рост интенсифицируется. Так, за счет увеличения содержания СО₂ в атмосфере рост деревьев в будущем ускорится. Как же будет меняться температура атмосферы при увеличении содержания СО₂ в атмосферном газе? Практически у всех специалистов по расчетам получилось, что с ростом концентрации СО₂ должна увеличиваться температура в нижней тропосфере. Зато выше, в верхней тропосфере и стратосфере, атмосферный газ будет охлаждаться. Если газ нагрет неравномерно, то он начнет двигаться от горячих мест к холодным. Так и в этом случае, атмосферный газ будет более интенсивно двигаться в вертикальном направлении. Когда с высотой происходит большой перепад температуры, то атмосферный газ становится неустойчивым. В нем развиваются конвективные движения, активизируется образование облаков и осадков. К чему это приведет? К увеличению отражательной способности атмосферы. Поэтому большая часть солнечной энергии будет отражаться обратно в космос. Значит, это будет работать на уменьшение нагрева нижней тропосферы. Это называется отрицательной обратной связью. Отрицательной — потому, что рост концентрации СО₂ и как следствие температуры в нижней тропосфере приводит в конце концов к уменьшению этой температуры (через рост неустойчивости атмосферного газа, облачности и осадков). Расчеты показывают, что наибольший эффект от роста концентрации СО₂ будет проявляться в высоких широтах. Здесь температура может увеличиться на 8 — 10 °C, тогда как в низких и средних широтах это увеличение составит 1–2 °C. При двукратном увеличении концентрации СО₂ температура воздуха у поверхности для всего полушария может увеличиться на 2–2,5 °C. Но это повышение температуры определяется не только прямым увеличением концентрации СО₂. Здесь большую роль играет увеличение испарения, в результате в атмосфере увеличивается количество водяного пара. А водяной пар, как и СО₂, обладает свойством создавать парниковый эффект.

Так или иначе увеличение концентрации СО₂ приведет к изменению температуры. Но не только. Изменится и режим осадков и испарения. Произойдет потепление климата. Как уже говорилось, повышение температуры будет самым сильным в высоких широтах обоих полушарий. В результате снеговая линия будет отступать, ледники будут таять. Возникнет нестабильность ледяного покрова. Далее кардинально нарушится нормальная циркуляция атмосферы и океана. В одних районах будут часто проноситься смерчи, а другие будут охвачены засухами. Существенно то, что при потеплении климата потеплеет и океан. Значит, увеличится поток СО₂ из океана в атмосферу. А это усилит парниковый эффект. Если растают континентальные льды, неизбежно повысится уровень Мирового океана. Последствия этого очевидны — будут затоплены сотни портов, низменных плодородных земель и т. п.