Пол Крутцен: атмосфераны зерттеген ғалым және Антропоцен тұжырымы

Кіріспе

Нидерланд климаттанушысы (1933–2021)

Тиллер сыйлығы (1989)
Вольво қоршаған орта сыйлығы (1991)
Химия бойынша Нобель сыйлығы (1995)
ForMemRS (2006) – Нидерланд метеорологы және атмосфералық химигі. Ол Марио Молина және Фрэнк Шервуд Роулендпен бірге 1995 жылы атмосфералық химия саласындағы еңбектері үшін, әсіресе атмосфералық озонның қалыптасуы мен ыдырауын зерттеудегі үлесі үшін Нобель сыйлығымен марапатталды. Озон қабаты мен климаттың өзгеруін зерттеумен қатар, ол "Антропоцен" терминін танымал етіп, адамның іс-әрекеті Жерге күшті әсер ететін кватернар кезеңдегі жаңа эпоханы сипаттады. Сонымен қатар, ол кең ауқымды атмосфералық ластанудың, оның ішінде орман өрттерінен шыққан түтін, өнеркәсіптік газдар және мұнай өрттері сияқты көздерден туындайтын климаттық әсерлерді сипаттау үшін "ядролық қыс" идеясын енгізген алғашқы ғалымдардың бірі болды. Ол Швеция Корольдік Ғылым академиясының мүшесі және Ұлыбритания Корольдік қоғамының шетелдік мүшесі болып сайланды.

Ерте өмір және білім

Крутцен Амстердамда Анна (Гурк) мен Йозеф Крутценнің ұлы болып дүниеге келді. 1940 жылдың қыркүйегінде, Германия Нидерландыға шабуыл жасаған жылы, Крутцен бастауыш мектептің бірінші сыныбына қабылданды. Соғыс оқиғаларына байланысты көптеген кешігулер мен мектептерді ауыстырулардан кейін Крутцен бастауыш мектепті бітіріп, 1946 жылы "Hogere Burgerschool" (Жоғары азаматтар мектебі) -не түсті, онда француз, ағылшын және неміс тілдерін жетік меңгерді. Тілдермен қатар, ол осы мектепте табиғаттану ғылымдарына да ден қойды және 1951 жылы оны бітірді. Содан кейін ол техникалық училищенің азаматтық инженерия факультетінде оқыды, әскери қызметін өтеді және үйленді. 1958 жылы ол жас отбасымен Гевлеге көшіп кетті.

Зерттеу және мансап

Крутцен негізінен атмосфералық химияны зерттеді. Ол озон қабатының құлдырауы туралы зерттеулерімен ең танымал. 1970 жылы ол топырақ бактерияларының өндіретін тұрақты, ұзақ өмір сүретін газ – азот оксидінің Жер бетінен шығарылуы стратосферадағы азот оксиді (NO) мөлшеріне әсер етуі мүмкін екенін көрсетті. Крутцен азот оксидінің стратосфераға жету үшін жеткілікті ұзақ өмір сүретінін, онда ол NO-ға айналатынын дәлелдеді. Крутцен тыңайтқыштардың қолданылуының артуы табиғи деңгейге қарағанда азот оксидінің шығарылуына әкелуі мүмкін екенін, ал бұл өз кезегінде стратосферадағы NO мөлшерінің өсуіне себеп болуы мүмкін екенін атап өтті. Осылайша, адамның қызметі стратосфералық озон қабатына әсер етуі мүмкін. Келесі жылы Крутцен және (тәуелсіз түрде) Гарольд Джонстон төменгі стратосферада ұшатын, сол кезде жоспарланған, үстіркілді көлік (SST) ұшақтарының паркінен (бірнеше жүз Боинг 2707) шығарылатын NO газының да озон қабатын құлдыратуы мүмкін екенін ұсынды; алайда, кейінгі талдаулар бұл мәселенің үлкен қызығушылық тудырмайтынын көрсетті. Ол өзінің негізгі зерттеу салаларын "Стратосфералық және тропосфералық химия, сондай-ақ олардың биогеохимиялық циклдар мен климаттағы ролі" деп атады. 1980 жылдан бастап ол Германияның Майнц қаласындағы Макс Планк химия институтының атмосфералық химия бөлімінде, Калифорния университетінің Скриппс мұхит тану институтында (Сан-Диего), және Оңтүстік Кореяның Сеул ұлттық университетінде жұмыс істеді. Сонымен қатар, ол Джорджия технология институтының адъюнкт-профессоры және Швецияның Стокгольм университетінің метеорология кафедрасының ғылыми қызметкері болды. 1997 жылдан 2002 жылға дейін ол Утрехт университетінің физика және астрономия факультетінде аэрономия профессоры қызметін атқарды. Ол Луизиана заң шығарушы органына 70-тен астам Нобель сыйлығының лауреаттары қол қойған, АҚШ-тың Луизиана штатының креационизм заңын жоюды қолдайтын хатқа қол қойды. 2003 жылы ол Гуманистік манифестке қол қойған 22 Нобель сыйлығының иегерлерінің бірі болды. 2021 жылғы мәліметтер бойынша, Google Scholar деректеріне сәйкес Крутценнің h-индексі 151, ал Scopus деректері бойынша 110 болды. Оның қазасына орай Макс Планк қоғамының президенті Мартин Стратманн Крутценнің жұмысы озон қабатын құлдыратуға қабілетті химиялық заттарға тыйым салуға әкелгенін, бұл Нобель сыйлығының негізгі зерттеулерінің әлемдік саяси шешімге тікелей әкелетін, бұрын-соңды болмаған мысалы екенін айтты.

Crutzen conducted research primarily in atmospheric chemistry. He is best known for his research on ozone depletion. In 1970 he pointed out that emissions of nitrous oxide , a stable, long lived gas produced by soil bacteria, from the Earth's surface could affect the amount of nitric oxide (NO) in the stratosphere. Crutzen showed that nitrous oxide lives long enough to reach the stratosphere, where it is converted into NO. Crutzen then noted that increasing use of fertilizers might have led to an increase in nitrous oxide emissions over the natural background, which would in turn result in an increase in the amount of NO in the stratosphere. Thus human activity could affect the stratospheric ozone layer. In the following year, Crutzen and (independently) Harold Johnston suggested that NO emissions from the fleet of, then proposed, supersonic transport (SST) airliners (a few hundred Boeing 2707s), which would fly in the lower stratosphere, could also deplete the ozone layer; however more recent analysis has disputed this as a large concern. He listed his main research interests as "Stratospheric and tropospheric chemistry, and their role in the biogeochemical cycles and climate". From 1980, he worked at the Department of Atmospheric Chemistry at the Max Planck Institute for Chemistry, in Mainz, Germany; the Scripps Institution of Oceanography at the University of California, San Diego; and at Seoul National University, South Korea. He was also a long time adjunct professor at Georgia Institute of Technology and research professor at the department of meteorology at Stockholm University, Sweden. From 1997 to 2002 he was professor of aeronomy at the Department of Physics and Astronomy at Utrecht University. He co signed a letter from over 70 Nobel laureate scientists to the Louisiana Legislature supporting the repeal of that U. S. state's creationism law, the Louisiana Science Education Act. In 2003 he was one of 22 Nobel laureates who signed the Humanist Manifesto. as of 2021, Crutzen had an h index of 151 according to Google Scholar and of 110 according to Scopus. On his death, the president of the Max Planck Society, Martin Stratmann, said that Crutzen's work led to the ban on ozone depleting chemicals, which was an unprecedented example of Nobel Prize basic research directly leading to a global political decision.

Антропоцен

Круценнің зерттеулерінің бірі – антропоцен болатын. 2000 жылы IGBP бюллетенінің 41-нөмірінде Круцен мен Юджин Ф. Стоермер адамзаттың геология мен экологиядағы орталық рөлін көрсету үшін қазіргі геологиялық эпоханы атау үшін «антропоцен» терминін пайдалануды ұсынды. Оның басталуына қатысты олар былай деді:

«Антропоценнің» басталуын нақтырақ датамен белгілеу шамалы қиындық тудырады, бірақ біз 18-ғасырдың соңына тоқтадық, әрине, басқа ұсыныстар да болуы мүмкін (кейбіреулер тіпті бүкіл голоценді де қамтуды қалайды). Дегенмен, біз осы күнді таңдадық, себебі соңғы екі ғасырдың ішінде адамның қызметінің әсері планеталық деңгейде айқын байқала бастады. Осы кезеңде мұздықтардан алынған мәліметтер атмосферадағы бірнеше «жылухана газдарының», әсіресе CO2 және CH4 концентрациясының артуын көрсетті. Бұл дата 1784 жылы Джеймс Уатттың бу машинасының ойдағы түріне келген кезеңмен сәйкес келеді.

Геоинженерлік (климатқа ықпал ету)

"The Independent" газетінің ғылыми редакторы Стив Коннор Крутценнің пікірінше, адамның парниктік газдар шығаруын шектеуге бағытталған саяси әрекеттер соншалықты нәтижесіз, оған радикалды дайындық жоспары қажет. 2006 жылғы тамыз айында "Climatic Change" журналында жарияланған polemikaлық ғылыми мақаласында ол, егер жаһандық жылыну бақылаудан шығып кетсе, "қашқын жол" керек екенін айтады. Крутцен климаттық инженерия шешімдерін жақтады, оның ішінде жоғары атмосфераға күкірт бөлшектерін, ал төменгі атмосфера деңгейлеріне басқа бөлшектерді шығару арқылы жаһандық климатты жасанды түрде салқындату, бұл күн сәулесі мен жылуды қайта ғарышқа шағылыстырады. Егер бұл жасанды салқындату әдісі іске асса, адам қызметінен туындаған парниктік газдардың жиналуының кейбір салдары азаяды, бұл планетаның тұтастығы мен өмір сүруге жарамдылығын сақтап қалуға мүмкіндік береді. 2008 жылғы қаңтарда Крутцен биоотын өндірісінде азот оксидінің шығарылуы, оларды алмастыратын қазылған отынға қарағанда жаһандық жылынуға көбірек үлес қосатынын жариялады.

Ядролық қыс

Крутцен ядролық қыс теориясын ілгерілетуде де бастама көтерді. Джон У. Биркспен бірге ол бұл тақырыпты алғаш рет таныстырған мақаланы жазды: «Ядролық соғыстан кейінгі атмосфера: Түскі уақытта қараңғылық» (1982). Олар орман, қала және өнеркәсіптік орталықтардағы, сондай-ақ мұнай сақтау нысандарындағы өрттерден шығатын көп мөлшердегі қара түтіннің климатқа тигізетін ықтимал әсерін қарастырды, бұл түтін орта және жоғары тропосфераға жетеді. Олар қара түтіннің күн сәулесін жұтып алуы жер бетінде қараңғылық пен күрт салқындауға, ал атмосфераның жоғары қабаттарында жылынуға алып келуі мүмкін деген қорытындыға келді, осылайша ауыл шаруашылығы өндірісіне қауіп төндіретін ерекше метеорологиялық және климаттық жағдайлар тудырады. 1991 жылғы қаңтарда «Baltimore Sun» газетінде жарияланған мақалада Крутцен және оның ядролық қыс әріптестері Кувейттегі мұнай өрттерінің климаттық әсері «маңызды» ядролық қыс сияқты салдарға әкеледі деп болжады; континенттік аумақтағы температураның нөлден төмен түсуіне алып келетін әсерлер.

Жеке өмір

1956 жылы Крутцен Тертту Соининенмен танысты, бірнеше жыл өткен соң 1958 жылдың ақпанында олар үйленді. Сол жылдың желтоқсан айында олардың Илона есімді қызы дүниеге келді. 1964 жылдың наурыз айында олардың тағы бір қызы, Сильвия туды.