Рассматривается проблема антропогенного вклада в климатическую систему планеты вследствие теплового загрязнения. Несмотря на количественное преобладание солнечной и геотермальной энергии в тепловом балансе Земли, антропогенное тепло воздействует на самую чувствительную оболочку планеты – биосферу. Проведена оценка теплового загрязнения различных стран на основе удельного (на единицу площади) энергопотребления, поскольку вся потребляемая человечеством энергия в конечном итоге превращается в тепло и поступает в биосферу. Косвенным показателем теплового загрязнения (маркером) служит также удельная эмиссия углекислого газа, ибо основным источником энергии до сих пор является ископаемое углеродсодержащее топливо. Рассчитанные коэффициенты корреляции показателей теплового загрязнения (удельное энергопотребление и эмиссия СО2) с потеплением климата в различных регионах обнаружили низкую положительную взаимосвязь этих показателей (0,17–0,13 соответственно), что свидетельствует о незначительном пока вкладе теплового загрязнения в глобальное потепление климата. Таким образом, в настоящее время вклад антропогенного тепла в климатическую систему существенно сказывается, прежде всего, на региональном уровне, что необходимо учитывать в экологической политике с целью предупреждения негативного влияния этого фактора на функционирование природных экосистем. Это особенно важно в условиях глобального потепления климата, обусловленного преимущественно естественными факторами.

Анализируется проблема глобального потепления климата и попытки её решения, в том числе с помощью низкоуглеродной энергетики. Успешность решения проблемы зависит от степени понимания процессов, её вызывающих. Поскольку всё больше данных говорит о естественных причинах колебания климата, а из антропогенных факторов наибольший вклад в потепление вносит тепловое загрязнение, а не антропогенный рост углекислого газа в атмосфере, то низкоуглеродная энергетика при всех её позитивных качествах не способна решить проблему потепления климата.

На основе учения В.И. Вернадского о биосфере и современных научных данных сделана попытка анализа механизмов динамики современных глобальных процессов на примере климатических изменений. Рассмотрены возможные причины наблюдающегося в последнее столетие потепления как естественного, так и антропогенного характера. Показано, что именно рост температуры вызывает рост концентрации углекислого газа и метана в атмосфере, а не наоборот, как это следует из гипотезы парникового эффекта. В этом видится главная причина низкой эффективности принимаемых на международном уровне усилий по стабилизации климата. Течение природных процессов, как и в целом эволюция биосферы, имеет неустойчивый, цикличный характер, реализуемый по своим законам. Особое внимание уделено учению о биосфере В.И. Вернадского, его взглядам на роль разума и научных исследований в разрешении неизбежно возникающих в ходе эволюции на Земле проблем, обусловленных стремительно с исторических позиций и глобально развивающимся человечеством. Научные исследования являются надёжным защитником как интересов человечества, так и биосферы в целом. В этом для В.И. Вернадского была основа позитивного взгляда на будущее нашей цивилизации и биосферы.

Предложена новая многоуровневая модель расчёта карбонового следа продукции агроэкосистем. Введено понятие «итоговый карбоновый след», который включает как прямые выбросы СО₂ при работе тракторов, комбайнов и т. д., окислении гумуса почв, СО₂-экв. при трансформации азотных удобрений в почве, так и косвенные выбросы – поступление углекислого газа в атмосферу при производстве тракторов, комбайнов, почвообрабатывающих орудий, транспортных средств, минеральных удобрений и т. д. На примере результатов экспериментов на серых лесных почвах Южного Подмосковья показано, что при внесении средних доз минеральных удобрений под полевые культуры косвенные выбросы СО₂ сопоставимы с поступлением СО₂ от окисления органического топлива при работе техники в поле. При расчёте величины карбонового следа полевой культуры необходимо учитывать влияние пожнивных и корневых остатков предшественника на баланс углерода в почве данной агроэкосистемы. По возрастанию выбросов СО₂ на 1 га посева на серых лесных почвах культуры расположены следующим образом: кукуруза на силос > ячмень > озимая пшеница > клевер; клевер является углерод-отрицательной культурой (-1,7 т/га СО₂). Приведены значения итогового карбонового следа зерновых культур, рассчитанные по стандартной методике.

На основе ранее выполненных с высоким пространственным и временным разрешением по данным высокоточных астрономических эфемерид расчётов облучения проведён анализ изменения интенсивности летнего облучения в полярных и экваториальных пятиградусных широтных зонах Северного полушария. За период с 1900 по 2050 гг. отмечается уменьшение интенсивности летнего облучения в полярной и увеличение в экваториальной области. Следствием этого является увеличение меридионального градиента инсоляции и усиление интенсивности меридионального переноса радиационного тепла, с которым связано увеличение приповерхностной температуры воздуха и температуры поверхности океана в Арктике. Опережающий рост температуры в Арктике по сравнению с другими районами объясняется тем, что энергия (тепло) переносится с большей площади (источника тепла) на меньшую (области стока тепла). В летнее полугодие площадь области источника радиационного тепла в 4,5 раза превышает площадь области его стока. В результате этого удельные значения тепловой энергии – температуры – возрастают. Показано, что с использованием найденных связей характеристик природной среды в Арктике с характеристиками её облучения возможен прогноз изменения климата и состояния природной среды в Арктике на основе рассчитываемых в будущее характеристик облучения.