Изменение климата

Состояние атмосферы над данной территорией и за данное время, определяемое физическими процессами, совершающимися в ней при взаимодействии с подстилающей поверхностью, называется погодой.

Под климатом принято понимать многолетний режим погоды, присущий данной местности в соответствии с её географическими условиями.

Климатом называется закономерная последовательность атмосферных процессов, создающаяся в данной местности в результате взаимодействия солнечной радиации, атмосферной циркуляции и физических явлений, происходящих на подстилающей поверхности, и обуславливающая в этой местности закономерный для неё режим погоды. Таким образом, важнейшие климатообразующие факторы – это:

1. солнечная радиация

2. циркуляция атмосферы

3. характер подстилающей поверхности

Кроме этих факторов на климат определенное влияние оказывает и деятельность человека, т.к. она может изменять физические свойства подстилающей поверхности, а также атмосферы и её состав.

Как показывают наблюдения климатологов, метеорологов и др ученых, хозяйственная деятельность человека оказывает влияние на изменение климата. За последние 100 лет среднегодовая температура на планете увеличилась на 1 градус Цельсия. Это больше, чем изменения температуры, происходившие в течение всего тысячелетия. Необыкновенно жарко стало для землян последнее десятилетие в течение которого среднегодовая температура поднялась на ¾ градуса Цельсия. Ученые считают, что среднегодовая температура может повыситься к 2025 году на 2-4⁰С в умеренных широтах и более чем на 10⁰С на полюсах.

/Среднеглобальная температура у поверхности Земли примерно 15 градусов Цельсия. За последний миллин лет она изменялась в пределах 5 градусов Цельсия похолодания и 2 градусов потепления. При изменении среднеглобальной температуры на 10 градусов Цельсия скорее всего будет нарушено действие Ле-Шателье – биота как бы сама себя съест. Процессы обмена веществ приведут, усиливаясь, не к сопротивлению изменениям в окружающей среде, а к быстрой самодеструкции биосферы. Все это свидетельствует о том, как важно учитывать тонкие механизмы работы биосферы. Реймерс Н.Ф. Концептуальная экология. М. – 1992 г /

ПРИЧИНЫ ПОТЕПЛЕНИЯ КЛИМАТА

1. Не исключено, что потепление климата частично имеет естественный характер. Еще Вернадский В.И. говорил, что мы живем в конце последней ледниковой эпохи и только выходим из неё. Однако скорость потепления заставляет признать роль антропогенного фактора в этом явлении.

2. Большинство климатологов мира связывают повышение температуры в первую очередь с увеличением концентрации углекислого газа в атмосфере (так называемый парниковый эффект). Концентрация углекислого газа в атмосфере была минимальной за всю историю земли в конце 19 века, а затем стала увеличиваться:

Год	1860	сейчас	2025
Содержание углекислого газа, % об.	0,027	0,034	0,06-0,07

Известно, что углекислый газ в атмосфере, подобно стеклу в оранжерее, пропускает солнечные лучи, но задерживает тепловое излучение Земли и тем самым создает парниковый эффект (пропускает у/ф лучи, а инфракрасное излучение, отдаваемое землей, имеет другую длину волны и углекислый газ его задерживает. l_У.Ф.= 0,15…0,29 мкм).

Для того, чтобы разобраться в этом рассмотрим радиационный баланс.

Солнечная радиация поступает на поверхность Земли в виде прямой радиации Впр, идущей непосредственно от Солнца и в виде рассеянной радиации Врас, представляющей собой радиацию рассеянную атмосферой и облаками. Важнейшей величиной является суммарная радиация Всум Солнца и неба, равная сумме прямой солнечной радиации, рассчитанной на горизонтальную поверхность, и рассеянной радиации.

Солнечная радиация поглощается Землей не полностью. Часть радиации отражается поверхностью Земли.

Отношение отраженной радиации к суммарной радиации Солнца называется альбедо. Значения альбедо выражают в процентах. Дополнение до 100% характеризует поглощательную способность тела, если только оно не пропускает радиацию насквозь.

Земная поверхность, поглощая суммарную радиацию (коротковолновую), в то же время теряет тепло путем длинноволнового излучения. Это тепло частично уходит в мировое пространство, а в значительной мере поглощается атмосферой.

В этом поглощении большое участие принимают водяной пар, озон и углекислый газ, а также пыль.

Вследствие поглощения излучения земли атмосфера нагревается и в свою очередь приобретает способность излучения длинноволновой радиации. Часть этого излучения достигает Земной поверхности. Таким образом, в атмосфере создаются 2 потока длинноволновой радиации, направленные в противоположные стороны. Один из них, направленный вверх, состоит из земного излучения e_з, а другой, направленный вниз, представляет радиацию атмосферы e_а. Разность e_з - e_а называют эффективным излучением Земли e_эф. Оно показывает фактическую потерю тепла Земной поверхностью. В среднем эффективное излучение составляет 0,1 ккал/(см² мин), несколько повышаясь в сухих местностях днем. Энергия, измеряемая величиной радиационного баланса, частично затрачивается на испарение, частично передается воздуху, и, наконец, некоторое количество энергии уходит в почву и идет на её нагревание.

Радиационный баланс представляет собой разность между приходом и расходом лучистой энергии, поглощаемой и излучаемой поверхностью земли. Его можно выразить следующим уравнением:

В = В_к - e_эф

Здесь В_к – поглощенная коротковолновая солнечная радиация.

Радиационный баланс является важнейшим климатическим фактором, т.к. от его величины в сильной степени зависит распределение температуры в почве и прилегающих к ней слоях воздуха. От него зависят физические свойства масс воздуха, перемещающихся по Земле, а также интенсивность испарения и таяния снега.

Распределение годовых значений радиационного баланса для поверхности Земного шара приводится на соответствующих картах. В тропических широтах эти значения доходят до 100-120 ккал/см² год, а максимальные – до 140 наблюдаются на севере Аравийского моря и в районе Тиморского моря (у северо-западных берегов Австралии), т.к. в эти районы поступает большое количество суммарной радиации при пониженном эффективном излучении. В умеренных широтах значения радиационного баланса быстро уменьшаются по мере возрастания широты вследствие убывания суммарной радиации.

Энергия, измеряемая величиной радиационного баланса, частично затрачивается на испарение, частично передается воздуху, и, наконец, некоторое количество энергии уходит в почву и идет на её нагревание.

Таким образом, общий приход-расход тепла для поверхности Земли, называемый тепловым балансом, можно представить в виде следующего выражения:

В = М + V + T,

Где В – радиационный баланс, М – поток тепла между поверхностью земли и атмосферой, V –затрата тепла на испарение (выделение тепла при конденсации), Т – теплообмен между поверхностью почвы и глубинными слоями.

На земле в среднем за год между приходом и расходом лучистой энергии наблюдается полное равновесие, т.е. сколько энергии Солнца Земля и атмосфера получают, столько же энергии они и расходуют путем отражения и излучения радиации. Энергетический баланс земного шара в среднем равен нулю.

Таким образом, при увеличении концентрации углекислого газа в атмосфере уменьшается эффективное излучение Земли (т.е. потеря тепла Земной поверхностью).

Ежегодно в атмосферу поступает около 8 млн. т диоксида углерода. С чем это связано?

ПРИЧИНЫ УВЕЛИЧЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА В АТМОСФЕРЕ

2.А. Основная причина роста содержания углекислого газа в атмосфере - это сжигание топлива для производства энергии. Ежегодно сжигается столько топлива, сколько создавалось природой за 1 млн. лет. Человечество сжигает ежегодно 4,5 млрд. т угля, 3,2 млрд. т нефти и н/п, а также природный газ, торф, горючие сланцы и дрова.

2.Б. Однако согласно последним данным, объемы сжигания с 70 –х годов не растут, а содержание углекислого газа продолжает увеличиваться. Это связано с тем, что человек уничтожает разработанные природой биосистемы, связывающие углекислый газ (это болота, планктон и т.д.). За последние полстолетия он практически осушил все болота в Европе и Северной Америке.

2.В. Загрязнение морей и океанов приводит к массовой гибели планктона и микроорганизмов, связывающих углекислый газ.

3. Тепловое излучение поглощают не только углекислый газ, но и пары воды, метан, озон, оксиды азота и хлорфторуглероды. Поэтому все эти газы называют парниковыми. Многие из них поглощают инфракрасное излучение в 50-100 раз сильнее, чес СО₂. И хотя их содержание в воздухе значительно ниже, суммарно они влияют на температурный режим планеты. Вклад парниковых газов в потепление климата оценивается, %: СО₂ – 60, СН₄ – 15, ХФУ – 12, О₃ – 8 и NO_х – 5.

Но именно участие углекислого газа в глобальном круговороте углерода (лежащего в основе всего живого) и вовлекает биосферу в тепловой баланс.

4. Искусственный подогрев планеты связан не только с парниковым эффектом, но и с энергией, расходуемой человеком в различных сферах его деятельности. Теплота, выделяемая в результате хозяйственной деятельности, составляет 0,02% энергии, получаемой от солнца, но и она, по мнению ученых, вызвала повышение температуры в среднем на 0,1 ⁰С. Если потребление энергии будет расти такими же темпами, как сейчас (каждые 10-12 лет удваивается), то через 50-60 лет температура в приземном слое атмосферы вследствие этого фактора заметно повысится. По мнению многих ученых, в перспективе эффект, связанный с увеличивающимся выбросом теплоты, может стать опаснее, чем рост количества парниковых газов.

Многочисленные измерения температуры океанической поверхности также показывают, что Мировой океан постепенно, но заметно нагревается примерно на 0,1 ⁰С в год.

ПОСЛЕДСТВИЯ ПОТЕПЛЕНИЯ КЛИМАТА

(ОЖИДАЕМЫЕ И НАСТОЯЩИЕ)

Проблемы из-за потепления климата заметны уже сейчас.

1. Это прежде всего распространение инфекций. Так, за последнее десятилетие замечен рост малярии в Пакистане, Индии, Колумбии, Руанде. Сейчас малярией заболевает ежегодно 300 млн. человек, 2 млн. – умирает. Во второй половине 21 века, в связи с потеплением климата, эти цифры увеличатся еще на 60%.

2. Увеличивается количество стихийных бедствий (бури, грозы, сели, смерчи). В Канаде за последние 20 лет в 5 раз чаще стали случаться ураганы, в Италии – в 2 раза чаще наводнения. С 1991 года количество осадков на севере Европы увеличилось на 10-20%, а на юге стали чаще происходить засухи.

Январь 2002 г снегопады и морозы в Европе климатологи связывают с потеплением климата. Они считают, что теплое течение Гольфстрим, омывающее Европу, разбавляется холодными водами тающих льдов.

В качестве научных гипотез указывается на следующие последствия грядущего парникового эффекта.

3. Предполагается, что рост средней глобальной приземной температуры приведет к повышению уровня мирового океана на 20-165 см за счет термического расширения воды (что касается ледникового щита Антарктиды, то его разрушение не является неизбежным, т.к. для таяния необходимы более высокие температуры).

4. Затопление обширных прибрежных густонаселенных зон. Во многих регионах возникнут проблемы с пресной водой, с продуктами питания. Миллионы людей будут вынуждены эмигрировать.

5. Потепление может привести к резкому сокращению площадей северных лесов, а так же к перемещению их границ на север.

6. В связи с этим видовое разнообразие диких животных уменьшится на 45%. Особенно пострадают Россия, страны Скандинавии, Канада. Виды флоры и фауны не будут успевать адаптироваться к быстро меняющимся климатическим условиям, что может привести к гибели как отдельных видов, так и целых экосистем.

7. Для России главную опасность представляет таяние грунтовых льдов на территории вечной мерзлоты.

8. Различная температура на полюсах и экваторе – это основная движущая сила циркуляции атмосферы. Более сильное потепление на полюсах приведет к её ослаблению. Это изменит картину циркуляции атмосферы, а значит и распределение осадков. В некоторых районах, например в Северной Африке, их количество возрастет, и это будет полезно. Однако в США и Канаде, где производится огромное количество пшеницы и кукурузы, количество осадков сократится примерно на 40% и компенсировать это вряд ли удастся. Таким образом, парниковый эффект нарушит климат планеты, изменив такие важные величины, как количество осадков в различных регионах планеты, направление ветров, слой облаков, океанские течения.

В качестве примера зловещих прогнозов – вырезки из газет.

/Согласно результатам последнего исследования британских ученых, опубликованных в журнале Nature, арктический ледник в ряде мест стал на 40% тоньше, чем в 1970 году. Эти данные подтвердили и специалисты Nasa: из космоса даже невооруженным глазом видно как разрушаются шельфовые ледники канады. А самый неутешительный прогноз звучит так: к концу 21 века льды Северного ледовитого океана могут растаять полностью, что приведет к вымиранию представителей полярной фауны, включая белых медведей. Кроме того, лед сильнее отражает солнечные лучи, чем вода. Поэтому чем меньше остаётся льда, тем более быстрый характер может принять процесс глобального потепления. МК, ноябрь 2003 года/

В качестве положительных прогнозов указывается на то, что для отдельных регионов, например для России, могут возникнуть некоторые выгоды. Например, теплых дней в году стане больше, уменьшатся расходы на отопление и потребление энергии. Климатические границы будут сдвинуты на 200-300 км к Северу. В средней полосе увеличится урожайность.

Во мнениях ученых насчет глобального потепления нет единого мнения. Большинство ученых считают, что потепление реально проявится, другие утверждают, что глобальное потепление примерно на 1 градус Цельсия уже произошло, третьи говорят, что глобального потепления пока нет, т.к. избыток углекислого газа связывается процессами фотосинтеза.

Есть ещё один важный фактор, влияющий на изменение теплового баланса в атмосфере – её загрязнение мелкодисперсной пылью, которая остаётся в верхних слоях атмосферы, образуя пылевые облака. Они образуются на высоте 10-20 км и отражают солнечный свет, что ведет к понижению температуры в нижних слоях тропосферы.

Таким образом, различные факторы оказывают влияние как на нагревание, так и на охлаждение атмосферного воздуха. Но фактические измерения показывают, что доминируют процессы, направленные на потепление климата.

ПУТИ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ

Киотский протокол (конвенция от 1997 года) обязал развитые страны сбавить темпы выброса парниковых газов. Протокол рассматривает систему квот (определенного количества тепличных газов) на выбросы парниковых газов. В октябре 2003 г. в Моске проходил конгресс, на котором обсуждались проблемы глобального потепления. Много говорилось о необходимости ратифицировать Киотский протокол как России, так и, например, Америке.

Для уменьшения поступления парниковых газов в атмосферу можно предложить следующие меры: повышение эффективности использования горючего, энергосбережение, разработка и внедрение альтернативных (бестопливных) источников энергии, уменьшение выброса парниковых газов, внедрение современных технологий в производство, уменьшение вырубки лесов и т.д.

Дата добавления: 2015-07-13