Возможные изменения климата на планете в результате снижения содержания углекислого газа

Возможные изменения климата на планете в результате снижения содержания углекислого газа ...

ВВЕДЕНИЕ 3
1. Причины изменения климата Земли и «парниковый эффект». 5
2. Влияние концентрации углекислого газа на изменение мирового климата. 8
3. Возможное влияние снижения углекислого газа на климат будущего. 14
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 18
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ 20

Как всем известно человеческое общество вступило в сообщество всеобщих зависимостей и сложнейших проблем, которые лишили человечество сто процентной уверенности осознания безопасной жизни. Человеческое общество никогда ...........

Рассмотрим климаты далекого прошлого, или палеоклиматы, имевшие место на северо-западе Европы в течение последнего миллиона лет (так называемого четвертичного периода). В течение большей части плейстоцена, который окончился примерно 10 млн. лет назад, около 20 млн.км2 северной и центральной части Северной Америки, Европы и северо-западной части России были покрыты слоем льда, толщина которого во многих местах составляла более 3 километров. (В южном полушарии часть юго-восточной Австралии, Новая Зеландия, Патагония и южная часть Чили были также покрыты льдом.) Но четвертичное оледенение не было постоянным; в течение нескольких столетий, — тысячелетий ледники таяли и уменьшались, наступали как бы своеобразные перерывы в оледенении Земли. Климат в эти периоды был значительно теплее, чем в периоды оледенений, и иногда даже мягче, чем сейчас. В Англии последнее оледенение достигало максимального развития примерно 17 млн. лет назад, но уже 8000 лет до нашей эры страна была почти свободна ото льда. По мере того как льды на материке таяли и вода стекала в океан, уровень Северного моря поднимался и вода заполнила то, что теперь называется Дуврским проливом, и Британия стала островом. 1000—500 лет до нашей эры климат стал более сырым, с холодным и облачным летом. О позднейших изменениях климата мы знаем от очевидцев, чьих свидетельств довольно много в древних летописях.
Период с 1000 и до 1250 года был очень теплым и безветренным. Между 1550 и 1850 годами отмечалось существенное ухудшение климата, которое называют «малой ледниковой эпохой». В течение этих трех столетий альпийские ледники росли и заполняли долины, а арктические морские льды достигли самого южного положения за последние 10 млн. лет.
С 1850 до 1940 года климат снова изменялся: широко распространилось потепление с тенденцией к установлению более морских условий на обоих берегах Атлантического океана. Наибольшим потепление было в Арктике, где температура, по-видимому, поднималась до 2,8—3,0° С тогда, как южнее 50° С северной широты изменения были незначительны или их не было совсем. Во многих местах, например в Англии, наблюдалось увеличение облачности и дождей, хотя в субтропических пустынях возросла засушливость. Это удивительное потепление климата имело заметное влияние на растительный и животный мир. Обитатели океанов освоили более северные районы, поскольку океан стал теплее.
К 1938 году морские льды в Северном Ледовитом океане отступили и северные порты стали освобождаться ото льда на большее число дней в году. Предполагалось, что если потепление будет продолжаться, то к концу века весь Северный Ледовитый океан освободится ото льда. Ежегодная продолжительность пребывания морских льдов у берегов Исландии уменьшилась: с 12 недель в 1880— 1920 годах до 10,5 недели к 1940 году. Но в пятидесятых годах продолжительность льдов снова возросла на четыре недели. Это всего лишь одно из многих указаний на то, что потепление первых сорока или пятидесяти лет 20-го столетия окончилось и в 60-х отмечалось изменение климата к более суровому. В большинстве мест процесс ухудшения климата начался еще в 1930—1940 годах, хотя в восточной части США он, по-видимому, задержался до начала пятидесятых годов. Американский метеоролог Митчел показал, что средняя температура Земли в 60-х годах упала на 0,2° С по сравнению с 1940 годом, хотя в период общего потепления климата поднялась на 0,5° С.3
Таким образом, наиболее крупное изменение мирового климата за время инструментальных наблюдений началось в конце 19 века. Оно характеризовалось постепенным повышением температуры воздуха на всех широтах северного полушария во все сезоны года, причем наиболее сильное потепление происходило в высоких широтах и в холодное время года. Потепление ускорилось в 10-х годах 20 века и достигло максимума в 30-х годах, когда средняя температура воздуха в северном полушарии повысилась приблизительно на 0,6 градусов по сравнению с концом 19 века. Потепление, достигшее максимума в 30-х годах, по-видимому, определялось увеличением прозрачности стратосферы, повысившим поток солнечной радиации, поступающей в тропосферу (метеорологическую солнечную постоянную). Это привело к возрастанию средней планетарной температуры воздуха у земной поверхности.4
На изменение мирового климата значительное влияние оказывало содержание углекислого газа в атмосфере, с помощью изучения концентрации углекислого газа можно выявить его влияние на климат в ту или иную эпоху.
Наиболее продолжительный период измерений уровней CO2 на основании изучения ледяных кернов возможен в Восточной Антарктиде, где возраст льда достигает 800 тыс. лет, и который показывает, что концентрация двуокиси углерода изменялась в пределах 180—210 ppm во время ледниковых периодов и увеличивалась до 280—300 ppm в более теплые периоды.
Наиболее достоверный способ измерения концентрации двуокиси углерода в атмосфере за период времени до начала прямых измерений — определение его количества в пузырьках воздуха, заключенных в ледяных кернах из материковых ледников Антарктиды и Гренландии. Наиболее широко в этих целях используются антарктические керны, согласно которым уровень атмосферного CO2 оставался в пределах 260—284 ppm до начала промышленной революции в середине XIX века и на протяжении 10 тыс. лет до этого момента времени. Отдельные исследования, основанные на изучении ископаемой листвы, указывают на гораздо более существенные изменения уровня CO2 в этот период, но они подвергаются критике. Также керны, взятые в Гренландии, указывают на большую степень изменения концентрации углекислого газа по сравнению с результатами, полученными в Антарктиде. Но при этом исследователи гренландских кернов предполагают, что большая вариативность здесь обусловлена локальными осадками карбоната кальция. В случае низкого уровня пыли в образцах льда, взятого в Гренландии, данные по уровням CO2 в течение голоцена хорошо согласуются с данными из Антарктики.
Изменения концентрации атмосферного углекислого газа в течение фанерозоя (последние 541 млн. лет, современность слева). В течение большей части последних 550 млн. лет уровень CO2 значительно превосходил современный.
На более продолжительных интервалах времени содержание атмосферного CO2 определяется на основании определения баланса геохимических процессов, включая определение количества материала органического происхождения в осадочных породах, выветривание силикатных пород и вулканизм в изучаемый период. На протяжении десятков миллионов лет в случае любого нарушения равновесия в цикле углерода происходило последующее уменьшение концентрации CO2. Потому как скорость этих процессов исключительно низка, установка взаимосвязи эмиссии двуокиси углерода с последующим изменением её уровня в течение следующих сотен лет является сложной задачей.
Для изучения концентрации углекислого газа в прошлом также используются различные косвенные методы датирования. Они включают определение соотношения изотопов бора и углерода в некоторых типах морских осадочных пород и количество устьиц в ископаемой листве растений. Несмотря на то, что эти измерения менее точны, чем данные по ледяным кернам, они позволяют определить очень высокие концентрации CO2 в прошлом, которые 150—200 млн. лет назад составляли 3 000 ppm (0,3 %) и 400—600 млн. лет назад — 6 000 ppm (0,6 %).
Снижение уровня атмосферного CO2 прекратилось в начале пермского периода, но продолжилось, начиная при­мерно с 60 млн. лет назад. На рубеже эоцена и олигоцена (34 миллиона лет назад — начало формиро­ва­ния современного ледяного щита Антарктиды) количество CO2 составляло 760 ppm. По гео­химическим данным было установлено, что уровень углекислого газа в атмосфере достиг до­индустри­ально­го уровня 20 млн. лет назад и составлял 300 ppm.
Группа исследователей из Сельскохозяйственного и политехнического университета Техаса (США), Кардиффского и Бристольского университетов (оба — Великобритания) доказала, что начало оледенения Антарктиды совпало по времени со снижением концентрации углекислого газа в атмосфере Земли. Данные геохимических исследований свидетельствуют о том, что образование Антарктического ледового щита началось 33,5–34 млн. лет назад, на границе эоцена и олигоцена. Многие ученые считали, что этот процесс был инициирован снижением концентрации диоксида углерода в атмосфере; проведенное ранее компьютерное моделирование позволило определить точное пороговое значение концентрации CO2 — 750 объемных частей на миллион. Ученые провели измерения относительной концентрации изотопа бора 11В в микроокаменелостях, извлеченных в Танзании, и постарались максимально точно охарактеризовать изменения уровня содержания углекислого газа в атмосфере в указанный период. Полученные данные говорят о том, что основной фазе оледенения предшествовало уменьшение концентрации CO2, которая затем резко возросла до прежних значений, а потом вновь начала постепенно снижаться. По оценкам ученых, в период наиболее интенсивного роста щита концентрация диоксида углерода составляла от 450 до 1 500 (наиболее вероятная величина — 760) объемных частей на миллион. Исследователи отдельно отмечают тот факт, что их измерения прекрасно согласуются с результатами моделирования геохимического цикла углерода.5
Что касается современности, то в 2009 году средняя концентрация CO2 в земной атмосфере составляла 0,0387 % или 387 ppm. Вместе с годовым ростом 2,20±0,01 ppm в течение года наблюдается периодическое изменение концентрации амплитудой 3—9 ppm, которое следует за развитием вегетационного периода в Северном полушарии. Потому как в северной части планеты располагаются все основные континенты, влияние растительности Северного полушария доминирует в годовом цикле концентрации CO2. Уровень достигает максимума в мае и минимума в октябре, когда количество биомассы, осуществляющее фотосинтез, является наибольшим.
Углекислый газ в атмосфере Земли, по состоянию на 2013 год, колебался в пределах от 393 ppm (0,0393 %) до 397 ppm (0,0397 %). Роль углекислого газа (CO2, двуокись или диоксид углерода) в жизнедеятельности биосферы состоит прежде всего в поддержании процесса фотосинтеза, который осуществляется растениями. Являясь парниковым газом, двуокись углерода в воздухе оказывает влияние на теплообмен планеты с окружающим пространством, эффективно блокируя переизлучамое тепло на ряде частот, и таким образом участвует в формировании климата планеты. В связи с активным использованием человечеством ископаемых энергоносителей в качестве топлива происходит быстрое увеличение концентрации этого газа в атмосфере. Кроме того, по данным МГЭИК ООН, до трети общих антропогенных выбросов CO2 являются результатом обезлесения. Впервые антропогенное влияние на концентрацию двуокиси углерода отмечается с середины XIX века. Начиная с этого времени, темп её роста увеличивался и в конце 2000-х годов происходил со скоростью 2,20±0,01 ppm/год или 1,7 % за год. Согласно отдельным исследованиям, современный уровень CO2 в атмосфере является максимальным за последние 800 тыс. лет и, возможно, за последние 20 млн. лет.6
Таким образом, на основании исследований ученых о влиянии концентрации СО2 в атмосфере на мировой климат и современных данных о концентрации углекислого газа в атмосфере Земли, можно сделать вывод, что увеличение концентрации углекислого газа ведет к повышению температурного режима мирового климата.
3. Возможное влияние снижения углекислого газа на климат будущего.
В  последние годы  была  установлена определенная закономерность между глобальными температурами земной поверхности и концентрацией СО2 в атмосфере. В течение кайнозоя происходило неуклонное снижение ресурсов СО2 в атмосфере и этот процесс  ускорился в конце неогена, когда общая масса углекислого газа достигла наименьших значений за всю историю Земли. Под влиянием естественного убывания содержания СО2 климат изменялся с периодичностью более ста тысяч лет. Этому способствовали  гипсометрическое положение суши, морские регрессии, мощность растительного покрова, соотношение площадей суши и водной поверхности и т. д.
Вулканические извержения, в результате которых в атмосферу попадает не только углекислота, но и огромный объем тонкой вулканической пыли (это приводит к резкому увеличению альбедо атмосферы, а значит и к снижению температур), также приводили к колебаниям климата.
Исходя из периодического изменения положения Земли в космическом пространстве (согласно гипотезе югославского геофизика М. Миланковича, наклон земной оси периодически изменялся через каждые 40 тыс. лет положение земной орбиты — через 92 тыс. лет, а нахождение ближайшей точки земной орбиты к Солнцу — перигелия — через 21 тыс. лет), советские ученые Ш. Г. Шараф и Н. А. Будникова вычислили, что слабые оледенения на Земле могут наступить через 170, 215, 269 и 335 тыс. лет, а сильные оледенения через 505, 620, 665 и 715 тыс. лет. Если не учитывать деятельности человека, то примерно через 10—15 тыс. лет в высоких широтах должно произойти существенное снижение радиационного баланса. Это приведет к развитию оледенения. В дальнейшем радиация вновь возрастет, что приведет к разрушению ледникового покрова. По расчетным данным, уменьшения радиации могут повторяться через каждые 40 и 90 тыс. лет, причем амплитуды их будут возрастать.
Если учесть, что за последние 30—40 млн.. лет происходило неуклонное снижение ресурсов СО2 в атмосфере, то надо полагать, что в будущем эта естественная убыль углекислоты сохранится. Учитывая общую тенденцию снижения концентрации СО2 в атмосфере, можно предсказать время наступления полного оледенения планеты. Оно должно произойти тогда, когда концентрация СО2 в атмосфере станет меньше 0,015%. Согласно расчетным данным это наступит примерно через 1 млн.. лет.
Снижение концентрации углекислого газа в атмосфере могло бы привести не только к понижению температурного режима, но и к постепенному сокращению продуктивности растений и уменьшению общей массы живых организмов.
Такой пессимистический вывод не должен вызывать особых тревог, поскольку в нем не учитывается хозяйственная деятельность человека — фактор, имеющий огромное влияние на формирование климата. Так, например, в начале XX в. концентрация углекислого газа в атмосфере составляла 0,029%, а в настоящее время — 0,033%. Человечество оказывает активное влияние на окружающую среду. Только за последние десятилетия в результате сжигания различных видов жидкого и твердого топлива в атмосфере не только наблюдались повышения температур, но и увеличение концентрации СО2.
Увеличение содержания углекислого газа в атмосфере почти на 0,003%, которое произошло за два-три десятилетия, компенсирует естественную убыль СО2 за 200 тыс. лет. И это произошло, несмотря на все возрастающую вырубку лесов и существование активных поглотителей углекислоты — морей и океанов. Следовательно, хозяйственная деятельность человека не только существенно замедлила процесс естественной убыли углекислоты в атмосфере, но и привела к ее возрастанию.
Если даже представить себе, что в ближайшем будущем полностью прекратится выброс в атмосферу СО2, что само по себе маловероятно, то имеющейся концентрации углекислого газа в атмосфере будет вполне достаточно для того, чтобы оттянуть время наступления оледенения на десятки и даже сотни тысяч лет. Вместе с тем при сохранении масштабов современного воздействия человека на атмосферу, а оно имеет определенные тенденции к резкому возрастанию, вероятность глобального оледенения Земли в будущем сводится к нулю.7
Однако людям важно знать не только то, что будет через миллионы или тысячи лет, но и то, что ждет нас в самом ближайшем будущем. В предстоящие десятилетия основное воздействие на климат будут оказывать по крайней мере три главных фактора: рост производства различных видов топливной энергетики; увеличение содержания углекислого газа в атмосфере в результате активной хозяйственной деятельности людей; изменение концентрации атмосферного аэрозоля, т. е. небольших, пылеватых частиц  в атмосфере.
По мнению многих исследователей, наиболее надежным прогнозом в развитии предстоящих климатических изменений являются те, которые основаны на данных потребления энергетики. При этом учитываются потребление в народном хозяйстве газа и нефти, каменного угля, горючих сланцев, а также использование атомной и термоядерной энергии.
Изменения содержания в атмосфере ряда других компонентов могут прямо или косвенно оказывать влияние на климат. Так неоднократно предпринималась попытка подсчитать влияние антропогенного аэрозоля на формирование климата. Частицы аэрозоля, образующие смог, увеличивают альбедо атмосферы и тем самым способствуют снижению среднеглобальной температуры. Возможность возрастания содержания антропогенного аэрозоля  в ближайшем будущем в больших размерах маловероятна, так как во многих промышленно развитых странах в огромных масштабах проводятся работы по улавливанию и утилизации практически всех выбрасываемых в атмосферу частиц. Охранные мероприятия по борьбе с загрязнением атмосферы с каждым годом усиливаются в законодательном порядке.
В процессе прогнозных расчетов еще не учитывается возможность крупных извержений вулканов в будущем с выбросом в атмосферу не только углекислого газа и других газообразных веществ, в том числе и водяного пара, но и большого количества тонкой вулканической пыли — пепла. Увеличение содержания пепла в атмосфере приводит также к существенному понижению среднегодовых температур. Такая картина наблюдалась на нашей планете через год после извержения крупнейших вулканов — Везувия, Катмай, Этны, Кракатау, вулканов Камчатки и Курильских островов.
Анализ многочисленных материалов по антропогенным факторам, воздействующих на климат, позволил советскому климатологу М. И. Будыко еще в начале 70-х годов дать прогноз о повышении среднеглобальных температур. По его предположению, с 1970 по 2000 г. при повышении концентрации углекислого газа на 17% средняя температура воздуха у земной поверхности должна повыситься на 0,65°. Исходя из того, что концентрация углекислого газа в 2000 г. составит 0,037— 0,039%, в 2025 г. — 0,065—0,074% ожидается, что это приведет к повышению среднеглобальных температур в 2000 г. на 1,5°, а через 25 лет, возможно, на 5°. Глобальное потепление на 1,5° приведет к уменьшению количества зимних атмосферных осадков на значительной части степной и лесостепной зон примерно на 10—15% и соответствующему их увеличению в субтропическом поясе. В результате потепления исчезнут горные ледники и полярные ледниковые покровы, а уровень Мирового океана, возможно, повысится и произойдет новое перемещение к полюсам ландшафтно-климатических зон.8
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В данной работе были рассмотрены сущность роль финансов в современной экономике, а также изучение сущность и роль государственного бюджета. Исходя из выше изложенного, можно сделать выводы.
В результате изучения материалов метеорологических наблюдений, выполняемых во всех районах земного шара, установлено, что климат не является постоянным, а подвержен определенным изменениям. Наряду с естественными факторами на глобальные климатические условия оказывает всевозрастающее влияние хозяйственная деятельность человека. Современными научными исследованиями установлено, что влияние антропогенной деятельности на глобальный климат связано с действием нескольких факторов, из которых наибольшее значение имеют:
- увеличение количества атмосферного углекислого газа, а также некоторых других газов, поступающих в атмосферу в ходе хозяйственной деятельности, что усиливает парниковый эффект в атмосфере;