Вход

Изменения климата

Реферат по биологии
Дата добавления: 23 января 2002
Язык реферата: Русский
Word, rtf, 206 кб
Реферат можно скачать бесплатно
Скачать
Не подходит данная работа?
Вы можете заказать написание любой учебной работы на любую тему.
Заказать новую работу
Изменения климата ВВЕДЕНИЕ Вопрос об изменениях климата привлека л внимание многих исследователей , работы которых были посвящены главным образом с бору и изучению данных о климатических ус ловиях различных эпох . Исследования этого нап равления содержат обширные материалы о климат ах прошлого. Меньше результатов было получе но при изучении причин изменений климата , хотя эти причины уже давно интересовали специ алистов , работающих в данной области . Из-за отсутствия точной теории климата и недоста тка , необходимых д ля этой цели материалов специальных наблюдени й при выяснении прич ин изменений клим ата возникли большие трудности , не преодоленн ые до последнего времени . Сейчас не сущест вует общепринятого мнения о причинах изменени й и колебаний климата , как для современной эпохи , так и для геологического прошлого. Между тем вопрос о ме ханизме изменений климата приобретает в настоящее время большое практическое значение , которое он еще недавно не имел . Установлено , что хозяйственная деятельность человека начала ока зывать влияние глобальные климатические условия , причем это влияние быстр о возр астает . Поэтому возникает необходимость в раз работке методов прогноза изменений климата дл я того , чтобы предотвратить опасное для че ловека ухудшение природных условий. Очевидно , что такие прогнозы нельзя обосновать только эмпирическими материалами об изменениях климата в прошлом . Эти м атериалы могут быть использованы для оценки климатических условий будущего путем экстрап оляции наблюдаемых сейчас изменений климата . Но этот метод прогноза пригоден лишь для очень ограниченных интервалов времени из-за н е стабильности факторов , влияющих на климат. Для разработки надежного метода прогно за климата будущего в условиях возрастающего влияния хозяйственной деятельности человека на атмосферные процессы необходимо использование физической теории изменений климата. Ме жду тем , имеющиеся численные модели метеороло гического режима являются приближенными и их обоснования содержат существенные ограничения. Очевидно , что эмпирические материалы об изменениях климата имеют очень большое з начение , как для построения , так и дл я проверки приближенных теорий изменений клим ата . Аналогичное положение имеет место в и зучении последствий воздействий на глобальный климат , осуществление которых , по-видимому , возмо жно в ближайшем будущем . Целью настоящей работы является анализ климат ов прошлого , современного и буд ущего , а также проблем регулирования климата. Для выполнения поставленной цели нами сформулированы следующие задачи : Изучить по литературным источникам климат ы прошлых эпох ; Ознакомиться с методами изучения и оц енки современ ного климата и климата б удущего ; Рассмотреть прогнозы и перспективы климат а в будущем и проблемы его регулирования. Материалами для выполнения работы послужи ли монографии и другие публикации современных отечественных и зарубежных ученых по дан ной проблеме. КЛИМАТЫ ПРОШЛОГО Четвертичный период Характерной чертой последнего (четвертичног о ) геологического периода была большая изменч ивость климатических условий , в особенности в умеренных и высоких широтах . Природные ус ловия этого времени изучены гораздо подр обнее по сравнению с более ранними периодами , но , несмотря на наличие многих выдающихся достижений в изучении плейстоцена , ряд важных закономерностей природных процессов этого времени известен еще недостаточно . К их числу относится , в частности , датиров ка эпох похолоданий , с которыми св язаны разрастания ледяных покровов на суше и океанах . В связи с этим оказывается неясным вопрос об общей длительности плейс тоцена , характерной чертой которого было разв итие крупных оледенений. Существенное значение для разра бот ки абсолютной хронологии четвертичного периода имеют методы изотопного анализа , к числу которых относятся радиоуглеродный и калиево-арг онный методы . Первый из указанных методов дает более или менее надежные результаты только для последних 40-50 тыс . ле т , то есть для заключительной фазы четвертичного периода . Второй метод применим для горазд о более продолжительных интервалов времени . О днако точности результатов его использования заметно меньше , чем радиоуглеродного метода. Плейстоцену предшествовал длите льный процесс похолодания , особенно заметный в ум еренных и высоких широтах . Этот процесс ус корился в последнем отделе третичного периода - плиоцене , когда , по-видимому , возникли первые ледяные покровы в полярных зонах северно го и южного полушарий. Из пале ографических данных следует , что время образования оледенений в Антар ктиде и Арктике составляет не менее неско льких млн . лет . Площадь этих ледяных покро вов вначале была сравнительно невелика , однак о постепенно возникла тенденция к их расп ространению в бол е е низкие широты с последующим отсутствием . Время начала с истематических колебаний границ ледяных покровов по ряду причин определить трудно . Обычно считают , что перемещения границы льдов на чались около 700 тыс . лет тому назад. Наряду с этим к эпохе активно го развития крупных оледенений часто добавляют более длительный интервал времени – эоплейстоцен , в результате чего длительнос ть плейстоцена возрастает до 1,8 – 2 млн . лет. Общее число оледенений , по-видимому , был о довольно значительным , поскольку установл енные еще в прошлом веке главные ледниковые эпохи оказались состоящими из ряда более теплых и холодных интервалов време ни , причем последние интервалы можно рассматр ивать как самостоятельные ледниковые эпохи. Масштабы оледенений различных ледниковых эпох з начительно отличались . При этом заслуживает внимания мнение ряда исследователе й , что эти масштабы имели тенденцию к возрастанию , то есть что оледенение в конц е плейстоцена были крупнее первых четвертичны х оледенений . Лучше всего изучено последнее оледене ние , которое происходило несколько десятк ов тыс . лет назад . В эту эпоху заметно возросла засушливость климата. Возможно , это объяснялось разным уменьшен ием испарения с поверхности океанов из-за распространения морских льдов в более низкие широты . В результ ате понижалась интен сивность влагооборота , и уменьшалось количество осадков на суше , на которые влияло увел ичение площади материков вследствие изъятия в оды из океанов , израсходованной при образован ии материкового , ледяного покрова . Не подлежит сомнению , ч т о в эпоху последн его оледенения произошло громадное расширение зоны вечной мерзлоты . Это оледенение законч илось 10 – 15 тыс . лет тому назад , что обы чно считают концом плейстоцена и началом голоцена – эпохи , в течение которой на природные условия начала ок а зывать влияние деятельность человека. Причины изменений климата Своеобразные климатические условия четверт ичного времени , по-видимому , возникли из-за соде ржания углекислого газа в атмосфере и в результате процесса перемещения континентов и подъема их ур овня , что привело к частичной изоляции Северного полярного океан а и размещению антарктического материка в полярной зоне южного полушария. Четвертичному периоду предшествовала обуслов ленная изменениями поверхности Земли длительная эволюция климата в сторону усиления термической зональности , что выражалось в с нижении температуры воздуха в умеренных и высоких широтах . В плиоцене на климатически е условия начало оказывать влияние уменьшения концентрации атмосферной углекислоты , что пр ивело к снижению средней гл о бальн ой температуры воздуха на 2 – 3 градуса (в высоких широтах на 3 – 5). После чего по явились полярные , ледяные покровы , развитие ко торых привело к снижению средней глобальной температуры. По-видимому , по сравнению с изменениями астрономических факторов, все другие прич ины оказывали меньшее влияние на колебания климата в четвертичное время. Дочетвертичное время По мере отдаления от нашего времени количество сведений о климатических условиях прошлого уменьшается , а трудности интерпритации этих сведений во зрастают . Наиболее на дежную информацию о климатах отдаленного прош лого мы имеем из данных о непрерывном существовании на нашей планете живых орган измов . Мало вероятно , чтобы они существовали вне пределов узкого интервала температуры , от 0 до 50 градусов С, который в наше время ограничивает активную жизнедеятельность большинства животных и растений . На этом о сновании можно думать , что температура поверх ности Земли , нижнего слоя воздуха и верхне го слоя водоемов не выходила из указанных пределов . Фактические к олебания сре дней температуры поверхности Земли за длитель ные интервалы времени были меньше указанного интервала температур и не превосходили н ескольких градусов за десятки млн . лет. Из этого можно сделать вывод о тр удности исследования изменений термическо го режима Земли в прошлом по эмпирическим данным , так как погрешности определения тем пературы , как методом анализа изотопного сост ава , так и другими известными сейчас метод ами составляют обычно не меньше нескольких градусов. Другая трудность изучения клима тов прошлого обусловлена неясностью положения разл ичных областей по отношению к полюсам в результате движения континентов и возможностью перемещения полюсов. Климатические условия мезозойской эры и третичного периода характеризировались двумя основными зак ономерностями : На протяжении этого времени средняя т емпература воздуха у земной поверхности была значительно выше современной , в особенности в высоких широтах . В соответствии с э тим разность температур воздуха между экватор ом и полюсами была гораздо меньше с овременной ; В течение большей части рассматриваемого времени преобладала тенденция к снижению температуры воздуха , в особенности в высоки х широтах. Эти закономерности объясняются изменением содержания углекислого газа в атмосфере и изменением положения континентов . Более высокая концентрация углекислого газа обеспечи вала повышение средней температуры воздуха пр имерно на 5 градусов по сравнению с соврем енными условиями . Низкий уровень континентов повышал интенсивность меридионального теплообмена в океана х , что увеличивало темпер атуру воздуха в умеренных и высоких широт ах. Повышение уровня континентов уменьшало интенсивность меридионального теплообмена в ок еанах и приводило к постоянному снижению температуры в умеренных и высоких широтах. При общей высоко й устойчивости термического режима в мезозойское и третично е время , обусловленной отсутствием полярных л ьдов , в течение сравнительно редко коротких интервалов могли происходить резкие понижения температуры воздуха и верхних слоев водо емов . Эти понижения б ы ли обусловле ны совпадением во времени ряда вулканических извержений взрывного характера. Современные изменения климата Наиболее крупное изменение климата за время инструментальных наблюдений началось в конце 19 века . Оно характеризовалось постепенны м п овышением температуры воздуха на в сех широтах северного полушария во все се зоны года , причем наиболее сильное потепление происходило в высоких широтах и в хо лодное время года . Потепление ускорилось в 10-х годах 20 века и достигло максимума в 30-х годах , к о гда средняя темпера тура воздуха в северном полушарии повысилась приблизительно на 0,6 градусов по сравнению с концом 19 века . В 40-х годах процесс п отепления сменился похолоданием , которое продолжа ется до настоящего времени . Это похолодание было довольно м едленным и пока еще не достигло масштабов предшествующего ему потепления. Хотя данные о современном изменении климата в южном полушарии имеют менее определенный характер по сравнению с данными для северного полушария , есть основания с читать , что в первой половине 20 века в южном полушарии также происходило потеплени е. В северном полушарии повышение темпера туры воздуха сопровождалось сохранением площади полярных льдов , отсутствием границы вечной мерзлоты в более высокие широты , продвижени ем к северу границ ы леса и тундры и другими изменениями природных условий. Существенное значение имело отмечавшееся в эпоху потепления изменение режима атмосф ерных осадков . Количество осадков в ряде р айонов недостаточного увлажнения при потеплении климата уменьшилось , в ос обенности в холодное время года . Это привело к ум еньшению стока рек и падению уровня некот орых замкнутых водоемов. Особую известность получило произошедшее в 30-х годах резкое снижение уровня Каспи йского моря , обусловленное главным образом ум еньшением сто ка Волги . Наряду с этим в эпоху потепления во внутриконтинентальных районах умеренных широт Европы , Азии и Северной Америки возросла частота засух , ох ватывающих большие территории. Потепление , достигшее максимума в 30-х годах , по-видимому , определялось ув еличением прозрачности стратосферы , повысившим поток с олнечной радиации , поступающей в тропосферу (м етеорологическую солнечную постоянную ). Это привел о к возрастанию средней планетарной температу ры воздуха у земной поверхности. Изменения температуры возду ха на различных широтах и в различные сезоны зависели от оптической толщины стратосферного аэрозоля и от перемещения границы морских полярных льдов . Обусловленное потеплением от ступления морских арктических льдов привело к дополнительному , заметному повыш е нию температуры воздуха в холодное время год а в высоких широтах северного полушария. Представляется вероятным , что изменения прозрачности стратосферы , произошедшие в первой половине 20 века , были связаны с режимом вулканической деятельности и , в частности , с изменением поступления в стратосферу продуктов вулканических извержений , включая в особенности сернистый газ . Хотя этот выв од основан на значительном материале наблюден ий , он однако , является менее очевидным по сравнению с приведенной выше основной ча с тью объяснения причин потепления. Следует указать , что это объяснение относится только к главным чертам изменени я климата , которое произошло в первой поло вине 20 века . Наряду с общими закономерностями процесса изменения климата этот процесс характеризовал ся многими особенностями , относ ящимися к колебаниям климата за более кор откие периоды времени и к колебаниям клим ата в отдельных географических районах. Но такие колебания климата были в значительной мере обусловлены изменениями ци ркуляций атмосферы и гид росферы , которые имели в некоторых случаях случайный хара ктер , а в других случаях были следствием автоколебальных процессов. Есть основания думать , что в послед ние 20-30 лет изменения климата начали в изве стной мере зависеть от деятельности человека . Хотя потепление первой половины 20 века оказало определенное влияние на хозяйственну ю деятельность человека и явилось наиболее крупным изменением климата за эпоху инстру ментальных наблюдений , его масштабы были незн ачительны по сравнению с теми изменениями кли м ата , которые имели место в течение голоцена , не говоря уже о пле йстоцене , когда развивались крупные оледенения. Тем не менее , изучение потепления , п роизошедшего в первой половине 20 века , имеет большое значение для выяснения механизма и зменений климата , о свещенным массовыми да нными надежных инструментальных наблюдений. В связи с этим всякая количественн ая теория изменений климата должна быть , п режде всего , проверена по материалам , относящи мся к потеплению первой половины 20 века. Климат будущего Перспект ивы изменений климата При изучении климатических условий буд ущего следует сначала остановиться на тех изменениях , которые могут произойти вследствие естественных причин . Эти изменения могут зависеть от следующих причин : Вулканическая деятельность . Из изу чен ия современных изменений климата следует , что колебания вулканической активности могут вли ять на климатические условия для периодов времени , равных годам и десятилетиям . Возмож но , также влияние вулканизма на изменения климата за периоды порядка столети й и за длительные интервалы времени ; Астрономические факторы . Изменение положения поверхности Земли по отношению к Солнцу создает изменения климата с временными м асштабами в десятки тысяч лет ; Состав атмосферного воздуха . В конце т ретичного и в четвертичное время , опреде ленное влияние на климат оказывало убывание содержания углекислого газа в атмосфере . Принимая во внимание скорость этого убывания и соответствующие ему изменения температуры воздуха , можно заключить , что влияние ест ественных изменений содерж а ния углеки слоты на климат существенно для интервалов времени более ста тысяч лет ; Строение земной поверхности . Изменение ре льефа и связанные с ними изменения положе ния берегов морей и океанов могут заметно изменить климатические условия на больших простран ствах за периоды времени , не меньше сотен тысяч - миллионов лет ; Солнечная постоянная . Оставляя в стороне вопрос о существовании влияющих на клима т короткопериодических колебаний солнечной посто янной , следует принять во внимание возможност ь медленных измене ний солнечной радиации , обусловленных эволюцией солнца . Также измене ния могут существенно влиять на климатические условия за периоды не менее ста милл ионов лет. Наряду с изменениями , обусловленными вн ешними факторами , климатические условия меняются в рез ультате автоколебательных процессов в системе атмосфера – океан - полярные льды . Также изменения относятся к периодам времени порядка годов – десятилетий и , возможно , также к периодам в сотни и даже тысячи лет . Указанные в этом переч не временные масштабы д ействия разл ичных факторов на изменения климата в осн овном согласуются с аналогичными оценками Мит челла и других авторов . Сейчас существует проблема предсказания изменений климата в рез ультате деятельности человека , которая существенн о отличается от пробл е мы прогноза погоды . Ведь для нее необходимо принять во внимание изменение во времени показат елей хозяйственной деятельности человека . В с вязи с этим задача предсказания климата с одержит два основных элемента – прогноз развития ряда аспектов хозяйственной д еятельности и расчет тех изменений кл имата , которые соответствуют изменению соответств ующих показателей деятельности человека. Возможный экологический кризис Современная деятельность человека , так же как и его деятельность в прошлом , с ущественно изменил а природную среду на большей части нашей планеты , эти изменения до недавнего времени были только суммой многих локальных воздействий на природные процессы . Они приобрели планетарный характер не в результате изменения человеком природ ных процессов глобальн о го масштаба , а потому , что локальные воздействия распрос транились на большие пространства . Иначе гово ря , изменение фауны в Европе и Азии не влияло на фауну Америки , регулирование ст ока американских рек не изменило режима с тока африканских рек и так далее. Только в самое последнее время начало сь воздействие человека на глобальные природн ые процессы , изменение которых может оказать влияние на природные условия всей планет ы. Принимая во внимание тенденции развити я хозяйственной деятельности человека в совре ме нную эпоху , недавно было высказано п редложение , что , дальнейшее развитие этой деят ельности может привести к значительному измен ению окружающей среды , в результате которого произойдет общий кризис экономики и резк о сократится численность населения. К числу крупных проблем относится вопрос о возможности изменения под влиян ием хозяйственной деятельности глобального клима та нашей планеты . Особое значение этого во проса заключается в том , что такое изменен ие может оказать существенное влияние на хозяйственную д е ятельность человека р аньше всех других глобальных экологических на рушений. При определенных условиях влияние хозя йственной деятельности человека на климат мож ет в сравнительно близком будущем привести к потеплению , сравнимому с потеплением перв ой половины 20 века , а затем намного п ревзойти это потепление . Таки образом , изменен ие климата , возможно , является первым реальным признаком глобального экологического кризиса , с которым столкнется человечество при стих ийном развитии техники и экономики. Основной пр ичиной этого кризиса на его первой стадии будет пераспределение количества осадков , выпадающих в различных районах земного шара , при их заметном у меньшении во многих районах неустойчивого увл ажнения . Поскольку в этих районах расположены важнейшие области п роизводства зер новых культур , изменение режима осадков может существенно затруднить проблему повышения ур ожайности для обеспечения продовольствием быстро растущего населения земного шара. По этой причине вопрос о предотвра щения нежелательных изменений гло бального климата является одной из существенных эко логических проблем современности. Проблема регулирования климата Для предотвращения неблагоприятных изменен ий климата , возникающих под влиянием хозяйств енной деятельности человека , осуществляются разли чные мероприятия ; наиболее широко ведется борьба с загрязнением атмосферного воздуха . В результ ате применения во многих развитых странах различных мер , включающих очистку воздуха , и спользуемого промышленными предприятиями , транспортны ми средствами , отопите льными устройствами и так далее , в последние годы достигнуто снижение уровня загрязнения воздуха в ря де городов . Однако во многих районах загря знение воздуха усиливается , причем , имеется те нденция к росту глобального загрязнения атмос феры . Это указывает н а большие т рудности предотвращения роста количества антропо генного аэрозоля в атмосфере. Еще труднее были бы задачи (которые пока еще не ставились ) предотвращения уве личения содержания углекислого газа в атмосфе ре и роста тепла , выделяемого при преобраз ова ниях энергии , используемой человеком . П ростых технических средств решения этих задач не существует , кроме ограничений потребления топлива и потребления большинства видов энергии , что ближайшие десятилетия несовместимо с дальнейшим техническим прогрессом. Таким образом , для сохранения сущ ествующих климатических условий в близком буд ущем окажется необходимым применение метода р егулирования климата . Очевидно , что при наличи и такого метода он мог быть использован также для предотвращения неблагоприятных для н а родного хозяйства естественных к олебаний климата и в дальнейшем , соответствую щем интересам человечества. Имеется ряд работ , в которых рассма тривались различные проекты воздействия на кл имат . Один из крупнейших проектов имеет це лью уничтожение арктических льдов для з начительного повышения температуры в высоких широтах . При обсуждении этого вопроса был выполнен ряд исследований связи режима полярн ых льдов с общими климатическими условиями . Влияние исчезновения полярных льдов на кли мат будет сложным и не во в с ех отношениях благоприятным для деятельности человека . Далеко не все последствия разрушени я полярных льдов для климата и природных условий различных территорий можно сейчас предсказать с достаточной точностью . Поэтому , при наличии возможности уничтожить л ьды это мероприятие осуществлять в бл ижайшем будущем нецелесообразно. Из других путей воздействия на кли матические условия заслуживает внимание возможно сть изменения атмосферных движений большого м асштаба . Во многих случаях атмосферные движен ия неустойчив ы , в связи с чем возм ожны воздействия на них с затратой сравни тельно небольшого количества энергии. В других работах упоминаются некоторые методы воздействия на микроклимат в связ и с агрометеорологическими задачами . К их числу относятся различные способы защиты растений от заморозков , затенение растений с целью защиты их от перегрева и излишнего испарения влаги , посадки лесных полос и другие. В некоторых публикациях упоминаются др угие проекты воздействия на климат . К их числу относятся идеи воздействия на некоторые морские течения путем строительства гигантских плотин . Но ни один проект такого рода не имеет достаточного научного обоснования , возмож ное влияние их осуществления на климат ос тается совершенно неясным. Другие проекты включают предложения о соз дании крупных водоемов . Оставляя в стороне вопрос о возможности осуществления такого проекта , следует отметить , что связанные с ним изменения климата изучены очень мало. Можно думать , что некоторые из выше перечисленных проектов воздействия на климат огра нич енных территорий будут доступны для техники близкого будущего , или целесообразность их осуществления будет доказана. Гораздо большие трудности на пути осуществления воздействий на глобальный климат , то есть на климат всей планеты или ее значительной ч ас ти. Из различных источников путей воздейст вия на климат , по-видимому , наиболее доступен для современной техники метод , основанный на увеличении концентрации аэрозоля в нижней стратосфере . Осуществление этого воздействия на климат имеет целью предотвратить или ослабить изменения климата , которые могут возникнуть через несколько десятилетий под влиянием хозяйственн ой деятельности человека . Воздействия такого масштаба могут быть необходимы в 21 веке , когда в результате значительного роста производства энергии может существенно повысится температура н ижних слоев атмосферы . Уменьшение прозрачности стратосферы в таких условиях может предотв ратить нежелательные изменения климата. Заключение Из выше перечисленных материалов можно сделать вывод , ч то в современную эпоху глобальный клима т уже в некоторой мере изменен в резу льтате хозяйственной деятельности человека . Эти изменения обусловлены главным образом увеличен ием массы аэрозоля и углекислого газа в атмосфере. Современные антропогенные изменения глобальн ого клим ата сравнительно невелики , что частично объясняе тся противоположным влиянием на температуру в оздуха роста концентрации аэрозоля и углекисл ого газа . Тем не менее эти изменения и меют определенное практическое значение , в основном в связи с влиянием режима ос адков на сел ьскохозяйственное производство . При сохранении со временных темпов хозяйственного развития антропо генные изменения могут быстро возрасти и достигнуть масштабов , превышающих масштабы естественных колебани й климата , происхо дивших в течение последн его столетия. В дальнейшем при этих условиях изм енения климата будут усиливаться , причем в 21 веке они могут стать сравнимыми с естественными колебаниями климата . Очевидно , что столь значительные изменения клима та могут оказать громадное влияние на при род у нашей планеты и многие стороны хозяйственной деятельности человека. В связи с этим возникают задачи предсказания антропогенных изменений климата , которые возникнут при различных вариантах хозяйственного развити я , и разработки методов регулирования клима та , которые должны предот вратить его изменения в нежелательном направл ении . Наличие этих задач существенно изменяет значение исследований изменений климата и особенно изучения причин этих изменений . Ес ли раньше такие исследования имели в знач ительной мере познавательные цели , то сейчас выясняется необходимость их выполнения для оптимального планирования развития народного хозяйства. Следует указать на международный аспек т проблемы антропогенных изменений климата , который приобретает особенно большое значен ие при подготовке крупномас штабных воздействий на климат . Воздействие на глобальный климат приведет к изменению к лиматических условий на территорий многих стр ан, причем характер этих изме нений в разных районах будет различным . В связи с этим в работе Е . К. Федорова неоднократно указывалось , что осуществление любого крупно го проекта воздействия на климат возможно только на основе международного сотрудничества. Сейчас есть основания для п оставки вопроса о заключении международного с оглашения , запрещающего ос уществление несогла сованных воздействий на климат . Такие воздейс твия должны разрешаться только на основе проектов , рассмотренных и одобренных ответственны ми международными органами . Это соглашение до лжно охватывать как мероприятия по направленн ому воздейс т вию на климат , так и те виды хозяйственной деятельности челов ека , которые могут привести к непреднамеренны м применениям глобальных климатических условий.
© Рефератбанк, 2002 - 2017