Глобальные изменения климата. Причины и прогнозы

Глобальные изменения климата . Причины и прогнозы содержан ие введение 3 1. Изме нение климата – глобальная экологическая проблема номер один 5 2. “Пар никовый эффект” 9 заклю чение 15 списо к использованных источников 16 введение Глобальное изменение климата, обусловленное “парник овым эффектом”, стало в настоящее время важнейшей международной и полит ической проблемой . “Парниковый” щи т, который поддерживает температуру поверхности планеты, в современных условиях достаточную для сохранения жизни, превратится в тепловую лову шку, угрожающую изменить всю биосферу . Использование в современных масштабах ископаемого топлива (уголь, нефт ь, природный газ ), а также дров может с ущественно повлиять на экосистемы земли и биосферу в целом . Углекислый газ (СО2 ) является одним из главных виновников парникового эффекта, потому что другие известные “парниковые” газы (а их около сорока ) определяют лишь примерно половину глоб ального потепления . Установлено, что содержание углекислого газа в атмосфере за последние 100 увеличилось на 25% . За этот период глобальная температура увеличилась примерно на 0,60 С . Прогностические оценки показывают, что к 2030-2040гг . (при удвоении содержания углекислого га за ) температура повысится в целом на 3-40 С (примерно на 0,2 – 0,50 С за десятилетие ). Примечательно, что шведский физико-химик, лауреат Нобелевской премии Сванте Аррениус еще в 1908г . в св оей книге “ Образование миров ” писал : “ Если бы содержание угольной кислоты в возд ухе удвоилось, то температура земной поверхности повысилась бы на 40С ” . Какая прозорливост ь ! Беспрецедентные климатические аномалии на всем земном шаре могут влия ть на жизни миллиардов людей . Измен ениями будут охвачены практически все направления человеческой деятел ьности, что вызывает глубокую озабоченность мирового сообщества . Генеральная Ассамблея ООН в декабре 1988г . приняла резолюцию “ Сохранение глобального климата для нынешнего и будущего п околения человечества ” , в которой о тмечается, что проблема изменения климата з атрагивае т все человечество в целом и должна решаться в глобальных масштабах . Также Генеральная Ассамблея одобрила мероприятия по созданию руководя щими органами Всемирной метеорологической организации и Программы ООН по окружающей среде межправительственной группы экспертов для предст авления скоординированных на международном уровне научных оценок масш табов, сроков и потенциальных экологических и социально-экономических последствий изменения климата и реалистических стратегий ответственн ых действий . Доклад по этим вопроса м был закончен в августе 1990г . В рамках межправительственной группы экспертов были образованы три рабочие гру ппы, одна из которых занималась оценкой социально-экономических эффект ов глобального потепления и выработкой соответствующих рекомендаций . Потенциальные воздействия изменения климата сложны и изменчивы . Влиянию этих изменений более всего буду т подвергаться виды деятельности человека, сильно зависящие от климати ческих факторов (сельское, водное, лесное хозяйство и рыболовство ). Определенные воздействия будут испыты вать также транспорт, промышленность, коммунальное хозяйство, строител ьство и особенно энергетика . 1 . Изменение климата – глобальная экологиче ская проблема номер один В последней четверти XX в . началось резкое поте пление глобального климата, которое в бореальных областях сказывается уменьшением количества морозных зим . Средняя температура приземного слоя воздуха за последние 25 лет возросла на 0,70 С . В экваториальной зо не она не изменилась, но чем ближе к полюсам, тем потепление заметнее . Температура подледной воды в районе се верного полюса возросла почти на 20 С, вследствие чего началось подтаиван ие льда снизу . Это потепление вызвало большой переполох после появл ения в 1986г . сразу на шести языках книг и “ Наше общее будущее ” , подготовленной комиссией ООН с тогдашним премьер-министром Норвегии Гру Харлем Брундтланд . В книге подчеркивалось, что потепление вызовет бурное таяние льдов Антарктиды и Гренландии, резкий подъем уровня Мирового Оке ана, затопление прибрежных территорий, что будет сопровождаться эконом ическими и социальными потрясениями . За прошедшие с той поры 18 лет проведено много исследований и совещаний, ко торые показали, что мрачные прогнозы этой книги несостоятельны . Подъем уровня Мирового Океана действительно происходит, но со скоростью 0,6 мм . В год, или 6 см . за столетие . В то же время вертикальные поднятия и опускания береговых лини й достигает 20 мм . В год . Таким образ ом, трансгрессии и регрессии моря определяются тектоникой в большей мер е, чем подъемом уровня Мирового Океана . В то же время потепление климата будет сопровождаться увеличением испа рения с поверхности океанов и увлажнением климата, о чем можно судить по палеографическим данным . Всего 7-8 ты сяч лет назад во время голоценового климатического оптимума, когда темп ература на широте Москвы была на 1,5 – 20 С выше современной, на месте Сахары расстилалась саванна с рощами акаций и многоводными реками, а в Средней Азии Зеравшан впадал в Амударью, река Чу – в Сырдарью, уровень Аральског о моря находился на отметке 72 м . и все эти реки, блуждая по территории сов ременной Туркмении, текли в прогибавшуюся впадину Южного Каспия . Подобное происходило и в других ныне ари дных областях мира . К этому надо добавить, что увеличение содержания в воз духе углекислого газа полезно для большинства культурных растений . Еще В .И. Вернадский в “ очерках геохимии ” указывал, что зеленые растения мира мо гли бы с помощью хлорофилла перерабатывать и превращать в органическое вещество гораздо больше углекислого газа, чем может дать его современна я атмосфера . Поэтому он рекомендова л применять углекислый газ в качестве удобрений . Опыты в фитотронах подтвердили прогнозы Вернадского . При удвоенном содержании углекисл ого газа большинство культурных растений растут быстрее, дают зрелые се мена и плоды на 8-10 дней раньше, а урожай – на 20-30% выше, чем в контрольных опыт ах . Таким образом, увеличение содержания в атмосфере угл екислого газа и хотя бы отчасти связанное с этим потепление климата явля ются для человечества не опасными, а полезными . Однако, оценки, основанные на возможном росте темпера туры в течение ближайших нескольких десятилетий, показывают, что некото рые регионы с неустойчивым увлажнением станут более сухими, в результат е чего не исключены еще большая деградация земель и потери урожаев . Влажные области будут в еще большей степ ени насыщены влагой, увеличится частота и интенсивность тропических шт ормов . В высоких широтах зимы будут более короткими, влажными и теплыми, а лето более длительным, жарким и зас ушливым . В тропических и субтропических регионах, где располож ено большинство развивающихся стран, предсказываются значительные изм енения климата, которые уже частично стали осуществляться . Наряду с длительной засухой в зоне Сахели сл едует упомянуть об экстремальном явлении Эль-Ниньо – потеплении повер хностных вод восточной части Тихого океана, наблюдавшемся в 1982-1983гг ., и повлекшим за собой, как полагают учены е, засухи в Бразилии, Австралии, Индии и части Африки . Здесь уместно вспомнить и о засухах в бывшем СССР в 1972, 1975, 1981 гг . и др ., в США и Канаде в 1988г . Глобальное потепление может вызвать смещение основн ых зон земледелия до нескольких сот километров на каждый градус изменен ия температуры . Кроме того, обязате льно изменится частота и характер экстремальных воздействий на сельск ое хозяйство, обусловленных большими наводнениями, устойчивыми засуха ми, лесными пожарами и вредителями сельскохозяйственных культур (в посл едние годы отмечается массовое появление саранчи в Африке и даже Южной Е вропе ). Вслед за предстоящими изменениями климата неизбежно наступят изменения положения природных зон . Результаты реакции естественного растительного покрова на бу дущие изменения климата, вызванные увеличением концентрации углекисло го газа в атмосфере, показывают, что наибольшие изменения границ зон рас тительности произойдут в высоких широтах Северного полушария . При этом площадь тундры (так же как и площадь бореальных лесов ) сократится на дес ятки процентов . Процесс глобального потепления будет сопровождатьс я, видимо, заметным увеличением газового стока в высоких широтах, и сущес твенным изменени е м режима влагосод ержания деятельного слоя почвы значительной части ко нтинентов . В некоторых районах изме нение средней температуры на 1-20 С может привести к уменьшению количества осадков на 10%, при этом годовой сток уменьшится на 40-70% . К чему ведет глобальное потепление для России ? Выполненные исследования показывают, ч то ожидаемые изменения климата окажут влияние на сельскохозяйственное производство . В северных районах Ев ропейской части России повышение средней годовой температуры воздуха к 2005г . на 1,50 С может привести к увеличен ию продолжительности периода вегетации зерновых культур на 15 дней, что п озволит расширить зернопроизводство . В ее южных и юго-восточных районах, где вероятны уменьшение год овой суммы осадков на 20% (в основном в зимний период ) и увеличение повторяемости засух, урожайность зерновых м ожет сократиться в среднем на 10-20% . Даже в тех случаях, когда ожидаемые изменения климата окажут благоприятное влияние на сельскохозяйственное производство в р азличных странах, они могут сопровождаться рядом негативных черт и особ енностей . Предстоящее увеличение средней глобальной температуры воздуха привед ет к уменьшению континентальных ледников . Кроме того, следует ожидать уменьшение зоны многолетнемерзлы х пород, занимающих в настоящее время значительную часть суши, а также из менения типа хозяйствования, строительства и пр . в самой зоне . Измерения и расчеты показали, что за последние 100 лет об ъем высокогорного оледенения сократился приблизительно на 2000 км .3 , ежего дное сокращение составило в среднем 0,06% от всей массы высокогорного льда . Признаки деградации ледников набл юдаются и во всех районах Арктики, в которой глобальное потепление прояв ляется в наибольшей степени . Потепление климата ведет к повышению уровня Мирового Океана . За последние 20 лет скорость повышения увеличилась вдвое и достигла 2,5 см / год . Такой подъем грози т крупными экологическими последствиями . Проникновение соленых вод в дельты крупных рек разрушит запов едные места обитания диких зверей и птиц, уничтожит нерестилища рыб . Повышение уровня моря увеличит вероят ность разрушительных штормов . Уже с ейчас нужно продумывать вопрос о строительстве защитных дамб . Около 70% взморья на земном шаре в настоящее время разру шается в результате естественного подъема воды и усиливающейся деятел ьности человека . Этот процесс будет еще более обостряться при глобальном потеплении . Так, по данным программы ООН по окружающей среде, в дельте Н ила из-за подъема воды может быть затоплена одна пятая часть пахотных зе мель Египта , которые используют 10 миллионов человек . В Бангладеш процессы затопления мо гут охватить более одной шестой части территории, где сейчас проживает с выше четверти ее населения . Чрезвыч айно остро этот вопрос стоит для островных государств (Мальдивы в Индийс ком океане, Тувалу и Кирибати в Тихом океане и др.) . По-видимому, пострадает значительное число портовых городов . Среди них – Буэно с-Айрес, Калькутта, Стамбул, Джакарта, Лондон, Лос-Анджелес, Манила, Нью-Йор к, Рио-де-Жанейро и Токио . По расчетам, наиболее вероятное повышение уровня Мирового Океана к 2030г . составит 14024 см ., то есть ожидается, что уровень океана будет подниматься в начале XXI в . в 5-10 раз быстрее, чем в последнее столетие . Максимальная величина подъема уровня океана к 2030г . ожидается около 60 см ., а минимальная – 5 см . 2 . “Парниковый эффект” Эффект “парника” известен всем, имевшим дело с этим не замысловатым огородным сооружением . В атмосфере он выглядит так . Часть излучения Солнца, не отразившаяся от облаков, проходит че рез атмосферу, исполняющую роль стекла или пленки, и нагревает земную по верхность . Нагретая поверхность, ко нечно, остывает, испуская тепловое излучение, но это уже другое излучени е – инфракрасное . Средняя длина вол ны такого излучения значительно больше, чем в приходящем от Солнца, и пот ому почти прозрачная для видимого света атмосфера пропускает его значи тельно хуже . Пары воды поглощают око ло 62% инфракрасного излучения, что способствует нагреву нижних слоев атм осферы . Но роль водяного пара в нагреве атмосферы не ограничи вается поглощением излучения . При е го конденсации в мельчайшие капли, из которых образуются облака, выделяе тся огромное количество тепла (до 40% от общего его количества, поступающег о на Землю ), что играет значительную роль в тепловом балансе атмосферы . За водяным паром в списке “ парниковых ” газов следует углекислый газ (СО2 ), поглощающий в пр озрачном воздухе 22% инфракрасного излучения Земли . Собственно участие СО2 в глобальном круговороте (цикле ) углерода, лежащего в основе всего ж ивого, и вовлекает биосферу в тепловой баланс . Именно о вкладе СО2 в этот баланс (точнее, о возможном изменен ии концентрации СО2 в атмосфере под влиянием деятельности человека и о п оследствиях этого изменения для теплового баланса Земли ) и спорят уже много лет ученые . К парниковым газам относят еще метан СН4 (также компоне нт углеродного цикла ), озон О 3 , фреоны (углеводороды, содержащие бром, ф тор или хлор ) и некоторые другие сое динения . Но их вклад в парниковый эф фект гораздо меньше . И зучение парнико вого эффекта восходит к работам французского математика и физика Ж . Фурье, который и открыл это явление в 1824г . В 1860г . английский физик Дж . Тинда ль выяснил, что СО2, подобно водяному пару, экранирует инфракрасное излуч ение Земли . Наконец, в конце XIX в . шведский химик С . Аррениус указал на возможность изменения климата в связи с увеличением количест ва тепла, поступающего в атмосферу, и накоплением в ней СО2 в результате де ятельности человека, а в 1922г . английс кий геолог Р . Шерлок отмечал, что эта деятельность уже влияет на климат Что же говорят факты ? По данным Центра исследования и прогнозов климата (Великобрит ания ), глобальное потепление в XX достигло первого максимума в ко нце 1930-х г . – начале 1940-х г . и составило 0,60 С . Затем, до середины 1960-х г . отм ечалось похолодание, достигшее примерно 0,30 С, которое сменилось нынешним потеплением . По данным национально го агентства США по аэронавтике и исследованию космического пространства, за 30 лет (1965-1995 гг.) на планете стало теплее в среднем на 0,40 С, а за столетие – на 0,80 С . Потепление неравномерно (в высоких широтах изменения температуры в 3,5 раза больше, чем у экватора ) и ярче выражено зимой . В Северном полушарии средний рост температ уры на 0,3 0 С больше, чем в южном, над конт инентами он достигает 1,6 0 С, а над океа ном – 0,8 0 С . В итоге во многих районах климат стал нестабильным, кое-где даже похолодало . У теплого сезонног о поверхностного течения Эль-Ниньо (восточная часть тихого океана, у бер егов Эквадора и Перу ), влиявшего на п роцессы в атмосфере всей планеты, заметно изменились характеристики : период активности (от 11 мес . до 4-5 лет ), масштабы (1977-1998 гг . его протяж енность достигала 7000 км . при ширине 1200 км ) и разброс температ ур (от 10 до 90 ). Содержание СО2 в атмосфере определяет в основном океа н . По данным академика РАН М .Е. Виноградова, 98% СО2 на планете сосредоточено в ок еане, который служит главным источником (на экваторе ) и резервуаром-поглотителем атмосферного СО2 . В 1960-1980-х гг . СО2 в атмосфере стало больше на 10% (рост примерно 0,5% в год ), что и вынудило искать связь между концентра цией СО2 и наблюдаемым потеплением . Какое из этих двух явлений – причина, а какое – следствие, ученым пока до конца не ясно . В последние годы соде ржание СО2 в атмосфере растет значительно медленнее (в 1980-1993 гг . в среднем на 0,15% в год ) и не исключено, что эти изменения вызваны вариациями его выд еления из океана . Каким будет климат в XXI веке ? Климат на нашей планете никогда не был неизменным . Палеоклиматические исследования пок азали, что средняя температура атмосферы постоянно менялась . Периоды похолодания, так называемые ледник овые, имевшие место за последний миллион лет, сменялись эпохами потеплен ия . Эти колебания вызывались различ ными причинами . Но все они были есте ственными, природными . То или иное н арушение стабильности количества падающей на поверхность планеты солн ечной энергии вызывало похолодание . Считается, что ледниковые периоды сменялись эрами пот епления примерно один раз в сто тысяч лет . Конечно, на этом отрезке времени происходили менее значительны е колебания средней температуры атмосферы . В наше время она, к примеру, по всем широтам составляет в среднем около 140 С . А 20 тысяч лет тому назад, по ра счетам специалистов, она была на … 4-50 С ниже ; ближе к нашему времени, напротив, стала на 10 С выше, чем сейчас . По всем расчетам, мы живем в довольно теплое время, кото рое должно было бы смениться очередным похолоданием . И совсем недавно климатологи говорили о том, что средне годовая температура в Северном полушарии упала на полградуса . Так ли это на самом деле ? Тщательная проверка данных, проведенная американскими и английскими учеными, пока зала иное : в течение XX в . температура атмосферы в среднем поднялась на полградуса . Казалось бы, ничтожная цифра . Но это вовсе не так . Изменение средних температур на 10С существенно меняет пого дные условия и смещает зоны осадков, приводит в движение ледники, повыша ет или понижает уровень Мирового Океана . Вернадский писал о том, что в наше время человеческое в оздействие на планету сравнимо с мощной геологической силой . Это справедливо и в отношении его воздейств ия на атмосферу . Человек стал способ ен … изменять климатические процессы на планете ! Каким образом ? Мы смогли существенно изменить привычные концентрации некоторых газов в атмосфере своей хозяйственной деятельностью . А ведь углекислый газ и водяной пар являются главными регул яторами температуры атмосферы планеты . В последние годы появился термин – “ парниковый эффект ” . Углекислый газ обладает уникальным свойст вом беспрепятственно пропускать к поверхности земли большую часть солнечной радиации и задерживать собс твенное тепловое (инфракрасное ) изл учение планеты . Углекислота в этом с лучае играет роль своего рода пленки парника . В одной стороны, без такого свойства атмосферы ее температу ра не поднималась бы выше минус 180 С . А с другой – изменение концентрации углекислого газа немедленно отража ется на климате . Расчеты показывают, если человечество будет теми же т емпами воздействовать на природную среду и концентрация углекислоты б удет повышаться, то к середине столетия средняя температура поднимется примерно на 30 С ! Таков исходный прогн оз будущего климата . К нему склоняю тся специалисты и в нашей стране, и за рубежом . Возникает очередной вопрос, ответ на который неоднозн ачен и спорен в деталях : как такое по вышение температуры отразится на жизни человечества ? Несколько градусов – отнюдь не мелочь . Ведь речь идет не о погоде . Погодные колебания температуры и климатические – р азница принципиальная, существенная . К чему, например, приведет повышение средней температуры Север ного полушария хотя бы на один градус ? Теплые и слякотные зимы станут обычным явлением . В целом увеличится объем осадков, потому что с поверхности океанов будет испаряться больше влаги . Но если в лесостепных зонах дождей будет больше, то бли же к экватору станет, наоборот, суше, пустыни пойдут в наступление . Кроме того, начнут подтаивать льды Аркти ки и Антарктики . В конечном счете на чнет повышаться уровень Мирового Океана . Совершенно очевидно, что подъем уровня океана чрезвычайно кат астрофически отразится на жизни народов, населяющих берега морей . Конечно, речь ведь не о катастрофах типа “ великого потопа ” , однако подъем этого уровня хотя бы на полметра крайне осложнит жизнь голландцев, итальянской Венеции – города на каналах, и т ак далее . Рост температуры климата н а 30 С может вызвать подъем уровня Мирового океана до одного метра . А это уже беда для многих народов земли . Как избежать опасности ? Ответить на такой вопрос непрос т о . Наука, к сожалению, еще не знает всех взаимосвязей в природе . Но что-то уже известно . Вот пример . Океан, как изве стно, является одним из основных поглотителей углекислого газа . Однако загрязнение поверхности вод морей н ефтяными пленками ослабило его “поглотительные” функции . Значит, больше этого газа остается в атмосфе ре . Есть и другие, опосредованные св язи . Так или иначе, влияет на климат п розрачность атмосферы, ее насыщенность аэрозолями, другими газами . Или другой пример : рост использования в сельском хозяйстве хлорорганически х удобрений, в конечном счете, приводит к увеличению концентрации хлора в верхних слоях атмосферы . А хлор в о пределенной степени повышает “парниковый” эффект . Академик РАН Г .С. Голиц ин сказал в 1990г .: “ Я не стал бы рассматривать ситуацию с изменением климата чересчур пессим истично . Изменения будут нарастать постепенно, и, вероятно, человечество сможет к ним приспособиться . Возможно, удастся нейтрализовать некот орые негативные тенденции, хотя некоторые меры потребуют колоссальных затрат . В любом случае человек обяза н взять эту ситуацию под свой контроль . Пока мы еще можем что-то изменить, если разумно ограничим свои п отребности в ресурсах, если сократим вредные выбросы в окружающую среду , которые нарушают установившееся в природе равновесие . Но риск опоздать все-таки существует : время скоротечно, а человек иногда слишк ом неповоротлив в своих реакциях и действиях ” . з аключение После стремительного прорыва в космос и сделанных там потрясающих открытий человечество вновь обращает свои взгляды к своем у общему дому – планете Земля . Проб лемы Земли должны занимать важное место среди фундаментальных знаний, и бо от их решения во многом зависит будущее нашей цивилизации и общее мир овоззрение, определяющее перспективы дальнейшего развития общества . Мы стоим перед классической дилеммой принятия научны х и политических решений . С одной ст ороны, неизвестный и возможно опасный уровень риска нежелательных посл едствий изменения климата, а с другой – неопределенности в характере и причинах таких изменений, в расходах и последствиях принимаемых мер реа гирования . Это сложная дилемма, поск ольку последствия изменения климата будут проявляться в различных рег ионах земного шара по-разному . Полит ические принципы ее разрешения предполагают, что все страны будут предп ринимать скоординированные и осознанные действия . Готовится разработка специальной международной конв енции по проблеме изменения климата . На ученых земного шара, на международное научное сообщ ество теперь ложится колоссальная ответственность, так как правильное определение тенденций изменения климата в будущем и направлений основ ных последствий этого изменения спасет человечество от неизмеримых бе д, а принятие дорогостоящих мер без достаточного научного обоснования п риведет к колоссальным экономическим потерям . с писок использованных источников 1. “Человек и стихия” (Научно-популярн ый гидрометеорологический сборник на 1991г ), Л .: Гидрометеоиздат, 1990 2. “Основы безопасности жизнедеятельности” (информационно-методическое издание для преподавателей ) . 20 00 . №11 3. “Экология и жизнь” (Научно-популярный журнал ) . 20 01 . №1 4. “Отклик” , выпуск 8 (сост .Л. Егорова ), Москва : “Молодая гвардия” . 19 90 5. Воронцов А .И., Щетинский Е .А., Никодимов И .Д. “Охрана природы”, Москва : Агропромиздат, 1989 (У чебники и учебные пособия для техникумов )