Климатические изменения вызванные деятельностью человека. Что такое изменение климата

Климат на нашей планете постоянно изменяется, и в последнее время скорость этих изменений увеличивается.

Глобальная температура растёт, и это оказывает негативное влияние на мир в целом.

В этом обзоре «десятка» фактов, которые дадут понимание того, насколько опасны изменения, происходящие на планете.

1. Парниковый эффект

Увеличиваются как в количестве, так и в продолжительности, периоды сильной жары, а также связанные с ними тепловые удары и количество смертельных случаев. Поскольку в городах по всей планете летом начинается парниковый эффект, они особенно уязвимы.

2. Лихорадка денге

Казалось бы, развитые страны уже давно забыли о ряде заболеваний. Но американские ученые начали бить тревогу: жители Соединенных Штатов становятся все более восприимчивыми к лихорадке денге и малярии.

3. Пресная вода

Хотя уровень моря повышается, наличие пресной воды все время уменьшается. Происходит это из-за таяния ледяных полей, а также засухи.

4. Экстремальные погодные условия

Частота возникновения экстремальных погодных условий, как ожидается, будет возрастать с каждым годом. К примеру, тропические штормы будут происходить чаще и будут более разрушительными. Если климат продолжит меняться текущими темпами, к 2050 году значительно сократится количество коралловых рифов в океане.

5. Приземный смог

Теплый застоявшийся воздух в городах увеличивает образование приземного смога. Половина населения развитых стран уже живет в городах, которые не отвечают общепринятым стандартам качества воздуха, а в Китае это уже стало общенациональной бедой.

6. Соглашение Тувалу с Новой Зеландией

Некоторые островные страны уже рассматривают планы эвакуации. К примеру, Тувалу же заключило соглашение с Новой Зеландией относительно переселения в эту страну в случае полного затопления островов Тувалу, которые с каждым годом все более уходят под воду.

7. $ 700 млрд на ветер

Изменение климата очень больно бьет по карману многим странам. К 2030 году мировая экономика, по прогнозам, потеряет $ 700 млрд из-за расходов, связанных с изменением климата.

8. Сезон аллергии

Все дольше длится сезон аллергии. Это оказывает неблагоприятное воздействие на здоровье органов дыхания людей, страдающих от аллергии (а таких чуть ли не половина населения).

9. Продовольственная проблема

Вскоре могут начаться проблемы с продовольствием. Во-первых, более высокие температуры увеличивают распространение пищевых заболеваний, таких как сальмонеллез. А во-вторых, на производство сельскохозяйственных культур во всем мире сильно влияют засухи. Глобальные урожаи пшеницы и кукурузы уже сокращаются по всему миру.

10. Демография

Экстремальные погодные условия и сокращение сельскохозяйственного производства в развивающихся странах начнут вызывать больше конфликтов и миграций. А открытие морских путей в Арктике из-за отступающего льда может привести к проблемам суверенитета и международным конфликтам. Расширение пустынь и рост уровня моря также приведут к демографическим и политическим проблемам в связи с более высоким уровнем миграции.

11. Флора и фауна

Многие изменения, которые претерпевает планета, необратимы. К примеру, полностью исчезают различные виды флоры и фауны.

12. Арктика

К 2050 году Арктика будет почти полностью свободна ото льда в летний период. Уже сейчас из-за таяния льдов белые медведи не могут охотиться за пищей. Это приводит к их голоданию и сокращению среды обитания,

13. СО2

Уровень кислотности океанской воды растет в связи с повышением уровня угольной кислоты (из-за СО2 в атмосфере). Это будет иметь негативные последствия для многих видов морской флоры и фауны.

14. Поляризация общества

Самыми худшими последствия изменения климата будут для детей, пожилых людей и бедняков, поскольку они не смогут справиться с резкими изменениями в доступности пищи и резкими изменениями условий жизни. Изменение климата, вероятно, поляризует общество на тех, кто будет в состоянии справиться с ним (более богатые страны), а также на тех, кто не сможет этого сделать (бедные страны).

15. Гибель 30% видов растений и животных

МГЭИК (Межправительственная группа экспертов по изменению климата) опубликовала довольно жуткий прогноз. Если их прогнозы относительно температуры окажутся верными, то к концу XXI века полностью вымрут до 30% видов растений и животных.

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

Кафедра радиоэлектронных технологий и экологического мониторинга

Глобальное изменения климата

Курсовая работа по дисциплине «Учение об атмосфере»

Выполнил:

Студент гр. 213

Надирашвили Д.Г.

Руководитель

Доцент кафедры РЭТЭМ, кандидат биологических наук

Полякова С.А.

Введение. 3

1 Климат и факторы, влияющие на изменения климата. 4

2 Последствия изменения климата. 10

2.1 изменения частоты и количества выпадения осадков. 14

2.2 Повышение уровня мирового океана. 15

2.3 Угроза для экосистем и биоразнообразия. 15

2.4 Таяние ледников. 16

2.5 Сельское хозяйство. 17

2.6 Водопотребление и водоснабжение. 17

3 Глобальные изменения климата в России. 19

4 Влияние изменения климата на здоровье человека. 22

4.1 Сильная жара. 23

4.2 Стихийные бедствия. 23

4.3 Инфекции. 24

4.4 Последствия для здоровья. 25

4.5 Группа людей наиболее подвергается риску. 25

Заключение. 26

Список использованных источников. 27

Введение

В результате изучения материалов метеорологических наблюдений, выполняемых во всех районах земного шара, установлено, что климат не является постоянным, а подвержен определенным изменениям. Начавшееся в конце XIX в. потепление особенно усилилось в 1920-30-х гг., однако затем началось медленное похолодание, которое прекратилось в 1960-е гг.

Исследования геологами осадочных отложений земной коры показали, что в прошедшие эпохи происходили большие изменения климата. Поскольку эти изменения были обусловлены природными процессами, их называют естественными.

Наряду с естественными факторами на глобальные климатические условия оказывает всевозрастающее влияниехозяйственная деятельность человека.

Целью данной работы является изучить изменения климата на планете Земля.

Для достижения данной цели требуется выполнить несколько задач:

1) Изучить факторы, влияющие на изменение климата.

2) Изучить последствия изменения климата.

3) Изучить изменения климата на территории Российской Федерации.

4) Рассмотреть, как изменения климата может повлиять на человека.

Климат и факторы, влияющие на изменения климата.

Изменения климата – длительные (свыше 10 лет) направленные или ритмические изменения климатических условий на Земле в целом или в ее крупных регионах. Изменения климата прямо или косвенно обусловлены деятельностью человека, вызывающей изменения в составе глобальной атмосферы.

Климатические изменения можно с некоторой долей условности разделить на долгопериодные, короткопериодные и быстрые, происходящие за весьма короткий срок по сравнению с характерным временем изменений в социально-экономической сфере. У каждого из них свои причины, относительно которых имеется ряд гипотез.

Некоторые из имеющихся гипотез опираются на возможное влияние на климатическую систему внеземных факторов: изменение активности Солнца, особенности орбитального движения Земли, падение метеоритов, изменение положения магнитных полюсов Земли. Другие пытаются объяснить неустойчивость климатической системы действием внутренних причин, таких как: рост вулканической активности, изменение концентрации углекислого газа в атмосфере, сдвиги в системе океанических течений, собственные колебания циркуляции атмосферы.

Солнце – это главная сила управляющая климатической системой и даже самые незначительные изменения в количестве солнечной энергии могут иметь серьезные последствия для климата земли. Многие годы ученые верили, что солнечная активность остается величиной постоянной. Однако наблюдения со спутников поставили под сомнение истинность этой гипотезы.

Солнечная активность увеличивается и уменьшается каждые одиннадцать лет (или, как полагают некоторые специалисты, каждые двадцать два года) солнечного цикла. Возможно существование и других важных солнечных циклов. Для того, чтобы оценить их влияние, необходимо проводить постоянные измерения солнечной активности и изучить следы взаимодействия между солнечной активностью и климатом за последние столетия и тысячелетия.

Астрономические факторы: В середине XX века ученые выяснили, что на протяжении миллионов лет самое сильное влияние на климат Земли оказывали периодические изменения ее орбиты. За последние 3 миллиона лет регулярные колебания количества солнечного света, падающего на поверхность планеты, вызвали серию ледниковых периодов, перемежавшихся короткими теплыми межледниковыми интервалами.

Одной из наиболее известных и общепринятых теорий периодического обледенения Земли является астрономическая модель, предложенная в 1920 году Сербским геофизиком Милутином Миланковичем. В соответствии с гипотезой Миланковича полушария Земли в результате изменения ее движения могут получать меньшее или большее количество солнечной радиации, что отражается на глобальной температуре.

За миллионы лет сменилось множество климатических циклов. В конце последнего ледникового периода ледяной покров, в течение 100 тысяч лет сковывавший север Европы и Северной Америки, начал уменьшаться и 6 тысяч лет назад исчез. Многие ученые считают, что развитие цивилизации приходится в основном на теплый промежуток между ледниковыми периодами.

Атмосфера нагревается, поглощая как солнечную радиацию, так и собственное излучение земной поверхности. Нагретая атмосфера излучает сама. Так же как и земная поверхность, она излучает инфракрасную радиацию в диапазоне невидимых глазу длинных волн. Значительная часть (около 70%) излучения атмосферы приходит к земной поверхности, которая практически полностью ее поглощает (95-99%). Это излучение называется "встречным излучением", так как оно направлено навстречу собственному излучению земной поверхности. Основной субстанцией в атмосфере, поглощающей земное излучение и посылающей встречное, является водяной пар.

Помимо водяного пара в состав атмосферы входят углекислый газ (СО2) и другие газы, которые поглощают энергию в диапазоне волн 7-15 мкм, т.е. там, где энергия земного излучения близка к максимуму. Сравнительно небольшие изменения концентрации СО2 в атмосфере могут оказать воздействие на температуру земной поверхности. По аналогии с процессами, происходящими в оранжереях, когда проникающая сквозь защитную пленку радиация нагревает землю, излучение которой пленкой задерживается, обеспечивая дополнительный нагрев, этот процесс взаимодействия земной поверхности с атмосферой носит название "парникового эффекта".

Явление парникового эффекта позволяет поддерживать на поверхности Земли температуру, при которой возможно возникновение и развитие жизни. Если бы парниковый эффект отсутствовал, средняя температура поверхности земного шара была бы значительно ниже, чем она есть сейчас.

Влияние внешних факторов на глобальную температуру воздуха изучается на основе моделирования. Большинство работ в этом направлении свидетельствуют о том, что в последние 50 лет предполагаемые темпы и масштабы потепления, обусловленные увеличением выбросов парниковых газов, вполне сопоставимы с темпами и масштабами наблюдаемого потепления или превышают их.

Изменения концентрации в атмосфере парниковых газов и аэрозолей, изменения солнечной радиации и свойств земной поверхности меняют энергетический баланс климатической системы. Эти изменения выражаются термином «радиационное воздействие», которое используется для сравнения того, как в силу целого ряда человеческих и естественных факторов на глобальный климат оказывается нагревающее или охлаждающее влияние.

Другой очевидной причиной, вызывающей климатические изменения, является извержение вулканов. Эта возможность обсуждалась еще в XVII веке Бенджаменом Франклином. Идея заключалась в том, что образующиеся в процессе извержения вулкана облака мелких частиц (аэрозоли) могут заметно ослаблять поток приходящей к земной поверхности коротковолновой радиации, почти не изменяя длинноволнового излучения, уходящего в мировое пространство. Дальнейшие исследования показали, что основное влияние на радиацию и термический режим Земли оказывает слой сернокислотного аэрозоля, формирующийся в стратосфере из выброшенных вулканом серосодержащих газов. Наибольший интерес вызывает влияние извержений вулканов на температуру воздуха. Из общих соображений эксперты ожидают понижения температуры в течение некоторого времени.

Океаны также играют важную роль в глобальной климатической системе. Атмосфера имеет общую границу с океаном более чем на 72% поверхности Земли и реагирует на все изменения, происходящие в океане. Надо учесть также, что в любой момент времени количество тепла, запасенного в вертикальном столбе атмосферы высотой от поверхности Земли до границ космического пространства, приблизительно такое же, как содержащееся в столбе воды океана высотой 3 м, считая от поверхности. Поэтому именно океан является главным аккумулятором и хранителем энергии поступающей на Землю солнечной радиации, которая впоследствии высвобождается в атмосферу.

Обладая огромной теплоемкостью, океаны оказывают стабилизирующее влияние на атмосферу, делая ее более устойчивой. В то же время и основные параметры океанов испытывают долгопериодные и короткопериодные изменения, и некоторые из них по своим временным характеристикам сравнимы с изменениями, происходящими в атмосфере.

Существующие в настоящее время климатические условия во многом обусловлены воздействием океана. Запас тепла в океане размещен неравномерно и постоянно перемещается океаническими течениями.

Помимо постоянного переноса тепла поверхностными течениями, в океане происходит регулярное перемешивание вод по глубине, известное как "термогалинная циркуляция", зависящее как от температуры воды, так и от содержания в ней солей, или солености соленая вода замерзает при более низкой температуре.

Согласно исследованию датских ученых, магнитное поле Земли также в значительной степени влияет на климат, а это может привести к пересмотру устоявшегося мнения о том, что основную ответственность за глобальное потепление несут парниковые газы.

Согласно оценочному докладу МГЭИК 2007 года, с вероятностью в 90% наблюдаемые изменения климата связаны с деятельностью человека. Подобная гипотеза была выдвинута еще в 1992 году в Рамочной конвенции ООН об изменении климата.

Антропогенное происхождение современных климатических изменений, в частности, подтверждают палеоклиматические исследования, основанные на анализе содержания парниковых газов в пузырьках воздуха, вмерзших в лед. Они показывают, что такой концентрации СО2 как сейчас не было за последние 650 тысяч лет. Причем по сравнению с доиндустриальной эпохой (1750) концентрация углекислого газа в атмосфере выросла на треть. Современные глобальные концентрации метана и закиси азота также существенно превысили доиндустриальные значения.

Рост концентрации этих трех основных парниковых газов с середины 18 века, по мнению ученых, с очень высокой степенью вероятности связан с хозяйственной деятельностью человека, в первую очередь – сжиганием углеродного ископаемого топлива (нефти, газа, угля и др.), промышленными процессами, а также сведением лесов – естественных поглотителей CO2 из атмосферы.

Глобальное изменение климата предполагает перестройку всех геосистем. Данные наблюдений свидетельствуют о повышении уровня Мирового океана, таянии ледников и вечной мерзлоты, усилении неравномерности выпадения осадков, изменении режима стока рек и других глобальных изменениях, связанных с неустойчивостью климата.

Последствия климатических изменений проявляются уже сейчас, в том числе в виде увеличения частоты и интенсивности опасных погодных явлений, распространении инфекционных заболеваний. Они наносят значительный экономический ущерб, угрожают стабильному существованию экосистем, а также здоровью и жизни людей. Выводы ученых говорят о том, что продолжающиеся климатические изменения могут в будущем привести к еще более опасным последствиям, если человечество не предпримет соответствующих предупредительных мер.

На сегодняшний день проблема изменения климата является чрезвычайно актуальной. Климат на планете стремительно изменяется, и отрицать этого не берется ни один ученый. В то же время, к изменению климата, происходящему природным путем, добавилось и потепление, вызванное непродуманной деятельностью людей.

Изменение климата является не простым повышением температуры. Термин «глобальное изменение климата» имеет гораздо более широкое значение – это перестройка всех геосистем на планете. И при этом потепление – это всего лишь один из его аспектов. Согласно результатам наблюдений, уровень Мирового океана постепенно повышается, ледники и вечная мерзлота тают, осадки выпадают все более неравномерно, режим стока рек изменился. Кроме того, произошли и другие глобальные изменения, которые напрямую связаны с неустойчивостью климата.

Уже сейчас заметны последствия изменений климата. В частности, это проявляется в увеличении интенсивности и частоты опасных погодных явлений, а также в распространении потенциально опасных инфекционных болезней. Ни не только несут угрозу для стабильного существования экосистем и мировой экономики, но и смертельно опасны для жизни и здоровья человечества.

Сам факт глобальных изменений климата уже не вызывает ни у кого сомнений. Согласно данным метеорологических наблюдений, за последнее столетие средняя температура воздуха на планете выросла на 0,75 градусов, и даже более того – темпы ее роста постоянно увеличиваются.

Ученые Межправительственно группы экспертов по изменению климата утверждают, что в последующие два десятилетия температура возрастет еще на 0,4 градуса, а к концу этого столетия температура на планете может вообще вырасти примерно на 1,8-4,6 градуса. Такой разброс данных является результатом наложения большого количества моделей климата, в которых во внимание принимались разные сценарии развития мирового общества и экономики.

Необходимо отметить, что более правильно было бы говорить о глобальных изменениях климата, а не только о глобальном потеплении. А все потому, что кроме роста температуры, на планете происходит целый ряд изменений в многосвязной, сложной климатической системе Земли, связанных с потеплением. В первую очередь эти изменения проявляются в большой изменчивости погоды, в том числе, увеличение числа аномально жарких дней летом, в зимнее время – смена сильных морозов резкими оттепелями. Кроме того, эти изменения проявляются и в таянии вечной мерзлоты и ледников, подъеме уровня Мирового океана, увеличении интенсивности и частоты экстремальных явлений: ураганов, штормов, засух и наводнений. Все это приводит ежегодно к тысячам смертей и наносит многомиллиардный ущерб.

В разнообразных научных источниках и средствах массовой информации говорится о том, что в действительности в ближайшие годы следует ожидать вовсе не глобального потепления, а наоборот, — похолодания.

Из истории хорошо известно, что Земля неоднократно переживала похолодания и следующие за ними потопления, которые были связаны с естественными многовековыми циклическими процессами. Последний ледниковый период был примерно 10 тысяч лет назад. В настоящее время планета живет в период межледниковья. Поэтому вполне естественно, что через несколько тысяч лет можно ожидать очередного похолодания.

В то же время, постепенное потепление климата, которое происходит в настоящее время, нельзя вписать ни в какие природные циклы. К тому же, происходит оно чрезвычайно стремительно, поэтому в данном случае имеет смысл говорить не о тысячах, а о сотнях или даже десятках лет. В истории еще никогда не было такого, чтобы средняя планетарная температура только за полвека увеличилась на полградуса. Более того, последние 11 лет стали самыми жаркими за весь период проведения метеорологических наблюдений. Такая скорость не является нормальной для природных циклических процессов, поэтому и угрожает экосистемам и биологическим видам, которые просто не успевают приспосабливаться к таким быстрым климатическим изменениям.

Те изменения, которые ученые наблюдают в климатической системе планеты, связаны с большим ростом концентрации парниковых газов в атмосфере (метан, углекислый газ, закись азота). Они задерживают инфракрасное излучение, испускаемое поверхностью Земли. Таким образом, создается парниковый эффект, который дает возможность поддерживать ту температуру, которая необходима для возникновения и развития жизни. Без парникового эффекта температура на планете была бы значительно ниже. В то же время, концентрация парниковых газов приводит в увеличению непроницаемости атмосферы для инфракрасного излучения, что и становится причиной повышения температуры.

В 2007 году учеными Межправительственной группы экспертов по изменению климата была высказана теория о том, что можно говорить с 90-процентной вероятностью – все климатические изменения, которые можно наблюдать в настоящее время, являются результатом деятельности человека. В частности, рост таких парниковых газов, как углекислый газ, закиси азота и метана, связан с хозяйственной деятельностью людей, в том числе, с сжиганием газа, нефти, угля, а также сведением лесов и промышленными процессами.

Еще одно свидетельство причастности человека к изменениям климата – это результаты сопоставления моделирования роста температуры и реального наблюдения. Проще говоря, учеными были разработаны разные модели изменений температуры земной поверхности. В части моделей были учтены исключительно естественные причины потепления, другой части – накладывались дополнительные антропогенные факторы. При наложении на результаты прямых метеорологических наблюдений было установлено, что совпадают они именно с теми моделями, в которых учитывалось влияние людей. Таким образом, без человеческого влияния температура на планете могла бы быть в настоящее время ниже, чем есть.

Список возможных последствий глобального потепления довольно велик. Это и засухи, и ураганы, наводнения и ливни, аномально жаркое лето. Природные явления практически во всех уголках мира бьют все рекорды. В свою очередь природные катаклизмы приводят к экономическим последствиям. И с каждым годом ущерб, который наносят стихийные бедствия, только возрастает.

Если говорить о тех глобальных последствиях, к которым может привести изменение климата, то в первую очередь необходимо отметить, что климат станет более влажным. В то же время, распространение осадков по планете будет неравномерным. В тех регионах, которые и сейчас достаточно увлажнены, количество осадков только увеличится. А в тех регионах, где увлажнение недостаточно, установятся длительные, засушливые периоды.

Повысится также и уровень моря. Так, по прогнозам ученых, к концу этого века море поднимется примерно на 1 метр, под угрозой затопления окажутся небольшие острова и прибрежные территории.

Существует и реальная угроза исчезновения порядка 30-40 процентов видов животных и растений. Это возможно потому, что среда обитания будет изменяться намного быстрее, чем они смогут приспособиться. Виды птиц, которые относятся к мигрирующим, будут прилетать раньше весной и улетать позже осенью.

Если температура будет продолжать расти, то изменится и видовой состав лесов. Лес, как известно, является природным накопителем углерода. Поэтому и переход от одного видового состава к другому будет сопровождаться большим выделением углерода.

Уже начали таять ледники. Согласно спутниковым данным, со второй половины прошлого столетия площади снежного покрова уменьшилась примерно на 10 процентов. Площадь морских льдов в Северном полушарии уменьшилась примерно на 10-15 процентов, а толщина – на 40 процентов. По прогнозам ученых, уже через три десятилетия Северный Ледовитый океан в теплый период будет полностью освобождаться ото льда.

Гималайские льды тают со скоростью 10-15 метров ежегодно. При такой скорости уже к 2060 году две трети китайских ледников полностью растают, а к 2100 году – все ледники исчезнут окончательно. Для предгорных и горных территорий большую угрозу несут затопления, лавины, или снижение полноводности горных рек и значительное уменьшение запасов пресной воды.

Потепление может оказать влияние и на сельское хозяйство, хотя ученые высказываются об этом влиянии весьма неоднозначно. В тех районах, в которых климат умеренный, урожайность может повыситься за счет увеличения температуры воздуха. В остальных регионах при тех же условиях можно говорить о снижении урожайности.

Ученые утверждают, что самым серьезным испытанием изменение климата окажется для беднейших стран, которые практически не в состоянии приспособиться к этим изменениям. Количество людей, которым угрожает голод, может возрасти на 600 миллионов человек.

Как следствие климатических изменений можно рассматривать и нехватку питьевой воды. В Средиземноморье, Центральной Азии, Австралии и Южной Африке ситуация будет тем более серьезной, что уровень выпадения осадков значительно сократится. В свою очередь нехватка пресной воды окажет пагубное влияние не только на сельское хозяйство и здоровье людей, но и станет причиной политических конфликтов и разногласий за право доступа к водным ресурсам.

Коснется изменение климата и непосредственно самого человека. В первую очередь малообеспеченных слоев населения. Производство продуктов питания сократится, что приведет к голоду. А высокая температура воздуха может повлечь обострение респираторных, сердечно-сосудистых и прочих заболеваний. Как результат – повышение смертности на планете.

Таким образом, вполне очевидно, что в том случае, если климатические изменения будут продолжаться, то в скором будущем они могут привести к очень серьезным и опасным последствиям, если люди не предпримут никаких мер.

Ученее продолжают спорить о том, насколько человек причастен ко всем этим изменениям. Абсолютных доказательств вины нет, поскольку второй такой планеты в распоряжении науки нет, соответственно, нельзя провести контрольный опыт, поставив ее в аналогичные условия, но без человеческого фактора.

Определенно можно сказать лишь одно: своей деятельностью человек действительно оказывает определенное влияние на климат. Но при этом важно не столько это, сколько то обстоятельство, что климатические изменения с каждым годом происходят все более интенсивно. Поэтому неважно, виновен ли человек или нет, он должен предпринять все возможные меры, чтобы приостановить изменения климата, сдержать рост температуры, и вместе с тем – адаптироваться к новым условиям и использовать их максимально успешно там, где это возможно.

No related links found

Солнце. Из-за неравномерности нагревания земной поверхности возникают ветры и океанические течения. Повышенная солнечная активность сопровождается магнитными бурями и заметным повышением температуры воздуха на планете. Климат зависит также от изменений, происходящих с орбитой Земли, ее магнитным полем. Увеличивается сейсмоактивность планеты, активизируется вулканическая деятельность, меняются очертания материков и океанов. Все перечисленное является естественными причинами изменения климата . До некоторых пор только эти факторы и были определяющими. Сюда же можно отнести долговременные циклы такие, как ледниковые периоды. Ориентируясь на солнечную и вулканическую активность, учитывая, что первая ведет к повышению температуры, а вторая – к снижению, можно найти объяснение половины температурных сдвигов до 1950 года. Но за последние два столетия к естественным причинам происходящих изменений добавился еще один фактор. Он является антропогенным, т.е. появившимся в результате деятельности человека. Основное его воздействие - это прогрессирующий парниковый эффект. Его влияние оценивается в 8 раз сильнее влияния колебаний солнечной активности. Именно этим так обеспокоены ученые, общественность и главы государств.Парниковый эффект легко наблюдать в теплицах или парниках. Внутри этих помещений гораздо теплее и более влажно, чем снаружи. То же самое происходит и в масштабах всей планеты. Солнечная энергия проходит через атмосферу и нагревает поверхность Земли. Но та тепловая энергия, которую излучает планета, не может своевременно проникнуть в , т.к. атмосфера задерживает ее, подобно полиэтилену в теплице. Вот и возникает эффект парника. Причина этого явления - наличие в атмосфере планеты газов, которые называются «парниковыми» или «тепличными». В атмосфере парниковые газы присутствовали с момента ее образования. Составляли они всего около 0,1%. Этого оказалось достаточным, чтобы возник естественный парниковый эффект, влияющий на тепловой баланс Земли и обеспечивающий уровень, пригодный . Если бы не он, средняя температура поверхности Земли была бы на 30оС ниже, т.е. не +14оС, как на данный момент, а -17оС.Естественный парниковый эффект и круговорот воды в природе поддерживают жизнь не планете. Антропогенное же увеличение парниковых газов в атмосфере ведет к усилению этого явления и нарушению баланса тепла на Земле. Это происходило последние двести лет развития цивилизации и происходит сейчас. Созданная ею промышленность, автомобильные выхлопы и многое другое выбрасывают в атмосферу огромное количество парниковых газов, а точнее около 22 млрд тонн в год. В связи с этим происходит , которое вызывает изменение среднегодовой температуры воздуха. За последние сто лет средняя температура Земли выросла на 1оС. Кажется, что не так уж и много. Но этого градуса оказалось вполне достаточным для таяния полярных льдов и ощутимого повышения уровня , что, естественно, ведет к определенным последствиям. Существуют процессы, которые можно легко запустить, но впоследствии трудно остановить. К примеру, результатом таяния вечной мерзлоты субарктики стало попадание в атмосферу планеты огромного количества метана. Парниковый эффект усиливается. А пресная вода тающих льдов изменяет теплое течение Гольфстрим, что в свою очередь изменит Европы. Понятно, что все эти процессы не могут носить локальный характер. Это коснется всего человечества. Настал момент понять, что планета – живое . Она дышит и развивается, излучает и взаимодействует с другими элементами Вселенной. Нельзя истощать ее недра и загрязнять океан, нельзя ради сомнительного удовольствия рубить девственные леса и делить неделимое!

Изменения климата Земли в исторической перспективе

Со времени формирования Земли из протопланетного облака происходили сильные изменения в температурном режиме ее поверхности. После того, как почти прекратились бомбардировки Земли кусками протопланетного вещества, распалась большая часть радиоактивных изотопов элементов, уменьшилась диссипация энергии приливов (благодаря отодвиганию Луны), и произошла значительная гравитационная дифференциация земного вещества, эти источники тепла стали слишком слабы, и основными факторами, влияющими на температуру всей поверхности Земли в целом, остались только поток солнечной энергии, поступающей к Земле, а также условия прохождения его и переизлученного потока через атмосферу. Т.е. основными факторами остались только солнечная светимость, пропускание земной атмосферой солнечного излучения, а также парниковый эффект.

Если посмотреть, как менялись солнечная светимость и парниковый эффект за всю историю Земли, то окажется, что солнечная светимость и парниковый эффект изменялись разнонаправлено - солнечная светимость постепенно росла, а парниковый эффект в целом уменьшался (хотя у него наблюдались и колебания на более коротких промежутках времени). Эти разнонаправленные процессы, после того, как основная роль в формировании термического режима поверхности Земли перешла именно к ним, позволили удерживать температуры на поверхности Земли в относительно узком коридоре, в котором возможна биологическая жизнь.

В начальный момент существования Земли, около 4,5 млрд. лет назад, солнечная светимость составляла примерно 1/3 часть от нынешней величины - это связано с тем, что хоть звезда типа Солнца в стабильной фазе своего существования почти не меняется, некоторые медленные изменения все же происходят - водород в ядре постепенно выгорает, и это приводит к очень медленному, но все таки заметному постепенному росту светимости. Парниковый же эффект на начальных этапах существования Земли был очень мощным - значительный нагрев Земли в это время за счет выпадения протопланетных обломков, высокой радиоактивности, и прочих указанных в начале главы причин, вызывал мощную дегазацию земных недр, поток углекислого и других парниковых газов в атмосферу был высок, а эффективных путей вывода их из атмосферы еще не было. .

Изменение средней глобальной температуры поверхности Земли, содержания углекислого газа и кислорода в атмосфере Земли, с архея по настоящее время, в самом грубом приближении.

Если в катархее большая часть земной поверхности была расплавлена (особенно значимую роль тут вероятно играла кинетическая энергия соударения с выпадающими на поверхность кусками протопланетного вещества), то в первой половине архея температуры на поверхности уже опустились до уровня примерно 150 градусов Цельсия и даже ниже, что в условиях мощной атмосферы с высоким давлением, позволило начать конденсироваться водяным парам. Наличие жидкой воды включило механизмы геохимического, неорганического механизма вывода углекислого газа из атмосферы. В это время температура опустилась примерно до 70-90°С, и сохранялась на таком уровне почти до конца архея.

К концу архея, примерно около 2,5 млрд. лет назад значительно уменьшилась тектоническая активность, что уменьшило дегазацию недр. Ускорился и вывод углекислого газа из атмосферы. В результате всего за сотню-полторы миллионов лет основные запасы углекислого газа были выведены из атмосферы, наступило первое в истории земли мощное оледенение, известное как гуронское. Оно продолжалось более сотни миллионов лет, и средняя температуры на поверхности Земли на уровне моря в это время составляла менее 10°С. В дальнейшем все же произошло некоторое накопление углекислого газа в атмосфере, и температуры повысились, хотя так и не достигли архейских значений. Средние температуры большей части протерозоя составляли около 35-40°С, как показывают исследования. Однако к концу протерозоя на процессы вывода углекислого газа из атмосферы начал влиять новый мощный фактор.

В период примерно 900-600 млн. лет назад, на Земле вновь прошла череда сильнейших оледенений. Похоже они были вызваны широким распространением к тому времени живых организмов, способных к фотосинтезу, причем в условиях, очень хороших для захоронения органики (отсутствие кислорода на океанических глубинах) и вывода углекислого газа из атмосферы на длительный срок. Периодическое чередование таких оледенений была вызвана, вероятно, изъятием очень больших объемов углекислого газа из атмосферы биотой, похолоданием и оледенением, и в конце гибелью большей части биомассы, что приводило к сильному сокращению вывода углекислого газа из атмосферы, его накоплению в атмосфере вновь, и опять к потеплению и возрождению жизни.

Но началу фанерозоя, около 600 млн. лет назад, в атмосфере накопилось уже очень много кислорода, кроме того, вода океанических глубин также насыщалась кислородом, благодаря совокупности биологических, так и геохимических факторов. В результате заработали и механизмы, эффективно возвращающие часть захороняемого углерода из органики обратно в атмосферу в виде углекислого газа. Т.е. эффектитвно заработали и процессы окисления захороняемой органики. Благодаря этому, мощные колебания содержания углекислого газа в атмосфере, и соответственно парникового эффекта, поуменьшились, и климатическая система стала стабильнее.

Итак, начиная с фанерозоя, изменения средней глобальной температуры в целом стали относительно небольшими, до 10-15 градусов. В основном, это была более теплая эпоха, по сравнению с современностью, хотя за это время и произошли три оледенения, не достигшие однако, масштаба оледенений протерозоя. Это оледенения на границе верхнего ордовика-нижнего силура (460-420 млн. лет назад), слабое оледенение верхнего девона (370-355 млн. лет назад), и наиболее мощное среди них, пермо-карбоновое (350-230 млн. лет назад), начавшеес в каменноугольном периоде. Связывают их с усилением вывода из атмосферы углекислого газа, с возраставшим в эти периоды потоком захоронения углерода (что отражено даже в названии каменноугольного периода). Кроме того, возможно на колебания климата с приблизительными периодами в 150-250 млн. лет (а именно столько проходит между великими длительными оледенениями) влияет накопление захороненого углерода в предыдущие эпохи. Благодаря движению океанической коры и явлению постоянного подныривания и задвига одних плит под другие (субдукция), происходит модуляция выброса вулканами углекислого газа и метана в атмосферу, запасами углерода накопленного на океаническом дне в предыдущие эпохи.

После продолжительной, почти постоянно теплой мезозойской эры, температура опять начала постепенно падать. Падало и содержание углекислого газа в атмосфере - в начале кайнозоя оно было примерно в пять раз больше, чем в современную эпоху.

Описывая изменения климата в относительно холодные эпохи, необходимо особо выделить одно особо важное обстоятельство. После того, как общее понижение температуры достигало такой величины, что в районе полюсов температура опускалась довольно близко к 0°С, к точке замерзания воды, на климат Земли начинали влиять очень сильно многие факторы, которые в теплые эпохи были малозаметны. Это происходит потому, что тогда даже малого влияния достаточно, чтобы в полярных районах начинали формироваться ледяные шапки, а значит, чтобы и возникала заметная обратная связь между небольшим первоначальным похолоданием, и ростом альбедо, что приводит к дальнейшему, уже большему похолоданию.

Так во второй половине эоцена благодаря тому, что ранее вплотную прижатая к Антарктиде Австралия оторвалась от последней, и начала дрейфовать в строну экватора, вокруг Антарктиды начало формироваться широтное циркумполярное течение, которое стало препятствием для притока к Антарктиде теплых вод, идущих от экватора, и это послужило толчком к началу формирования ледяного щита Антарктиды. В дальнейшем, уже в миоцене, после того, как и Южная Америка отодвинулась от Антарктиды, это широтное течение замкнулось, сформировалось окончательно, и полностью преградило доступ тепла, переносимого океаном, к Антарктиде. В результате, при том что продолжалось и снижение парникового эффекта, и сформировался столь мощный ледяной щит в Антарктиде.

Заметно было и влияние на климат горообразования, повлиявшее уже на атмосферную циркуляцию и перенос атмосферой тепла от экватора к полюсам. Это относиться прежде всего к горообразованию в Евразии, в которой на протяжении кайнозоя сформировался значительный горный пояс, от Пиренеев до Гималаев, что привело к ухудшению переноса атмосферой тепла и влаги в сторону Северного полюса.

Кроме того, сильно стали влиять на климат и циклы Миланковича - периодические изменения параметров земной орбиты, с периодами 23, 41 и 100 тыс. лет. Эти циклы определяют изменения количества солнечной энергии, получаемой различными широтными зонами Земли в отдельные сезоны. Если в теплые эпохи их влияние не превышало 1 градуса, то в холодные, после образования хотя бы небольшого ледяного покрова, их влияние на среднепланетарную температуру начинало возрастать, и в конце концов возрастало в несколько раз.

Это происходило прежде всего потому, что возникали сильные обратные связи между изменением температуры, площадью оледенения (а значит и величиной альбедо) и содержанием водяного пара в атмосфере над оледенением (который является основным парниковым газом и вымораживается над ледяным покровом, а ведь современный парниковый эффект от водяного пара превышает целых 20 градусов!).

Кстати, наличие таких обратных связей и сильное влияние ледяного покрова на местный климат приводит к тому, что изменения температуры в высоких широтах (если там есть оледенение), намного превышает изменение температуры в теплых приэкваториальных широтах (понятно, что при этом сильно растет и общая разница температур между экватором и полюсом). К примеру, при переходе между ледниковым периодом и относительным межледниковьем (типа нынешнего), средняя температура теплых областей, где отсутствовал ледяной покров, менялась всего на 1-2 градуса Цельсия, а изменения в полярных областях были около 10 градусов и выше (колебания в Северном полушарии были выше чем в Южном, в связи с тем, что происходили еще сильные изменения в океанической циркуляции - прежде всего в течении Гольфстрим). А при глобальном переходе от состояния с практически полным отсутсвием льда к состоянию ледниковой эпохи (наподобие ледниковых периодов четвертичного периода) изменения температуры в полярных областях были еще значительнее, составляя уже несколько десятков градусов.

Как видно из рисунка ниже, за последние 5 млн. лет при постепенном снижении температуры сильно росло влияние миланковических циклов (на данном рисунке хорошо видны 100-тысячелетние и наложенные на них 41-тысячелетние циклы), благодаря чему при общем снижении температуры росла амплитуда ее колебаний.

Наиболее точно известны температуры (прежде всего высоких широт) и содержание углекислого газа и метана в атмосфере за последние несколько сотен тысяч лет. Это связано с тем, что есть возможность прямого измерения содержания указанных газов в пробах льда, взятого из ледяных щитов Антарктики и Арктики; кроме того, измерение температуры изотопным методом, благодаря доступу к древнему льду, позволяет проверять и подтверждать данные изотопного анализа, получаемые по карбонатным отложениям.

На рисунке выше показано изменение температуры и содержания углекислого газа за последние 160 тыс. лет. При этом изменение температуры хорошо отображает миланковические циклы (даже видны 20-тысячилетние циклы). Хорошо видно и почти синхронное изменение содержания углекислого газа и температуры. Вместе с тем отмечается, что при переходе от холодной эпохи к более теплой, температура и содержание углекислого газа в атмосфере меняется синхронно, а при обратном переходе изменение концентрации углекислого газа чуть запаздывает по сравнению с изменением температуры.

Судя по всему, в относительно холодные эпохи, когда парниковый эффект сам по себе уже мал (по сравнению с теплыми эпохами, наподобие мезозоя), и существуют уже очаги оледенений, на климат за счет указанных выше обратных связей (по оледенению и водяному пару) начинают сильно влиять факторы Миланковича, и эти же факторы начинают заметно модулировать парниковый эффект и от углекислого газа и метана. Ведь существуют еще и обратные связи между содержанием углекислого газа и метана в атмосфере и температурой. За счет влияния последней на природные резервуары, в которых законсервированы выведенные из атмосферы парниковые газы, возникают к примеру, такие связи: при изменении температуры меняется растворимость углекислого газа в воде, могут разрушаться либо образовываться метангидраты, меняется скорость выброса в атмосферу углекислого газа и метана при разрушении отмершей органики.

Этим можно объяснить то запаздывание снижения уровня углекислого газа в атмосфере по сравнению со снижением температуры, которое наблюдается при похолодании - ведь переход углекислого газа из атмосферы в остывающий океан (холодные воды могут вместить больше углекислого газа) требует довольно длительного времени (в том числе это связано и с растворением карбонатных пород, для высвобождения карбонат-ионов и образования бикарбонат-ионов - а это тысячелетние характерные времена). А синхронное повышение температуры и содержания углекислого газа в атмосфере при потеплении может быть обусловлено мощным выбросом углекислого газа из растаявших при отступлении ледников болот и общей активизации процессов биологического разложения органики. Да и обратное разложение в океане бикарбонат-ионов с разделением на углекислый газ и карбонат-ионы идет уже быстро.

Вместе с тем, нельзя и недооценивать влияние парникового эффекта холодные эпохи - он значительно усиливает колебания температуры. К примеру, оценка влияния парниковых газов за последний климатический цикл на изменение температуры в Антарктиде составляет около 50%, т. е. примерно 3 градуса из 6 (амплитуды ледниково-межледникового изменения) - это изменения температуры благодаря изменению парникового эффекта.

В последнее время температура на поверхности планеты начала быстро и сильно расти. Причем, как видно из представленных выше графиков, рост температуры хорошо совпадает с выбросами углекислого газа от человеческой деятельности. Вместе с тем, надо обратить внимание на небольшое потепление в 30-40 годах, заметное на графике. Это потепление связывают не столько с повышением содержания углекислого газа в атмосфере (его в то время было еще маловато), сколько с увеличением прозрачности атмосферы для солнечного излучения, уменьшением альбедо в это время. Дело в том, что примерно с 20х годов ХХ века на несколько десятилетий установилась низкая вулканическая активность, что привело к уменьшению поступления аэрозолей, отражающих солнечный свет, в атмосферу. Однако вскоре вулканическая активность восстановила свой уровень, количество аэрозолей в атмосфере возросло, и дальнейшее потепление было обусловлено только парниковыми газами.

Скорость климатических изменений и уникальность настоящего момента

Как видно из представленных материалов, изменения глобальной средней температуры на Земле были обычно довольно медленными, для колебаний около 1 градуса и более. Даже наиболее резкие изменения в циклах Миланковича, шли со скоростью примерно 1-1,5°С за 10 тыс. лет, и то в относительно высоких широтах, с ледяным покровом (изменение в среднем по планете в несколько раз меньше, ведь в низких, приэкваториальных широтах, температура меняется очень слабо). В настоящее же время изменения средней глобальной температуры примерно на 1°С, произошли за время около 100 лет, а прогнозируемые в моделях МГЭИК (IPCC) изменения составляют еще 2-6 градусов за последующие 100 лет.

Вместе с тем, резкие изменения климата в истории Земли все же бывали. Правда они были преимущественно довольно локальными, не распространяясь полностью на всю планету. По настоящему глобальное резкое изменение климата в истории Земли известно только одно - это эоценовый термический максимум. Однако вначале разберемся с локальными изменениями.

При исследовании ледяных кернов Гренландии за последние несколько десятков тысяч лет были обнаружены резкие колебания температуры - менее чем за столетие из очень холодного состояния, местный климат в Гренландии теплел более чем на 10 градусов, температура поднималась до почти современных (правда тоже довольно низких) значений.

Резкие изменения температуры в эпоху «юного дриаса» и несколько более ранних эпох, заметны не только в Гренландии, но и в Европе, да и во многих других районах Северного полушария. Однако в южном полушарии эти изменения почти не заметны, а в Антарктиде и вовсе отсутствуют (в эпоху «юного дриаса» в Антарктиде правда тоже было небольшое изменение, начавшееся, однако на 1000 лет раньше и бывшее заметно слабее). Подобные резкие изменения температуры в районе Северной Атлантики связывают с резкими изменениями течения Гольфстрим, которое несет теплые поверхностные воды из приэкваториальных районов к приполярным. Подобные резкие, но относительно локальные изменения могут произойти и в самом ближайшем будущем, под действием даже значительно менее заметных глобальных изменений климата.

Как уже указано выше, в истории Земли на сегодняшний день известно и одно довольно резкое глобальное изменение климата. Это эоценовый термический максимум 55 млн. лет назад (см. резкий пик на одном из рисунков выше, там где представлен график изменения средней глобальной температуры за последнее 67 млн. лет). Это событие началось с резкого и быстрого повышения температуры, за несколько тысяч лет потепление на поверхности океанов составило 8°С, глубинные воды потеплели на 6°С. И потом около 200 тыс. лет потребовалось для восстановления прежнего состояния.

Это резкое изменение связывают с большим выбросом метана в атмосферу, из подвергнувшихся внезапному разложению запасов метангидратов, предположительно благодаря начавшейся тектонической активности в районе одного из больших скоплений метангидратов, либо благодаря изменению океанических течений. Как раз к тому времени на океаническом дне уже около десятка млн. лет, как существовали относительно благоприятные условия для накопления метангидратов - ведь температура, и особенно глубинных вод, по окончании мезозойской эры заметно понизилась. Это и позволило накопиться заметно количеству метангидратов. Под воздействием внешней силы они начали интенсивно разрушаться, а далее, благодаря сильному влиянию выбросов метана на парниковый эффект, уже сами выбросы и потепление от них, способствовали дальнейшему разрушению метангидратов, пока их запасы не исчерпались, и поступление метана в атмосферу из этого источника не прекратилось.

Подобная ситуация резкого, и даже более резкого чем тогда, глобального потепления может повториться и в близком будущем - ведь прогнозируемое потепление в несколько градусов, от обычных антропогенных выбросов парниковых газов, уже вполне может повлиять на условия залегания метангидратов, вполне может нарушить их стабильность. А накоплено сейчас метангидратов в примерно десять раз больше, чем было накоплено ко времени эоценового термического максимума.