Глобальное изменение климата Земли: причины, следствия, защита

ГЛОБАЛЬНОЕ ИЗМЕНЕНИЕ КЛИМАТА  ЗЕМЛИ: ПРИЧИНЫ, СЛЕДСТВИЯ, ЗАЩИТА.

Показано, что  в настоящее время протекают  процессы глобального природного потепления с одновременным подъемом уровня Мирового океана, увлажнением почв и подъемом грунтовых вод, учащением  землетрясений и других стихийных бедствий, что негативно сказываться на экологическом состоянии обширных территорий и на жизнедеятельности больших групп населения нашей планеты. Анализируются причины изменения климата Земли и их вклад в современное глобальное потепление. Перечисляется ряд технологий, которые могут помочь в решении проблем, связанных с изменением климата Земли.

Неблагоприятным фактором для жизни Человечества является глобальное изменение климата  Земли под действием различных  периодических факторов.

Известно, что  температура на земной поверхности  формируется, в основном, за счет трех факторов: тепла из недр Земли, излучения  Солнца и техногенной деятельности Человечества. Поскольку тепла из недр Земли приходит в 5000 раз меньше, а тепла от человеческой деятельности в 6000 раз меньше, чем от Солнца [1], то очевидно, что главным фактором, формирующим климат Земли, является солнечная радиация. При этом для изменения климата не обязательно должна меняться энергетика Солнца – достаточно измениться расстоянию между ним и нашей планетой даже на единицы процентов, и круто изменится (учитывая обратно квадратическую зависимость солнечной радиации от расстояния) климат Земли и жизнь ее обитателей.

Наиболее сильное  влияние на климат Земли оказывает  форма её орбиты. Оказывается, она то вытягивается, то снова округляется. А её эксцентриситет меняется от 0,001 до 0,0668 с периодом около 105 тысяч лет. В настоящее время он составляет 0,0167 и продолжает уменьшаться, поэтому в январе Земля приближается к Солнцу на 147 млн. км, а в июле удаляется от него на 152 млн. км, что приводит к изменению уровня солнечной радиации в течение года на 6,5%. При уменьшении эксцентриситета земной орбиты в ближайшие 25 тысяч лет уровень солнечной радиации в июле будет возрастать, и средняя температура планеты будет достаточно высокой. В дальнейшем эксцентриситет орбиты начнет увеличиваться и через 83 тысячи лет достигнет величины 0,0668, а разность между максимальным и минимальным расстояниями Земли от Солнца станет равной 19,7 млн. км. При этом уровень солнечной радиации уменьшится на 26%, что приведет к существенному похолоданию климата.

Заметное влияние  на климат оказывает угол наклона  оси вращения Земли относительно плоскости орбиты (этот угол является основным виновником существования сезонного изменения температуры в течение года). Сейчас он равен около 23026' (меряется от перпендикуляра к плоскости орбиты Земли), но с периодом в 41000 (по некоторым данным – 40700) лет меняется от 21055' до 24018', т.е. на 2023'. Последний раз максимальное значение было в 4493 г. до н.э., а сейчас этот угол уменьшается. Соответственно, уменьшается и разница между зимней и летней температурой в одной и той же местности. При этом ввиду эллиптичности земной орбиты также несколько меняется и интегральная температура северного и южного полушарий.

Рис. 1. Карта  неба с траекторией движения северного  полюса мира

(цифрами указаны  годы от Рождества Христова)

Если изменение  эксцентриситета земной орбиты влияет на глобальную температуру планеты, то прецессия ее оси вносит дисбаланс в глобальное распределение тепла между северным и южным полушариям.

Из-за сплюснутости и неравномерного притяжения Земли  Солнцем ее ось описывает конус  с вышеуказанным углом и периодом 25920 лет, а северный полюс – незамкнутую  окружность (рис. 1). Поскольку планета движется не по окружности, а по эллипсу, что само по себе уже заметно влияет на ее тепловой режим, и при этом полюсами то поворачивается, то отворачивается от центра Галактики с его дополнительным теплом, то с этим же периодом в Северном или со сдвигом в полпериода в Южном полушарии наступают глобальные то потепления, то похолодания с образованием ледников, что негативно сказывается на жизни народов.

Складываясь, все  вышеперечисленные факторы могут  изменять поступление солнечного тепла в Северном полушарии, где мы живем, на 30-32%, что в некоторые периоды приводило к значительному оледенению средних широт и опусканию тундры с севера на юг до центральных районов Африки.

Рис. 2. Колебания  температуры t воздуха и уровня h Мирового океана

Наши далекие  предки знали о прецессии оси  Земли. Поскольку небо по древнему называлось Сваргой, то круг на небе, который описывается  осью Земли за 25920 лет (см. рис. 1) и  период времени, за который он описывается, они называли Сварожьим Кругом. Деленный на 1800 он давал Круг Жизни в 144 года, который был основой древнего календаря.

По причине  прецессии Земной оси поступление  тепла от Солнца в средних широтах, по оценке автора, может меняться на 6,5%, что соответствует изменению  температуры на 200С. Так, например, если в некоторой местности среднегодовая температура в теплый полупериод, называемый Сварожьим Днем, составляет +180С, то через 13 тыс. лет в Сварожью Ночь (называемую в Индии – Кали Югой) она будет равняться уже только –20С (рис. 2). И действительно, археологические исследования подтверждают, что в центральной Европе в древности ледники опускались с севера на юг до широты в 470, а, с другой стороны, на островах Северного ледовитого океана и в Антарктиде найдены останки тропических растений, указывающие на периодическую смену климата Земли в широких пределах.

В соответствии с рис. 2. сейчас заканчивается Сварожья Ночь (точка перегиба синусоиды приходится на 2012 г.) и идет самое интенсивное  изменение климата Земли в  сторону потепления – в том числе и за счет постепенного поворота Северного полюса в сторону центра Галактики под лучи миллиардов звезд (на рис. 1 центр Галактики находится сверху).

За последние  несколько сот лет площадь  сплошных полярных льдов в Арктике  уменьшилась на треть и по прогнозу ученых совсем исчезнет к 2070 г. (летом можно будет спокойно плавать на Северный полюс на экскурсии). За последние 100 лет средняя температура Земли возросла на 0,8°С. От потепления в Альпах и на Кавказе ледники уменьшились в объеме в два раза, а на горе Килиманджаро в Северной Африке — на 73%.

Рис. 3. Спутниковые  фотографии Гренландии 1992 и 2002 гг.

Современное потепление климата в Северном полушарии  можно проиллюстрировать на примере  уменьшения площади льдов Гренландии. Спутниковые снимки (рис. 3), отслеживающие процесс таяния льдов на этом острове, красноречиво свидетельствуют о том, что граница между льдом и сушей уходит вглубь. В прошлом это происходило со скоростью примерно 1 метр в год, сейчас – 10 метров в год. Арктический морской лед за последние 30 лет тоже значительно сдал. Поэтому ледяные поля под действием своей тяжести стали трескаться, что вызывает землетрясения северных территорий силой до 5 баллов.

В это же время  в Антарктиде идет интенсивное увеличение объема льдов на 1220 км3 в год. Но с середины XiX века инструментальными метеорологическими наблюдениями в арктических зонах Европы, Азии и Северной Америки обнаружено хорошо выраженное климатическое потепление на 2,4°С. В последующие 100 лет, например, в Сибири ожидается повышение средней температуры до 7 градусов. Поэтому таяние льдов в Арктике идет быстрее, уровень Мирового океана за последние 100 лет поднялся на 10 см, а его среднегодовой подъем удвоился и достиг 2 мм в год, т.е. сейчас идет фактически медленный всемирный потоп, который повышает влажность воздуха, почв и уровень грунтовых вод, что неблагоприятно сказывается на состоянии зданий и сооружений, плодородии почв и площади обрабатываемых земель. Уже сейчас 30-40% территории Украины являются проблемными: заболоченными, подтопленными или с оползнями и другими неприятностями.

Через тысячу лет  в Северном полушарии таять и  испаряться будет нечему, а в Южном  – процессы льдообразования будут  продолжаться. Поэтому уровень Мирового океана начнет уменьшаться, а климат – становиться жарким и засушливым. Из-за этих особенностей уровень Мирового океана “гуляет” с удвоенной частотой, т.е. с периодом в 12960 лет, и с амплитудой в 150 м (он уже бывал ниже на 200 м и выше на 100 м от современного уровня – см. рис. 2). При таких темпах в ближайшие 100 лет он поднимется на 40-80 см, а через 1000 лет – на все 100 м. Очевидно, что значительная часть прибрежных территорий всех материков с расположенными на них городами, инфраструктурой и плодородной почвой уйдут под воду. Население же этих территорий – живущее, как правило, с большой плотностью – вынуждено будет переселяться в другие места, создавая новые проблемы коренным жителям этих мест.

Так, например, с 1950 по 1975 г. Китай терял  в среднем по 1,5 тыс. кв. км. К настоящему времени этот показатель возрос до 3 тыс. кв. км. Почти 1,5 тыс. населенных пунктов  Китая исчезают ежегодно под водой.

Рост уровня мирового океана всего  на 1 м приведет к затоплению обширных участков прибрежной зоны, включая районы интенсивного рисоводства в Индии, Таиланде, Вьетнаме, Индонезии и Китае. Сотни городов будут частично затоплены, в том числе Лондон, Александрия, Бангкок. Более трети Шанхая, города с населением 15 млн. человек, окажется под водой. Рост уровня океана на 1 м в сочетании с сильными штормами приведет к затоплению морской водой, например, части Нижнего Манхэттена.

А если уровень  Мирового океана поднимется на 100 м (примерно через 1000 лет), то под воду полностью или частично уйдут территории целых стран: 100% Гвинеи Биссау и Бангладеш, 98% Нидерландов и Дании, 95% Эстонии, 90% Сенегала, 80% Камбоджи, 70% Великобритании, 65% Латвии, 60% Бельгии и Литвы, 50% Ирака, 45% Германии, 40% Кубы и Бразилии, 30% Венгрии и Польши, 25% Финляндии, 20% России, Украины, Румынии и Италии, 15% Индии, Австралии, Молдовы и Франции, 10% Китая, 8% США, 5% Канады и 3% Японии.

Есть еще  один важный фактор – это изменение  зоны тропического климата. Субтропические высотные воздушные реки медленно, но уверенно меняют свои “русла” в направлении полюсов. Фактически это приводит к расширению зоны тропического климата. Если такая тенденция продолжится, то некоторые из самых засушливых мест Земли (Сахара в Африке и полупустыни юго-запада США) распространятся на север – на плодородные области Европы и северной части Америки. Воздушные потоки верхней тропосферы охватывают весь земной шар и задают тон погоде, формируя картину осадков и распределение полей температуры. Американские учёные проанализировали спутниковые данные за последние 27 лет и пришли к выводу, что субтропические высотные потоки сместились на 1 градус широты (или на 112 километров) в направлении от экватора к полюсам. При этом исследователи отмечают, что за эти годы слои субтропической тропосферы, где варится основная кухня погоды, (от поверхности Земли до высоты 12 км) нагрелись быстрее, чем верхняя ее часть.

Если сегодня  на нашей планете имеется всего 3% экстремально засушливых территорий, то со временем в Северном полушарии их станет еще больше, увеличиваясь к 3000 г. до 20-30%. Если не предпринимать никаких мер, то появится много новых проблем.

Глобальное  потепление климата непременно должно отразиться и на динамике воспроизводства  плодородия почв, особенно черноземов средней полосы. Как было показано в работе [2], стабильность этих почв обеспечивается гармоническим характером сезонных изменений гидротермических условий, близким к идеальной синусоиде. При этом взаимные переходы “фульвокислоты (ФК) → гумусовые кислоты (ГК)” и обратно образуют аттрактор на плоскости Лоттки-Волтерры в виде квадратичной гиперболы, симметричной относительно точки равновесия, т.е. распад макромолекул ГК на элементарные циклические комплексы ФК в период максимальных возмущений гидротермических условий весной и осенью целиком компенсировался адекватной обратной реакцией синтеза ГК жарким летом и морозной зимой. Именно такой гармонический характер сезонных изменений и обеспечил образование черноземных почв в окрестности 45 градусов широты как в Северном, так и в Южном полушарии.

Изменение климата  сдвигает положение аттрактора относительно точки равновесия в сторону процесса распада ГК, который уже не компенсируется обратным синтезом и ведет к деградации черноземов. А поскольку глобальное потепление никакой международной конвенцией не остановить, то надо быть готовым к принятию адекватных мер по сохранению и приумножению потенциала плодородия почв.

Казалось бы, общее потепление климата просто сдвинет зону черноземных почв далее  на север, но это лишь идеализированные надежды. А все потому, что гармоника сезонных изменений – лишь необходимое, но далеко не достаточное условие – на песке сам собой чернозем не образуется, а равно и на болоте, тут нужен и соответствующий набор элементов, и условия увлажнения, и многое другое. Так что человечеству придется раскошеливаться для того, чтобы было с чего кормиться.

В условиях резко  переходного периода природных  изменений группа ученых из разных стран формирует программу “Ковчег” и обращение к мировому сообществу с целью объединения усилий по решению межнациональных, этнических и религиозных проблем (связанных с беженцами), проблем подтопления и опустынивания земель (связанных с глобальным изменением климата), проблем чрезвычайных ситуаций (связанных с усилением активности землетрясений, вулканов и цунами), проблем эпидемий и экологических бедствий (являющихся спутниками всех остальных факторов).

Ученые считают, что жителям, правительствам и различным  организациям (ООН, ЕС) средних широт  пора объединиться и решать проблемы последствий изменения климата (в частности, наступления пустынь) там, где они появились, а не в Европе, США или Канаде, где уже теперь есть проблемы с беженцами и нелегалами и куда в ближайшие десятилетия может хлынуть многократно возросший поток переселенцев с юга. Такое решение проблем может обойтись сейчас в десятки, если не в сотни раз дешевле, чем их решение позже у себя дома, включая межнациональные, межэтнические, религиозные и другие распри с нежданными гостями.

Принципиально Человечество уже имеет технологии, позволяющие приспосабливаться к суровым условиям жизни крайнего севера или жарких тропиков. К этому добавляется ряд технических и технологических решений российских и украинских ученых.

Так, российскими  учеными и инженерами разработана  архитектурно-строительная система “Элевит”, в которой за счет оригинальных материалов и конструкций получаются жилые здания в 10-15 раз легче обычных, что обеспечивает их всплытие при наводнениях, а повышенная жесткость не позволяет складываться при землетрясениях. Специальная же теплоизоляция защищает людей внутри них как от холода, так и от жары. Именно эти здания наиболее пригодны для строительства в проблемных регионах.