Глобальное потепление

1.Введение

 

Глобальное потепление, мы постоянно слышим это выражение. Впервые о глобальном потеплении заговорили еще в 60-х годах прошлого столетия. На основе многолетних наблюдений ученые пришли к выводу о повышении средней глобальной приземной температуры воздуха на несколько десятых градуса. Проблема изменения климата сегодня чрезвычайно актуальна. Климат на нашей планете меняется и меняется достаточно быстро, что не отрицает уже ни один ученый. Однако на повестке дня стоят опасения, что к естественному изменению климата добавилось потепление, вызванное деятельностью человека.

Изменение климата не означает простое  повышение температуры. Под устоявшимся  термином «глобальное изменение  климата» понимают перестройку всех геосистем. А потепление рассматривают лишь как один из аспектов изменений. 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.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.1. Что такое глобальное потепление.

 

  Глобальное потепление — процесс постепенного роста средней годовой температуры поверхностного слоя атмосферы Земли и Мирового океана, вследствие всевозможных причин (увеличение концентрации парниковых газов в атмосфере Земли, изменение солнечной или вулканической активности и т.д.). Очень часто в качестве синонима глобального потепления употребляют словосочетание «парниковый эффект», но между этими понятиями есть небольшая разница. Парниковый эффект – это увеличение средней годовой температуры поверхностного слоя атмосферы Земли и Мирового океана вследствие роста в атмосфере Земли концентраций парниковых газов (углекислый газ, метан, водяной пар и т.д.). Эти газы выполняют роль плёнки или стекла теплицы (парника), они свободно пропускают солнечные лучи к поверхности Земли и задерживают тепло, покидающее атмосферу планеты.  Впервые о глобальном потеплении и парниковом эффекте заговорили в 60-ых годах XX века, а на уровне ООН проблему глобального изменения климата впервые озвучили в 1980 году. С тех пор над этой проблемой ломают головы многие учёные, зачастую, взаимно опровергая теории и предположения друг друга. Парниковый эффект возник не сегодня - он существовал с тех пор, как наша планета обзавелась атмосферой, и без него температура приземных слоев этой атмосферы были бы в среднем градусов на тридцать ниже реально наблюдаемой.

Еще во времена Петра в Европе было гораздо холоднее. Это был пик так называемого малого ледникового периода, одного из нескольких периодов похолодания в исторические времена. В ту пору и Темза в Лондоне замерзала. Постепенно с НТР от Петровских времен до конца ХIX века и особенно в ХХ веке развитие НТП привело к повышению годовой температуры на 1 градус по Цельсию. А в последней четверти XXв. началось резкое потепление глобального климата, которое в бореальных областях сказывается уменьшением количества морозных зим. Средняя температура приземного слоя воздуха за последние 25 лет возросла на 0,7°С. В экваториальной зоне она не изменилась, но чем ближе к полюсам, тем потепление заметнее. Температура подледной воды в районе Северного полюса возросла почти на два градуса, вследствие чего началось подтаивание льда снизу. Проблема глобального потепления была впервые высказана в гипотезе шведским ученым Сванте Арейниусом в конце XIX века. Не исключено, что это потепление частично имеет естественный природный характер. Ведь еще А.И.Войков и В.И.Вернадский подчеркивали, что мы живем в конце последней ледниковой эпохи и только выходим из нее. Однако скорость потепления заставляет признать роль антропогенного фактора в этом явлении. Еще в 1927г. в «Очерках геохимии» Вернадский писал о том, что сжигание больших количеств каменного угля должно привести к изменению химического состава атмосферы и климата. В 1972г. расчетами это подтвердил М.И.Будыко. Сейчас человечество сжигает ежегодно 4,5 млрд. т угля, 3,2 млрд. т нефти и нефтепродуктов, а также природный газ, торф, горючие сланцы и дрова. Все это превращается в углекислый газ, содержание которого в атмосфере возросло с 0,031% в 1956г. до 0,035% в 1992г. и продолжает расти. Кроме того, резко увеличились выбросы в атмосферу другого парникового газа — метана. Сейчас большинство климатологов мира признает роль антропогенного фактора в потеплении климата. Это потепление вызвало большой переполох после появления в 1986г. сразу на шести языках книги «Наше общее будущее», подготовленной Комиссией ООН во главе с тогдашним премьер-министром Норвегии Гру Харлем Брундтланд. В книге подчеркивалось, что потепление вызовет бурное таяние льдов Антарктиды и Гренландии, резкий подъем уровня Мирового океана, затопление прибрежных территорий, что будет сопровождаться экономическими и социальными потрясениями. За прошедшие с той поры 12 лет проведено много исследований и совещаний, которые 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    береговых линий достигают 20 мм в год. Таким образом, трансгрессии и регрессии моря определяются тектоникой в большей мере, чем подъемом уровня Мирового океана. В то же время потепление климата будет сопровождаться увеличением испарения с поверхности океанов и увлажнением климата, о чем можно судить по палеогеографическим данным. Всего 7–8тыс. лет назад во время голоценового климатического оптимума, когда температура на широт Москвы была на 1,5–2°С выше современной, на месте Сахары расстилалась саванна с рощами акаций и многоводными реками, а в Средней Азии Заравшан впадал в Амударью, река Чу— в Сырдарью, уровень Аральского моря находился на отметке 72 м и все эти реки, блуждая по территории современной Туркмении, текли в прогибавшуюся впадину Южного Каспия. Подобное происходило и в других ныне аридных областях мира.

2.2.Климатология

     Климатология - это наука, которая занимается изучением причин определяющих климат, его колебания и изменения. Ей уже более двух тысяч   лет. Однако до недавнего времени не наблюдалось особого интереса к результатам и выводам климатологов как со стороны обычных людей, так и политиков. А ведь первые предсказания грядущего потепления были сделаны выдающимся советским климатологом М.Будыко еще в конце 60-х годов прошлого века  — когда в атмосфере наблюдалась тенденция к понижению температуры воздуха у поверхности земли! Тогда это воспринималось как экзотические высказывания, зато теперь не проходит и сезона, чтобы вновь и вновь не велись как на бытовом, так и на самом высоком   политическом уровнях разговоры о том, что «климат теплеет». Сейчас уже достоверно установлено, что средняя температура воздуха у поверхности земли действительно возрастает практически во всех регионах мира. В связи с этим в атмосфере происходит перестройка глобальных процессов переноса тепла и влаги на всех континентах, которая сопровождается резким учащением природных катаклизмов — засух и наводнений, тайфунов и смерчей, градобитий, оползней и т. д.

                                     

                                     2.3.Причины глобального потепления 

            До сих пор учёные со 100% уверенностью не могут сказать, что вызывает климатические изменения. В качестве причин глобального потепления выдвигается множество теорий и предположений. Перечислим основные, заслуживающие внимания, гипотезы. 
Гипотеза 1. Причиной глобального потепления является изменение солнечной активности .  Все происходящие климатические процессы на планете зависят от активности нашего светила – Солнца. Поэтому даже самые малые изменения активности Солнца непременно сказываются на погоде и климате Земли. Выделяют 11-летние, 22-летние, а также 80-90 летние (Глайсберга) циклы солнечной активности.  
Вполне вероятно, что наблюдаемое глобальное потепление связано с очередным ростом солнечной активности, которая в будущем может снова пойти на убыль. 
Гипотеза 2.  Причина глобального потепление – изменение угла оси вращения Земли и её орбиты. Югославский астроном Миланкович предположил, что циклические изменения климата во многом связаны с изменением орбиты вращения Земли вокруг Солнца, а также изменением угла наклона оси вращения Земли, по отношению к Солнцу. Подобные орбитальные изменения положения и движения планеты вызывают изменение радиационного баланса Земли, а значит и её климата. Миланкович, руководствуясь своей теорией, вполне точно рассчитал времена и протяжённость ледниковых периодов в прошлом нашей планеты. Климатические изменения, вызванные изменением орбиты Земли, происходят обычно в течение десятков, а то и сотен тысяч лет. Наблюдаемое же в настоящий момент времени относительно быстрое изменение климата, по-видимому, происходит в результате действия ещё каких-то факторов. 
Гипотеза 3. Виновник глобальных климатических изменений–океан. Мировой океан – огромный инерционный аккумулятор солнечной энергии. Он во многом определяет направление и скорость движения тёплых океанических, а также воздушных масс на Земле, которые в сильной степени влияют на климат планеты. В настоящий момент времени мало изучена природа циркуляции тепла в водной толщи океана. Так известно, что средняя температура вод океана составляет 3,5°С, а поверхности суши 15°С, поэтому интенсивность теплообмена между толщей океана и приземным слоем атмосферы может приводить к значительным климатическим изменениям. Кроме того, в водах океана растворено большое количество СО₂ (около 140 трлн. тонн, что в 60 раз больше, чем в атмосфере) и ряда других парниковых газов, в результате определённых природных процессов эти газы могут поступать в атмосферу, существенным образом оказывая влияние на климат Земли. 
Гипотеза 4. Вулканическая активность.  Вулканическая активность является источником поступления в атмосферу Земли аэрозолей серной кислоты и большого количества углекислого газа, что также может значительным образом сказаться на климате Земли. Крупные извержения первоначально сопровождаются похолоданием вследствие поступления в атмосферу Земли аэрозолей серной кислоты и частиц сажи. Впоследствии, поступивший в ходе извержения CO₂ вызывает рост среднегодовой температуры на Земле. Последующее долговременное снижение вулканической активности способствует увеличению прозрачности атмосферы, а значит и повышению температуры на планете. 
Гипотеза 5. Неизвестные взаимодействия между Солнцем и планетами Солнечной системы. В словосочетании «Солнечная система» не зря упоминается слово «система», а в любой системе, как известно, присутствуют связи между её компонентами. Поэтому не исключено, что взаимное положение планет и Солнца может влиять на распределение и силу гравитационных полей, солнечной энергии, а также других видов энергии. Все связи и взаимодействия между Солнцем, планетами и Землёй пока ещё не изучены и не исключено, что они оказывают значительное влияние на процессы, происходящие в атмосфере и гидросфере Земли. 
Гипотеза 6. Изменение климата может происходить само по себе без каких-либо внешних воздействий и деятельности человека. 
Планета Земля настолько большая и сложная система с огромным количеством структурных элементов, что её глобальные климатические характеристики могут ощутимо изменяться без всяких изменений солнечной активности и химического состава атмосферы. Различные математические модели показывают, что на протяжении века, колебания температуры приземного слоя воздуха (флуктуации) могут достигать 0,4°С. В качестве сравнения можно привести температуру тела здорового человека, которая варьирует течение дня и даже часа. 
Гипотеза 7. Всему виной человек. Самая популярная на сегодняшний день гипотеза. Высокая скорость климатических изменений, происходящих в последние десятилетия, действительно может быть объяснима всё возрастающей интенсификацией антропогенной деятельности, которая оказывает заметное влияние на химический состав атмосферы нашей планеты в сторону увеличения содержания в ней парниковых газов. Действительно повышение средней температуры воздуха нижних слоёв атмосферы Земли на 0,8°С за последние 100 лет – слишком высокая скорость для естественных процессов, ранее в истории Земли такие изменения происходили в течение тысячелетий. Последние десятилетия добавили ещё большей весомости этому аргументу, так как изменения средней температуры воздуха происходили еще большими темпами — 0,3-0,4°С за последние 15 лет! 

 

2.4. К чему ведут природные катаклизмы?

       Участившиеся природные катаклизмы ведут к человеческим жертвам и огромным экономическим потерям. Так, по данным Мюнхенской страховой компании, количество природных катастроф за 1985—1995 годы возросло в четыре раза (по сравнению с 60-ми годами), потери в экономике — в восемь раз, страховые выплаты — более чем в 15 раз. По данным климатолога Джона Твигга, автора исследования «Пути уменьшения ущерба катастроф», начиная с 1970 года, при родные катастрофы еже годно уносят в среднем 80 тысяч жизней. По оценкам Чикагского университета, стихийные бедствия последнего десятилетия ХХ века затронули при мерно два миллиарда человек — треть всего человечества. В 90-е годы было отмечено 
84 крупных природных катаклизма — в три раза больше, чем в 60-е годы. Совокупный экономический ущерб от этих бедствий достиг 
591 млрд. долл., что более чем в восемь раз больше, чем в 60-е годы (все подсчеты производились в ценах 1998 года). Кроме прямого ущерба, наносимого природными катаклизмами, необходимо также учитывать затраты различных отраслей экономики (например сельского хозяйства) на перестройку производственных циклов в связи с изменением привычных климатических условий. Таким образом, причин для беспокойства   предостаточно!

 

                                     

                                     2.5.  Здоровье человека

Изменение климата, по прогнозам ученых, приведет к повышению рисков для  здоровья людей, прежде всего менее  обеспеченных слоев населения. Так, сокращение производства продуктов  питания неизбежно приведет к

недоеданию и голоду. Аномально  высокие температуры могут привести к обострению сердечнососудистых, респираторных  и других заболеваний. По данным Всемирной  организации здравоохранения (ВОЗ), дополнительная смертность в европейских  странах от тепловых волн в августе 2003 г. в Великобритании составила 2045 человек, во Франции – 14802, в Италии – 3134, в Португалии – 2099.

Повышение температуры может привести к изменению географического  распространения различных видов, являющихся переносчиками заболеваний. С повышением температуры ареалы теплолюбивых животных и насекомых (например, энцефалитных клещей и малярийных комаров) будут распространяться севернее, в то время как люди, населяющие эти территории, не будут обладать иммунитетом к новым заболеваниям.

 

2.6. Способы получения информации о климатических изменениях 
      Существующие технологии позволяют достоверно судить об имеющих место климатических изменениях. Учёные при обосновании своих теорий климатических изменений используют следующие «инструменты»: 
-исторические летописи и хроники; 
- метеорологические наблюдения; 
- спутниковые измерения площади льдов, растительности, климатических               зон и атмосферных процессов; 
- анализ палеонтологических (останки древних животных и растений) и археологических данных; 
- анализ осадочных океанических пород и отложений рек; 
- анализ древних льдов Арктики и Антарктиды (соотношение изотопов O16 и О18); 
- измерение скорости таяния ледников и вечной мерзлоты, интенсивность образования айсбергов; 
- наблюдение за морскими течениями Земли; 
- наблюдение за химическим составом атмосферы и океана; 
- наблюдение за изменениями ареалов (мест обитания) живых организмов; 
- анализ годовых колец деревьев и химического состава тканей растительных организмов.

2.7.Факты, свидетельствующие о глобальном потеплении 
Палеонтологические данные свидетельствуют о том, что климат Земли не был постоянным. Тёплые периоды, сменялись холодными ледниковыми. В тёплые периоды среднегодовая температура Арктических широт поднималась до 7 - 13°С, а температура самого холодного месяца января составляла 4-6 градусов, т.е. климатические условия в нашей Арктике мало отличались от климата современного Крыма. На смену тёплым периодам рано или поздно приходили похолодания, во время которых льды достигали современных тропических широт. 
Человек был тоже свидетелем ряда климатических изменений. В начале второго тысячелетия (11-13 века) исторические хроники свидетельствуют о том, что большая площадь Гренландии не была покрыта льдами (именно поэтому норвежские мореплаватели её окрестили «зелёной землёй»). Затем климат Земли стал суровей, и Гренландия практически полностью покрылась льдами. В 15-17 века суровые зимы достигли своего апогея. О суровости зим того времени свидетельствуют многие исторические летописи, а также художественные произведения. Так на известной картине голландского художника Ян Ван Гойена "Конькобежцы" (1641) изображено массовое катание на коньках по каналам Амстердама, в настоящее время каналы Голландии уже давным давно не замерзают. Всредневековые зимы замерзала даже река Темза в Англии. В 18 веке было отмечено незначительное потепление, которое достигло своего максимума в 1770 году. 19 век снова ознаменовался очередным похолоданием, которое продолжалось вплоть до 1900 года, а с начала 20 века уже началось довольно таки быстрое потепление. Уже к 1940 году в Гренландском море количество льдов сократилось вдвое, в Баренцевом – почти на треть, а в Советском секторе Арктике площадь льдов в сумме сократилась почти на половину (1 млн. км²). В этот период времени даже обычные суда (не ледоколы) спокойно проплывали северным морским путём от западных до восточных окраин страны. Именно тогда было зафиксировано значительное повышение температуры арктических морей, отмечено значительное отступление ледников в Альпах и на Кавказе. Общая площадь льда Кавказа снизилась на 10%, а толщина льда местами уменьшилась на целые 100 метров. Повышение температуры в Гренландии составило 5°С, а на Шпицбергене все 9°С.  В 1940 потепление сменилось кратковременным похолоданием, в скором времени на смену которого, пришло очередное потепление, а с 1979 года начался быстрый рост температуры поверхностного слоя атмосферы Земли, который вызвал очередное ускорение таяния льдов Арктики, Антарктики и повышение зимних температур в умеренных широтах. Так, за последние 50 лет, толщина арктических льдов уменьшилась на 40%, а жители ряда сибирских городов стали для себя отмечать, что крепкие морозы уже давно остались в прошлом. Средняя зимняя температура в Сибири повысилась почти на десять градусов за последние пятьдесят лет. В некоторых областях России безморозный период увеличился на две-три недели. Ареал обитания многих живых организмов сместился к северу вслед за растущими средними зимними температурами, об этих и других последствиях глобального потепления мы поговорим ниже. Особенно наглядно о глобальных изменениях климата свидетельствуют старые фотографии ледников (все фото сделаны в одном и том же месяце).

 

                    

Рис.1. - Фотографии ледника Grinnell в Национальном парке ледников (Канада) в 1938 и 2005 годах. ( Фотограф: Mt. Gould.)

 

Рис.2. - Фотографии ледника Grinnell в Национальном парке ледников (Канада) с другого ракурса, фотографии 1940 и 2004 годов. ( Фотограф: K. Holzer.)

 

 

 

 

 

 

2.8. Периоды потепления и похолодания.

          За последние две тысячи лет наблюдалось три периода потепления и три периода похолодания, последнее из которых завершилось в первой половине XIX века. Во второй половине XIX века температура воздуха сначала стабилизировалась, а с конца этого века началось потепление, которое к концу XX века составило 0,7—0,8 °С. Поэтому, говорят сторонники естественных причин, за периодом потепления наступит похолодание — причин можно найти много: от астрономических (изменение параметров орбиты Земли до изменения светимости Солнца) до вполне земных (например  вследствие ослабления мощности океанического течения Гольфстрим, которое «обогревает» Западную и Северную Европу).  

 

2.9. Почему глобальное потепление иногда приводит к похолоданию.

      Глобальное потепление вовсе не означает потепление везде и в любое время. В частности, в какой-либо местности может увеличиться средняя температура лета и уменьшиться средняя температура зимы, то есть климат станет более континентальным. Глобальное потепление можно выявить, только усреднив температуру по всей поверхности планеты и всем сезонам. Согласно одной из гипотез, глобальное потепление приведёт к остановке или серьёзному ослаблению Гольфстрима. Это вызовет существенное падение средней температуры в Европе(при этом температура в других регионах повысится, но не обязательно во всех), так как Гольфстрим прогревает континент за счёт переноса тёплой воды из тропиков. Согласно гипотезе климатологов М. Юинга и У. Донна, в криоэре существует колебательный процесс, в котором оледенение (ледниковый период) порождается потеплением климата, а дегляциация (выход из ледникового периода) — похолоданием. Это связанно с тем, что в Кайнозое, являющемся криоэрой, при оттаивании ледяных полярных шапок увеличивается количество осадков

в высоких широтах, что зимой  приводит к локальному повышению альбедо. В дальнейшем происходит снижение температуры глубинных районов континентов северного полушария с последующим образованием ледников.

При замерзании ледяных полярных шапок  ледники в глубинных районах  континентов северного полушария, не получая достаточно подпитки в  виде осадков, начинают оттаивать.

 

2.10. Анализ теории глобального потепления