На протяжении всей своей истории человечество безвозмездно пользовалось природными ресурсами родной планеты. Блага, предоставленные природой в наше распоряжение, принимались как данное. Параллельно развитию человеческой цивилизации шло беспощадное присвоение земных богатств. Пусть наш земной дом и огромен, он в состоянии самостоятельно регулировать происходящие в природе процессы, но все же среда обитания человека сегодня выглядит не такой идеальной, какой была в течение последних 1-2 тысяч лет назад. Одним из самых видимых последствий развития человеческой цивилизации является глобальное изменение климата.

За последние 150-200 лет, когда человечество вступило в активную фазу своего развития, климат на планете изменился весьма заметно. Видоизменилась география планеты, кардинально поменялись условия обитания в разных частях Земли. Там, где прежде наблюдались идеальные погодные условия, климат меняется, среда обитания становится жестче и менее гостеприимной. Все меньше и меньше остается условий, необходимых для нормального и благополучного существования человеческой расы.

В чем суть проблемы потепления?

Следует признать, что последствия глобального потепления не являются целиком и полностью результатом бездумной деятельности человека. На изменения климатических условий планеты оказывает влияние целый ряд факторов.


В масштабах Вселенной наша цивилизация – мимолетный период. Что такое 200 тысяч лет существования человека разумного в сравнении с 4,5 млрд. лет жизни нашей планеты? За весь срок существования Земли климат на ее поверхности неоднократно менялся. Засушливые и горячие периоды уступали место глобальным похолоданиям, которые заканчивались ледниковыми периодами. Огромные ледники покрывали своим панцирем большую часть планеты. Дальнейшие последствия глобального потепления в доисторические времена становились катастрофическими. Таяние ледников приводило к масштабным наводнениям. Стремительно поднявшийся уровень океана на планете приводил к затоплению огромных территорий.

По мнению ученых, процесс глобального потепления был запущен давно и без вмешательства человека. Этому способствует естественный ход геофизических и астрофизических процессов, происходящих в нашей солнечной системе, в нашей галактике и во Вселенной. Существовавшая в конце XX века теория, что человек в определенной мере причастен к ухудшению климатической ситуации в мире, в наши дни пересмотрена. Анализ катастроф, охвативших нашу планету в последние 20-30 лет, изучение астрофизических и геофизических данных дали ученым повод считать, что наметившиеся изменения в климате носят динамичный характер. На сегодняшний день установлено два фактора, оказывающих влияние на изменения погодных условий на планете и трансформацию климата:

  • природный;
  • антропогенный.

Первый фактор носит неуправляемый характер и объясняется неизбежными процессами, происходящими в космосе. Нарастающее расширение Вселенной оказывает влияние на астрофизические параметры движения всех небесных тел. Другими словами, наличие климатических изменений на нашей планете — следствие цикличности астрономических процессов.

В то время как одна категория ученых пристально изучает влияние Вселенной на земные процессы, другая часть принялась изучать масштабы негативного влияния человеческой цивилизации на природную среду. Воздействие антропогенных факторов началось с приходом промышленной революции. Новые технологии и последующая глобализация экономики привели к стремительному ухудшению экологической обстановки на планете. Как следствие, антропогенные факторы из года в год стали оказывать влияние на окружающую среду и влиять на планетарный климат.

Наносимый вред носит локальный характер, поэтому на региональном уровне является не столь заметным. Однако в совокупности вредное влияние человека на биосферу Земли носит глобальный масштаб.


результате выбросов продуктов деятельности нефтехимических и металлургических предприятий растет содержание углекислого газа в атмосфере. Вырубка экваториальных лесов в Бразилии, в свою очередь, приводит к уменьшению кислорода в составе атмосферы нашей планеты. Все это и многое другое приводит к появлению парникового эффекта. Как результат, наблюдается повышение средней температуры на планете, тают полярные льды и, соответственно, повышается уровень мирового океана.

Становится очевидным, что необходимо кардинально менять свое отношение к собственной планете. Добиться этого можно, если исключить или ограничить антропогенные факторы, оказывающие вредное влияние на нашу среду обитания.

Проблема носит планетарный масштаб, поэтому изучать ее и искать решение необходимо совместными усилиями. Индивидуальная деятельность каких-то отдельных международных организаций и общественных движений не решит проблему. Но к сожалению, в настоящее время налицо ситуация глобального масштаба непонимания происходящего, отсутствия реальной и объективной оценки факторов, оказывающих влияние на климатические условия.

Новые факты в истории глобального потепления

Исследования проб льда, взятые с двухкилометровой глубины на станции «Восток» в Антарктиде, показали существенное изменение химического состава атмосферы Земли за две сотни тысяч лет. Как и говорилось, климат на Земле не всегда был однородным и стабильным.

iv>
нако теперь в ученой среде появились сведения, что основные причины глобального потепления в доисторическую эпоху были связаны не только с геофизическими процессами, но и с высокой концентрацией парниковых газов – СО2 и СН4 (метан). Таяние ледников происходило всегда. Другое дело, что сегодня этот процесс происходит стремительнее. Глобальное потепление на земле может наступить значительно раньше — не через тысячу, не через сотню, а гораздо быстрее — в течение десятка лет.

По количеству парниковых газов в земной атмосфере XX столетие выглядит рекордным. Можно говорить о том, что это связано с влиянием циклических природных факторов, однако на сегодняшний день эти процессы явно не обходятся без участия человека. Изменения климата происходит динамичнее, чем это определяется естественным циклом. Реальное тому подтверждение – стремительно увеличившееся количество катаклизмов планетарного масштаба.

По данным ученых метеорологического факультета Вашингтонского Университета в 80-е годы XX века планета переживала в среднем за год 100-120 катастроф и стихийных бедствий. В 2000-е годы количество ураганов, торнадо, наводнений и других стихийных бедствий, происходящих ежегодно на планете, увеличилось в 5 раз. Гораздо чаще стали случаться засухи, а продолжительность сезона муссонных дождей увеличилась.

По мнению метеорологов, это является прямым следствием того, что колебания атмосферных температур на планете стали значительными. Сезонность на Земле перестает быть нормой, границы между теплым и холодным периодом становятся более четкими и выразительными. Холодная зима резко сменяется жарким летом и наоборот. Вслед за теплым временем года резко наступают холода. В областях планеты, где преобладал мягкий морской климат, увеличивается количество жарких и засушливых дней. В холодных регионах вместо трескучих морозов наблюдается затяжная оттепель.


Интенсивное увеличение использование в промышленности и в процессе жизнедеятельности человека органических видов топлива приводит к увеличению выбросов СО2, метана и оксида азота в атмосферу. Преобладание этих газов в составе земной атмосферы, препятствует теплообмену между воздушными слоями, создавая эффект парника. Земная поверхность, нагреваемая солнечной энергией и «завернутая» в воздушную шубу из парниковых газов, отдает меньшее количество тепла, соответственно, быстрее нагревается.

Больше всего увеличение концентрации парниковых газов чревато следующими обстоятельствами:

  • повышение температуры воздушной массы;
  • изменение локализации зон формирования осадков в земной атмосфере;
  • увеличение интенсивности и выразительности климатических и погодных явлений;
  • таяние ледников;
  • уменьшение запасов пресной воды;
  • повышение уровня мирового океана;
  • изменение существующих экосистем на планете.

>

Изменение среднегодовой температуры всего на 1-2 градуса приводит к необратимым последствиям, которые влекут за собой цепную реакцию. Поднявшаяся средняя температура на планете приводит к стремительному таянию ледников на планете, уменьшается площадь ледяного панциря Гренландии и Антарктиды. Уменьшается среднегодовая толщина снежного покрова в Сибири и на территории канадской тундры. Сокращается ледяной покров, сковывающий Северный Ледовитый океан.

Ледники Гренландии и Антарктики — богатейший природный запас пресной воды на планете — безвозвратно растворяются в океанской соленой воде. Повышается уровень воды мирового океана, но из-за повышения температуры морской воды и ее опреснения уменьшается популяция промысловых рыб. Соответственно сокращается и рыболовный промысел, а в результате природного испарения скудеют огромные территории сельскохозяйственных угодий. На месте полей и рисовых чеков стремительно появляются зоны полупустынь и пустынь, совершенно непригодных для выращивания сельскохозяйственных культур.

Являясь прямым следствием изменения температуры на планете, голод и масштабные затопления прибрежных территорий становятся все более вероятной угрозой человечеству.

Количество воды, полученное в результате стремительного таяния ледников Гренландии и Антарктиды, приведет к поднятию уровня воды мирового океана на 11-15 метров. Будут затоплены огромные площади на территории стран Европы, Азии, Африки и государств, расположенных в Западном полушарии, где проживает до 60% населения планеты.


По прогнозам ученых, затопление морской водой прибрежных территорий в ближайшие 20-30 лет вызовет естественную миграцию населения вглубь материков. Повышение температуры в зоне вечной мерзлоты приведет к заболачиванию огромных пространств Западной и Восточной Сибири, которые станут в итоге непригодными для освоения. Изменение интенсивности выпадения осадков и уменьшение запасов пресной воды приведет к началу новой борьбы за передел ресурсов.

Поиск решения проблемы глобального потепления

Изменение климата на планете — это не проблема частного плана. Это медленно текущая катастрофа, которая в конечном итоге коснется всех и каждого. В связи с этим, способы ее решения — задача правительств всех стран. Недаром масштабы проблемы и ее аспекты являются доминирующими и обсуждаются на самом высоком международном уровне.

Достигнутые на сегодняшний день в этом направлении усилия обнадеживают. Впервые на государственном уровне было признано, что именно человек, его коммерческая деятельность приводят к увеличению количества парниковых газов в атмосфере планеты. Под давлением научного сообщества и общественных экологических организаций всего мира политики наиболее развитых государств подписали в 1997 году Киотский протокол. Это соглашение призвано регулировать количество промышленных выбросов, в которых присутствует высокое количество парниковых газов. Основной целью Киотского протокола стало стремление уменьшить объемы вредных выбросов на 5,2% и привести параметры загрязнения к уровню 1990 года. Атмосфера, как следствие, должна очиститься от вредных газообразных соединений, что приведет к снижению парникового эффекта.


В рамках Киотского документа были определены квоты на вредные выбросы:

  • для стран Евросоюза количество выбросов парниковых газов необходимо будет уменьшить на 8%;
  • для Соединенных Штатов объем выбросов должен будет сократиться на 7%;
  • Канада и Япония обязались уменьшить этот показатель на 6%;
  • для стран Балтии и Восточной Европы количество парниковых газов в объеме выбросов должно будет уменьшиться на 8%;
  • для Российской Федерации и Украины создан особый, благоприятный режим, в результате которого экономикам обеих стран необходимо придерживаться параметров выбросов вредных газов на уровне 1990 года.

Несмотря на глобальный масштаб мероприятия, не все страны, на территории которых находятся массовые источники выбросов, ратифицировали данное соглашение на государственном уровне. Например, Соединенные штаты — страна с наибольшей экономикой на планете — до сих пор не провела процедуру ратификации. Канада вообще вышла из состава участниц Киотского протокола, а Китай и Индия только недавно вошли в состав стран-участниц международных соглашений по сохранению климата.


Последним достижением на фронте борьбы за сохранение климата на планете стала Парижская международная конференция по климату, прошедшая в декабре 2018 года. В рамках конференции были определены новые квоты на выброс парниковых газов и озвучены новые требования к правительствам стран, чьи экономики являются зависимыми от использования минеральных видов топлива на промышленных объектах. Новое соглашение определило пути развития альтернативных источников энергии. Акцент сделан на развитие гидроэнергетики, увеличение теплосодержания в производственных технологиях, на использование солнечных батарей.

Борьба с глобальным потеплением в настоящее время

К сожалению, сегодня промышленные гиганты, разбросанные по всему миру, сосредоточили в своих руках более 40% мировой экономики. Благородное стремление ограничить количество выбросов вредных компонентов в атмосферу путем внедрения ограничений в сфере промышленного производства ряда стран выглядит как попытка оказать искусственное давление на экономику конкурентов.

Глобальное потепление в России оценивают как один из сдерживающих факторов развития отечественной экономики. Несмотря на активную позицию страны на мировой арене в вопросах защиты и сохранения климата, экономика страны сильно зависима от использования минеральных видов топлива. Слабая энергоемкость отечественной промышленности и медленный переход на современные энергоемкие технологии становятся серьезным препятствием на пути реальных достижений в этом направлении.


Насколько все это окажется правдой, покажет наше ближайшее будущее. Является ли глобальное потепление мифом или жестокой реальностью, узнают уже другие поколения бизнесменов и политиков.

Источник: MilitaryArms.ru

Как менялся климат за время существования Земли

Автор: О. Иващенко.
Источник: форум сайта «Глобальное потепление».

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
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.

изменения температуры от докембрийских эпох до наших дней
а) Изменение содержания углекислого газа в атмосфере (в количествах, кратных современной концентрации), средней глобальной температуры, средней температуры тропических широт, а также величины оледенения начиная от начала фанерозоя (ок. 600 млн. лет назад) и до настоящего времени (Crowley, T.J. and Berner, R.A., 2001, CO2 and climate change, Science 292: 870-872);
б) сглаженные данные изменения температуры от докембрийских эпох до наших дней, с указанием конкретного температурного корридора.

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.

Изменение средней глобальной температуры в течение кайнозойской эры
Изменение средней глобальной температуры в течение кайнозойской эры, за последние 65 млн. лет.

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.

Градиент температуры между экватором и полюсами
В теплые эпохи, наподобие мезозоя, градиент температуры между экватором и полюсом составлял около 15-20 градусов. В холодные эпохи, наподобие современной, когда возникало оледенение (сначала в приполярных регионах, распространяясь в сторону низких широт со временем), температура в приполярных регионах опускалась значительно сильнее чем на экваторе, на несколько десятков градусов, в то время как на экваторе изменения составляли всего несколько градусов. Градиент температуры между экватором и полюсами увеличивался при этом до 40-60 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.

Изменение температуры за последние 5 млн. лет
Изменение температуры за последние 5 млн. лет по данным изотопного анализа органических карбонатов. Температурные колебания даны в эквиваленте колебаний температуры в приполярных областях (т. е. заметно более резких чем в среднем по планете)

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.

Изменение температуры
Изменение температуры и содержания некоторых парниковых газов за последние 160 тыс. лет по данным ледяных кернов.

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.

Изменения средней годовой температуры за последние 140 лет
Изменения средней годовой температуры за последние 140 лет для всего земного шара и изменения среднегодовой температуры за последние 1000 лет для Северного полушария.
Изменения даны в отклонениях от средней глобальной температуры периода 1960-1990 гг.

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.

Изменение выброса углекислого газа от человеческой деятельности за последние 140 лет
Изменение выброса углекислого газа от человеческой деятельности за последние 140 лет.

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.

Изменения температуры за последние 40 тыс. лет
Изменения температуры за последние 40 тыс. лет в приполярных регионах Северного и Южного полушария по данным изотопного анализа ледяных кернов. Хорошо заметны резкие колебания в Северном полушарии и практическое отсутствие их в Южном.

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.

Эоценовый термический максимум 55 млн. лет назад
Эоценовый термический максимум 55 млн. лет назад характеризовался быстрым и значительным подъемом температуры поверхности Мирового океана и глубинных вод. При этом отмечалось и резкое повышение содержания метана в атмосфере.

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.

Источник: www.ladoga-lake.ru

Климат Земли

Климат на Земле не был постоянным. Он менялся в течение многих лет. Изменение динамических процессов на Земле, влияние внешних воздействий, солнечного излучения на планету привело к изменениям климата.Климатические изменения на планете«>

Нам известно еще со школьной скамьи, что климат на нашей планете делится на несколько типов. А именно — существует четыре климатических пояса:

  • Экваториальный.
  • Тропический.
  • Умеренный.
  • Полярный.

Для каждого типа характерны определенные параметры значений:

  • Температуры.
  • Количество осадков зимних и летних.

Также известно, что климат существенно влияет на жизнедеятельность растений и животных, а также на почву, водный режим. Именно от того, какой климат преобладает в данном регионе, зависит, какие культуры можно будет выращивать на полях и в подсобных хозяйствах. Неразрывно связано и расселение людей, развитие сельского хозяйства, здоровье и жизнь населения, а также развитие промышленности и энергетики.

Любые изменения климата значительно влияют на нашу жизнь. Рассмотрим, как может меняться климат.

Проявления меняющегося климата

Глобальное изменение климата проявляется в отклонениях погодных показателей от многолетних значений за большой период времени. Сюда входит не только изменение температур, но и частота погодных явлений, которые выходят за рамки нормальных, а считаются экстремальными.

Существуют процессы на Земле, которые непосредственно провоцируют всевозможные изменения климатических условий, а также указывают нам на то, что имеют место глобальные изменения климата.

  • Ледники. Ученые обнаружили, что именно они — самые чувствительные показатели того, как меняется климат. При снижении температур на планете они значительно увеличиваются, а при повышении уменьшаются. Изменение климата Земли существенно влияет на ледники. Ледниковая эпоха сменилась межледниковой. Изменения орбиты Земли и ее оси за миллионы лет значительно повлияли на состояние ледников. А следовательно, изменился и уровень моря.Климатические изменения на планете«>
  • Мировой океан. Он постоянно в движении. Это водные артерии нашей планеты. Постоянная океаническая циркуляция, которая осуществляется потоками опресненной воды и теплого воздуха, определяется плотностью морской воды. Так, за счет ветровых поверхностных течений перемещаются воды и попутно охлаждаются, повышая свою плотность, опускаются на дно. Плотные воды перемещаются в сторону противоположную ветровым течениям. Хотя в районе Южного океана поднимаются опять ближе к верху. Так идет постоянное смешивание между океанами, что объединяет их в одну глобальную систему. Вода при перемещении переносит с собой энергию и частицы, это могут быть как твердые вещества, так и газообразные, которые существенным образом влияют на климат Земли.
  • Климатическая память. Отклик природы на текущее состояние в определенном интервале определяется ее предысторией. Все процессы на планете взаимосвязаны. Внешние воздействия оказывают значительное влияние на окружающую среду. Как результат, озера и моря высыхают, а значит, осадков уже будет выпадать гораздо меньше, и, как следствие, будет отмечаться увеличение пустынных площадей.

Стоит отметить, что изменение климата на планете в настоящее время происходит очень быстро. Так, планетарная температура повысилась на полградуса только за каких-то полвека.

Какие факторы влияют на климат

Опираясь на перечисленные выше процессы, которые указывают на изменения климата, можно выделить и несколько факторов, влияющих на эти процессы:

  • Смена орбиты и изменение наклона Земли.
  • Уменьшение или увеличение количества тепла в глубинах океана.
  • Смена интенсивности солнечного излучения.
  • Смена рельефа и расположения материков и океанов, а также изменение их размеров.
  • Изменение состава атмосферы, существенное повышение количества парниковых газов.
  • Изменение альбедо земной поверхности.

На климат планеты все эти факторы оказывают влияние. Изменения климата происходят еще по ряду причин, которые могут носить природный и антропогенный характер.

Причины, которые провоцируют перемену климатических условий

Рассмотрим, какие причины изменения климата рассматривают ученые всего мира.

  1. Излучение, идущее от Солнца. Ученые считают, что меняющаяся активность самой горячей звезды может быть одной из главных причин изменения климата. Солнце развивается и от молодого холодного оно медленно переходит в стадию стареющего. Солнечная активность была одной из причин наступления ледникового периода, а также периодов потепления.
  2. Парниковые газы. Именно они провоцируют подъем температуры в нижних слоях атмосферы. Основные парниковые газы — это:
  • Водяной пар. Естественный парниковый газ. Он участвует непосредственно в формировании облачного покрова, увеличивая альбедо Земли. Этот процесс приводит к антипарниковому эффекту.
  • Углекислый газ. Источниками этого газа являются: человеческая деятельность, жизнедеятельность биосферы, вулканические выбросы. Потребители углекислого газа — растения. Однако выделяемый углекислый газ за счет гниения биомассы приблизительно равен тому, что поглощается растениями. Он очень долго находится в атмосфере. Повышение его концентрации может привести к трагическим последствиям как для человека, так и для биосферы.Климатические изменения на планете«>
  • Метан. В атмосфере находится около 12 лет. Его парниковая активность в десятки раз выше, чем у СО2. Источниками являются: горение биомассы, пищеварительная ферментация у скота. Увеличение метана в атмосфере происходит так же из-за утечки во время добычи газа, каменного угля, а также полигоны, захоронения отходов. Исследования показали, что в настоящее время метана содержится в атмосфере гораздо больше, чем за последние тысячелетия.
  • Озон. Его главная функция – защита Земли от вредного ультрафиолетового солнечного излучения. Он бывает стратосферный и тропосферный. Стратосферный защищает, а тропосферный является очень вредным и опасным для живых существ. Именно повышение содержания тропосферного озона способствует росту парникового эффекта. Его источниками являются химические вещества, транспорт, промышленные выбросы. Метан также способствует образованию озона. Уровень озона повышается в солнечную жаркую погоду.

3. Изменение орбиты Земли приводит к изменению, перераспределению солнечного излучения на поверхности. На нашу планету влияет притяжение луны и других планет.

4. Воздействие вулканов. Оно заключается в следующем:

  • Воздействие на окружающую среду вулканических продуктов.
  • Воздействие газов, пепла на атмосферу, как следствие на климат.
  • Влияние пепла и газов на снег, лед на вершинах, что приводит к селям, лавинам, наводнениям.

Пассивно дегазирующие вулканы оказывают глобальное влияние на атмосферу, так же как и активное извержение. Может вызвать глобальное понижение температур, а как следствие — неурожай или засуху.

Деятельность человека – одна из причин глобальных перемен климата

Ученые давно нашли главную причину потепления климата. Это увеличение парниковых газов, которые выбрасываются и накапливаются в атмосфере. Как следствие, снижение способности наземных и океанических экосистем поглощать углекислый газ по мере роста его в атмосфере.

Деятельность человека, влияющая на глобальные изменения климата:

  • Сжигание топлива.
  • Применение аэрозолей.
  • Тяжелая промышленность.
  • Сельское хозяйство и животноводство. Обработка почвы и растений инсектицидами и удобрениями.Климатические изменения на планете«>
  • Вырубка лесов.
  • Свалки мусора.
  • Перенаселенность.

Ученые, исходя из своих исследований, сделали вывод, что при влиянии на климат естественных причин температура на земле была бы ниже. Именно человеческое влияние способствует повышению температуры, что приводит к глобальным изменениям климата.

Рассмотрев причины изменения климата, перейдем к последствиям таких процессов.

Существуют ли положительные стороны глобального потепления.

Ищем плюсы в изменившемся климате

Учитывая, насколько прогресс продвинулся вперед, увеличение температурных показателей можно использовать для увеличения урожайности культурных растений. При этом создавая им благоприятные условия. Но это будет возможно только в поясах с умеренным климатом.Климатические изменения на планете«>

К плюсам парникового эффекта можно отнести увеличение продуктивности естественных лесных биогеоценозов.

Глобальные последствия изменения климата

Какими будут последствия в мировом масштабе? Ученые считают что:

  • Климат станет более влажным. А распространение осадков будет неравномерным. Где влажность повышена, количество осадков увеличится, а где недостаточно влаги, периоды засухи увеличатся.
  • Уровень моря повысится. Маленькие острова и прибрежные зоны будут затоплены.Климатические изменения на планете«>
  • Среда обитания растений и животных может измениться гораздо быстрее, чем растения или животные приспособятся. Поэтому существует угроза вымирания около 30-40% видов животных и растений.
  • Изменится соотношение видов в природых биоценозах. А переход от одного вида к другому сопровождается большим выделением углерода.
  • Произойдет уменьшение толщины и площади льдов. Площадь снежного покрова уже снизилась на 10%.
  • Предгорным районам и горным грозят лавины и затопления. Будет наблюдаться значительное снижение запасов пресной воды, а также снизится уровень горных рек.
  • Сельское хозяйство в районах с умеренным климатом повысит свою урожайность, а в остальных районах следует говорить об обратном эффекте.
  • Снижение уровня осадков. Это приведет к дефициту питьевой воды.

Изменение климата Земли окажет существенное влияние и на здоровье человека. Может повыситься количество сердечно-сосудистых и других заболеваний.

  • Снижение производства продуктов может привести к голоду, особенно, малообеспеченных слоев населения.
  • Проблема глобального изменения климата, конечно же, затронет и политический вопрос. Возможно усиление конфликтов за право обладания источниками пресной воды.

В настоящее время мы уже можем наблюдать некоторые последствия изменения климата. Как будет дальше меняться климат на нашей планете?

Прогнозы развития глобальных изменений климата

Специалисты считают, что может существовать несколько сценариев развития глобальных изменений.

  1. Глобальные изменения, а именно повышение температуры, не будет резким. На Земле есть подвижная атмосфера, тепловая энергия за счет движения воздушных масс распределяется по всей планете. Мировой океан накапливает больше тепла, чем атмосфера. На такой большой планете с ее сложной системой изменения не могут происходить слишком быстро. Для существенных изменений понадобятся тысячелетия.
  2. Быстрое глобальное потепление. Такой сценарий рассматривается гораздо чаще. Температура увеличилась за последнее столетие на полградуса, количество углекислого газа возросло на 20%, а метана -на 100%. Продолжится таяние Арктических и Антарктических льдов. Существенно выше станет уровень вод в океанах и морях. Возрастет количество катаклизмов на планете. Количество осадков на Земле будет распределяться неравномерно, что увеличит площади, страдающие от засухи.
  3. В некоторых частях Земли потепление сменится на кратковременное похолодание. Такой сценарий ученые просчитали, опираясь на то, что теплое течение Гольфстрим стало на 30% медленнее и может полностью остановиться, если температура поднимется на пару градусов. Это может отразиться сильным похолоданием в Северной Европе, а так же в Нидерландах, Бельгии, Скандинавии и в северных районах европейской части России. Но это возможно только на короткий промежуток времени, а потом потепление вернется в Европу. И все будет развиваться по 2 сценарию.
  4. На смену глобальному потеплению придет глобальное похолодание. Такое возможно при остановке не только Гольфстрима, но и других океанических течений. Это чревато наступлением нового ледникового периода.
  5. Самый жуткий сценарий — это парниковая катастрофа. Увеличение в атмосфере углекислого газа будет способствовать увеличению температуры. Это приведет к тому, что углекислый газ из мирового океана начнет переходить в атмосферу. Будут разлагаться карбонатные осадочные породы с еще большим выделением углекислого газа, что повлечет еще большее повышение температуры и разложение карбонатных пород в более глубоких слоях. Ледники будут быстро таять, при этом снижая альбедо Земли. Повысится количество метана, и температура будет расти, что приведет к катастрофе. Повышение температуры на земле на 50 градусов приведет к гибели человеческой цивилизации, а на 150 градусов — вызовет гибель всех живых организмов.

Глобальное изменение климата Земли, как мы видим, может представлять собой опасность для всего человечества. Поэтому необходимо уделять большое внимание этому вопросу. Необходимо изучать, как мы можем снизить влияние человека на эти глобальные процессы.

Изменение климата в России

Глобальное изменение климата в России не сможет не затронуть все регионы страны. Оно отразится как положительно, так и отрицательно. Зона проживания передвинется ближе к северу. Расходы на отопление значительно снизятся, и упростится транспортировка грузов вдоль арктического побережья на крупных реках. В северных районах таянье снега в районах, где была многолетняя мерзлота, может привести к серьезному повреждению коммуникаций и строений. Начнется миграция населения. Уже за последние годы значительно повысилось количество таких явлений, как засуха, штормовой ветер, жара, наводнения, сильный холод. Сказать конкретно, как повлияет потепление на разные отрасли, нет возможности. Суть изменения климата должна изучаться всесторонне. Немаловажно снизить влияние деятельности человека на нашу планету. Об этом далее.

Как избежать катастрофы?

Как мы видели ранее, последствия изменения мирового климата могут быть просто катастрофическими. Человечество уже сейчас должно понимать, что мы в силах остановить приближающуюся катастрофу. Что необходимо сделать для спасения нашей планеты:

  • Сократить выбросы в атмосферу.
  • Широко использовать экологические технологии.
  • Увеличивать количество зеленых насаждений.
  • Использовать энергосберегающие устройства и приборы.
  • Научиться использовать более рационально те источники энергии, которые способны возобновляться.
  • Рациональное использование энергоресурсов.
  • Перерабатывать отходы.Климатические изменения на планете«>
  • Привлекать внимание общественности к проблеме глобального потепления.

Нельзя допустить, чтобы глобальное изменение климата вышло из-под контроля.

Большое мировое сообщество на конференции ООН, посвященной изменению климата, приняло Рамочную конвенцию ООН (1992) и Киотский протокол (1999). Как жаль, что свое благосостояние некоторые страны ставят выше решения вопросов глобального изменения климата.

На международное научное сообщество ложится огромная ответственность по определению тенденций изменения климата в будущем и выработка основных направлений последствий этого изменения спасет человечество от катастрофических последствий. А принятие дорогостоящих мер без научного обоснования приведет к огромным экономическим потерям. Проблемы изменения климата касаются всего человечества, и решаться они должны сообща.

Источник: www.syl.ru