Глобальные изменения климата. Причины и прогнозы

Эффект “парника” известен всем, имевшим дело с этим незамысловатым огородным сооружением. В атмосфере он выглядит так. Часть излучения Солнца, не отразившаяся от облаков, проходит через атмосферу, исполняющую роль стекла или пленки, и нагревает земную поверхность. Нагретая поверхность, конечно, остывает, испуская тепловое излучение, но это уже другое излучение - инфракрасное. Средняя длина волны такого излучения значительно больше, чем в приходящем от Солнца, и потому почти прозрачная для видимого света атмосфера пропускает его значительно хуже. Пары воды поглощают около 62% инфракрасного излучения, что способствует нагреву нижних слоев атмосферы.

Но роль водяного пара в нагреве атмосферы не ограничивается поглощением излучения. При его конденсации в мельчайшие капли, из которых образуются облака, выделяется огромное количество тепла (до 40% от общего его количества, поступающего на Землю), что играет значительную роль в тепловом балансе атмосферы.

За водяным паром в списке “парниковых” газов следует углекислый газ (СО2), поглощающий в прозрачном воздухе 22% инфракрасного излучения Земли. Собственно участие СО2 в глобальном круговороте (цикле) углерода, лежащего в основе всего живого, и вовлекает биосферу в тепловой баланс. Именно о вкладе СО2 в этот баланс (точнее, о возможном изменении концентрации СО2 в атмосфере под влиянием деятельности человека и о последствиях этого изменения для теплового баланса Земли) и спорят уже много лет ученые.

К парниковым газам относят еще метан СН4 (также компонент углеродного цикла), озон О3, фреоны (углеводороды, содержащие бром, фтор или хлор) и некоторые другие соединения. Но их вклад в парниковый эффект гораздо меньше.

Изучение парникового эффекта восходит к работам французского математика и физика Ж. Фурье, который и открыл это явление в 1824г. В 1860г. английский физик Дж. Тиндаль выяснил, что СО2, подобно водяному пару, экранирует инфракрасное излучение Земли. Наконец, в конце XIX в. шведский химик С. Аррениус указал на возможность изменения климата в связи с увеличением количества тепла, поступающего в атмосферу, и накоплением в ней СО2 в результате деятельности человека, а в 1922г. английский геолог Р. Шерлок отмечал, что эта деятельность уже влияет на климат

Что же говорят факты? По данным Центра исследования и прогнозов климата (Великобритания), глобальное потепление в XX достигло первого максимума в конце 1930-х г. - начале 1940-х г. и составило 0,60 С. Затем, до середины 1960-х г. отмечалось похолодание, достигшее примерно 0,30 С, которое сменилось нынешним потеплением. По данным национального агентства США по аэронавтике и исследованию космического пространства, за 30 лет (1965-1995гг.) на планете стало теплее в среднем на 0,40 С, а за столетие - на 0,80 С. Потепление неравномерно (в высоких широтах изменения температуры в 3,5 раза больше, чем у экватора) и ярче выражено зимой. В Северном полушарии средний рост температуры на 0,30 С больше, чем в южном, над континентами он достигает 1,60 С, а над океаном - 0,80 С. В итоге во многих районах климат стал нестабильным, кое-где даже похолодало. У теплого сезонного поверхностного течения Эль-Ниньо (восточная часть тихого океана, у берегов Эквадора и Перу), влиявшего на процессы в атмосфере всей планеты, заметно изменились характеристики: период активности (от 11 мес. до 4-5 лет), масштабы (1977-1998 гг. его протяженность достигала 7000 км. при ширине 1200 км) и разброс температур (от 10 до 90).

Содержание СО2 в атмосфере определяет в основном океан. По данным академика РАН М.Е. Виноградова, 98% СО2 на планете сосредоточено в океане, который служит главным источником (на экваторе) и резервуаром-поглотителем атмосферного СО2. В 1960-1980-х гг. СО2 в атмосфере стало больше на 10% (рост примерно 0,5% в год), что и вынудило искать связь между концентрацией СО2 и наблюдаемым потеплением. Какое из этих двух явлений - причина, а какое - следствие, ученым пока до конца не ясно. В последние годы содержание СО2 в атмосфере растет значительно медленнее (в 1980-1993 гг. в среднем на 0,15% в год) и не исключено, что эти изменения вызваны вариациями его выделения из океана.

Каким будет климат в XXI веке?

Климат на нашей планете никогда не был неизменным. Палеоклиматические исследования показали, что средняя температура атмосферы постоянно менялась. Периоды похолодания, так называемые ледниковые, имевшие место за последний миллион лет, сменялись эпохами потепления. Эти колебания вызывались различными причинами. Но все они были естественными, природными. То или иное нарушение стабильности количества падающей на поверхность планеты солнечной энергии вызывало похолодание.

Считается, что ледниковые периоды сменялись эрами потепления примерно один раз в сто тысяч лет. Конечно, на этом отрезке времени происходили менее значительные колебания средней температуры атмосферы. В наше время она, к примеру, по всем широтам составляет в среднем около 140 С. А 20 тысяч лет тому назад, по расчетам специалистов, она была на … 4-50 С ниже; ближе к нашему времени, напротив, стала на 10 С выше, чем сейчас.

По всем расчетам, мы живем в довольно теплое время, которое должно было бы смениться очередным похолоданием. И совсем недавно климатологи говорили о том, что среднегодовая температура в Северном полушарии упала на полградуса.

Так ли это на самом деле? Тщательная проверка данных, проведенная американскими и английскими учеными, показала иное: в течение XX в. температура атмосферы в среднем поднялась на полградуса. Казалось бы, ничтожная цифра. Но это вовсе не так. Изменение средних температур на 10С существенно меняет погодные условия и смещает зоны осадков, приводит в движение ледники, повышает или понижает уровень Мирового Океана.

Вернадский писал о том, что в наше время человеческое воздействие на планету сравнимо с мощной геологической силой. Это справедливо и в отношении его воздействия на атмосферу. Человек стал способен … изменять климатические процессы на планете! Каким образом?

Мы смогли существенно изменить привычные концентрации некоторых газов в атмосфере своей хозяйственной деятельностью. А ведь углекислый газ и водяной пар являются главными регуляторами температуры атмосферы планеты.

В последние годы появился термин - “парниковый эффект”. Углекислый газ обладает уникальным свойством беспрепятственно пропускать к поверхности земли большую часть солнечной радиации и задерживать собственное тепловое (инфракрасное) излучение планеты. Углекислота в этом случае играет роль своего рода пленки парника. В одной стороны, без такого свойства атмосферы ее температура не поднималась бы выше минус 180 С. А с другой - изменение концентрации углекислого газа немедленно отражается на климате.

Расчеты показывают, если человечество будет теми же темпами воздействовать на природную среду и концентрация углекислоты будет повышаться, то к середине столетия средняя температура поднимется примерно на 30 С! Таков исходный прогноз будущего климата. К нему склоняются специалисты и в нашей стране, и за рубежом.

Возникает очередной вопрос, ответ на который неоднозначен и спорен в деталях: как такое повышение температуры отразится на жизни человечества? Несколько градусов - отнюдь не мелочь. Ведь речь идет не о погоде. Погодные колебания температуры и климатические - разница принципиальная, существенная. К чему, например, приведет повышение средней температуры Северного полушария хотя бы на один градус? Теплые и слякотные зимы станут обычным явлением. В целом увеличится объем осадков, потому что с поверхности океанов будет испаряться больше влаги. Но если в лесостепных зонах дождей будет больше, то ближе к экватору станет, наоборот, суше, пустыни пойдут в наступление. Кроме того, начнут подтаивать льды Арктики и Антарктики. В конечном счете начнет повышаться уровень Мирового Океана. Совершенно очевидно, что подъем уровня океана чрезвычайно катастрофически отразится на жизни народов, населяющих берега морей. Конечно, речь ведь не о катастрофах типа “великого потопа”, однако подъем этого уровня хотя бы на полметра крайне осложнит жизнь голландцев, итальянской Венеции - города на каналах, и так далее. Рост температуры климата на 30 С может вызвать подъем уровня Мирового океана до одного метра. А это уже беда для многих народов земли.

Как избежать опасности? Ответить на такой вопрос непросто. Наука, к сожалению, еще не знает всех взаимосвязей в природе. Но что-то уже известно. Вот пример. Океан, как известно, является одним из основных поглотителей углекислого газа. Однако загрязнение поверхности вод морей нефтяными пленками ослабило его “поглотительные” функции. Значит, больше этого газа остается в атмосфере. Есть и другие, опосредованные связи. Так или иначе, влияет на климат прозрачность атмосферы, ее насыщенность аэрозолями, другими газами. Или другой пример: рост использования в сельском хозяйстве хлорорганических удобрений, в конечном счете, приводит к увеличению концентрации хлора в верхних слоях атмосферы. А хлор в определенной степени повышает “парниковый” эффект.

Академик РАН Г.С. Голицин сказал в 1990г.: “Я не стал бы рассматривать ситуацию с изменением климата чересчур пессимистично. Изменения будут нарастать постепенно, и, вероятно, человечество сможет к ним приспособиться. Возможно, удастся нейтрализовать некоторые негативные тенденции, хотя некоторые меры потребуют колоссальных затрат. В любом случае человек обязан взять эту ситуацию под свой контроль. Пока мы еще можем что-то изменить, если разумно ограничим свои потребности в ресурсах, если сократим вредные выбросы в окружающую среду, которые нарушают установившееся в природе равновесие. Но риск опоздать все-таки существует: время скоротечно, а человек иногда слишком неповоротлив в своих реакциях и действиях”.

заключение