Чи загрожує людству глобальне потепління

Размещено на http://www.allbest.ru/

КУРСОВА РОБОТА

на тему:

Чи загрожує людству глобальне потепління?

Вступ

Навіть людина, далека від глобальних проблем людства, не могла не зауважити, що з кліматом нашим щось не те. Сніг посеред літа чи град розміром з футбольний м'яч, неймовірні урагани чи повені страшної сили - схоже, все це є нашою розплатою за необережне ставлення до природи. І стосується вже кожного з нас, незалежно від кордонів, кольору шкіри, віросповідання чи інших речей, що розділяють нас у повсякденні. Науковці називають це покарання для людства "глобальним потеплінням" і вважають його серйозною загрозою для планети.

Головними механізмами, що забезпечують стабільність температури на поверхні Землі, є випромінювання Сонця та парниковий ефект. Парникові гази, що входять до складу атмосфери, утримують значну частку теплового випромінювання після відбиття від поверхні Землі сонячної енергії і це створює на Землі умови для життя. Завдяки цьому температура підвищується на 33°C, а без парникового ефекту температура біля поверхні Землі не перевищувала б 18°C.

Та за роки індустріалізації вміст парникових газів в атмосфері помітно зріс. І найбільшої проблеми завдає вуглекислий газ. Підраховано, що цей газ становить близько 70% сукупних антропогенних викидів парникових газів.

Природа з допомогою системи зворотних зв'язків намагається утримувати баланс природного загальнопланетарного вуглецевого циклу. Відомо, що з природних джерел в атмосферу надходить близько 110 мiльярдiв тонн вуглекислого газу і таку ж кількість поглинають у процесі вегетації рослини (відбувається фотосинтез).

Наслідком глобального потепління стане танення льодовиків. Науковці прогнозують, що до 2100 року це зумовить підвищення рівня океану на 50 см й затоплення окремих низинних територій, як, наприклад, прибережних районів деяких європейських, північно-африканських країн та Австралійського континенту. Інші прогнозовані наслідки - це природні катаклізми: посухи, повені, урагани, які, зокрема, спричинять вимирання лісів й зникнення окремих видів тварин, зменшення врожаїв й ерозію ґрунтів.

Невтішні наслідки будуть і для здоров'я населення планети. За висновками Всесвітньої організації охорони здоров'я, глобальне потепління значно підвищить ризик серцево-судинних, респіраторних і деяких інших захворювань. Зросте кількість травм, психологічних розладів і смертних випадків, а також захворюваність через брак продуктів харчування і води, адже потепління клімату призведе до зменшення запасів якісної питної води та проблем із виробництвом продуктів харчування.

Песимістичні прогнози ґрунтуються на тому, що людство не надає цій проблемі великої уваги. Подальше збільшення антропогенних газів у атмосфері аж ніяк не сприятиме примиренню з природою. Подолати проблему намагаються учасники Кіотського протоколу. Зокрема, вони зобов'язались протягом 2008-2012 років на 5,2% зменшити кількість викидів парникових газів в атмосферу порівняно з 1990 роком.

Побутує також думка, що деякі екологи зумисне змальовують страхітливі наслідки глобального потепління, щоб отримувати дедалі більше коштів з різних фондів на свої програми. Крім того, значна частина світової наукової спільноти висловлює сумніви щодо антропогенного чинника як головного в глобальному потеплінні.

Як антитезу до проблеми глобального потепління деякі науковці подають факт зменшення швидкості течії Гольфстрім. Викликане це збільшенням прісної води в Океані за рахунок танення полярних льодовиків. Як відомо, течія несе теплі води до берегів Європи, та зменшення її швидкості призведе до похолодання в Європі.

Отже, проблема глобального потепління не є такою однозначною, як може видатись на перший погляд. Це можна пояснити, зокрема, часовими рамками. Зміни в кліматі - це довготривалий процес, тому за короткий період (навіть одного покоління) неможливо визначити всі тенденції цих змін. Та головне, щоб у суперечках між собою науковці не проґавили тих моментів, через які сюжет фільму "Післязавтра" міг би стати реальністю.

1. Природні зміни клімату в геологічній історії Землі

Детальне вивчення клімату показує, що він, як і все в природі, весь час міняється. Клімат не може не змінюватись так, як не можуть залишатись незмінними в часі фактори його формування. Для нього характерні коливання як в історичний час, так і в далекому геологічному минулому. Про те, яким був клімат Землі в її далекому минулому, можливо судити тільки по непрямим даним. Показниками цих змін є викопні флора і фауна, включаючи пилок доісторичних рослин, ознаки процесів вивітрювання і накопичення осадових відкладень у шарах, що відносяться до різних геологічних епох, і т.п. Зрозуміло тому, що питання, що відносяться до кліматів геологічного минулого, вирішуються на базі самої геології.

Вивчення особливостей залягання гірських порід, викопних решток тварин і рослин, похованих та сучасних ґрунтів, характер яких залежить від клімату минулого показує, що там, де зараз поверхня землі вкрита багаторічною кригою, колись шуміли тропічні ліси, а там, де тепер панує жаркий клімат, земну поверхню вкривали льодовики. Під льодовими відкладами арктичних островів знаходять скам'янілі листя і плоди хлібного дерева, яке росте лише в тропічних країнах. На основі скам'янілих решток рослин, знайдених біля південного полюса, встановлено, що в Антарктиді 40-50 млн. років тому росли папороть, лаври, які тепер зустрічаються лише в субтропіках. В середині минулого століття вчені відкрили сліди минулих зледенінь, які відбувалися мільйони років тому в Північній Америці, в Південній Африці, Австралії та Індії. 30 млн. років тому на Україні росли віялові і перисті пальми, мирти і магнолії. В Сибіру вздовж річок росли кипариси і волоські горіхи.

Свідченням про зміну клімату цього періоду найбільш широко представлені морські відклади нижнього кембрію, що відповідають періоду великих морських трансгресій, коли більша частина сучасних материків була вкрита теплими морями з багатою фауною. На основі офіційного аналізу припускають, що для морів Сибіру в ранньому кембрії, наприклад, температура води не опускалася нижче +25°С. В середньому ж кембрії спостерігались значні скорочення морських басейнів, що продовжувалось і на початку пізнього кембрію. Очевидно, що в середньому і пізньому кембрії відбувалась більш суттєва, ніж в ранньому кембрії кліматична диференціація, що призвела до утворення біогеографічних пропозицій.

Клімат пізнього палеозою був ізотермічним. Широтна зональність з тропічними і кореальними (південними і північними) областями тільки почала позначатись.

Широке розповсюдження вапняків і доломітів, червоноколірні пісковики і сланці, а також поклади кам'яної солі та гіпсів є цінними індикаторами того, що кембрійському періоду притаманна сукупність теплих і вологих, а також жарких і посушливих кліматичних областей. На клімат цього періоду також припадають одні з головних аридних фаз.

Коливання кліматів палеозойської ери відбувались на фоні значно високих температур повітря аж до кам'яновугільного періоду.

Як вже зазначалося вище клімат кембрію поєднував у собі чергування теплих і вологих та жарких і посушливих кліматичних областей. В ордовіцькому періоді клімат продовжував залишатись жарким з невеличкими термічними відмінностями і значними контрастами зволоження, викопними свідченнями що є значні товщі вапняків і доломітів, а також залишки теплолюбивої фауни і морських водоростей. В силурійський період великі площі займали теплі вологі області, але разом з цим існували райони з аридним кліматом. Сприятливі для життя кліматичні умови були причиною широкого розповсюдження і різноманіття тваринного і рослинного світу. Різке посилення континентальності і посушливості клімату на великих материках відбулося після каледонсього орогенезу на стику силура і девона. Аридізації піддалися значні простори землі. На кінець девону клімат пом'якшав, посилились риси океанічності. Різноманіття кліматичних умов на початку періоду поступово завершилось вирівнюванням контрастів клімату у верхньодевонський час. Все це супроводжувалося значними коливаннями зволоження і відбувалося на фоні різкого збільшення площі суходолу в першій і океанічності в другій половині девона. З викопних залишків, що підтверджують знайдені поклади солі і гіпсів, пісковиків і вапняків, доломітів і відомі промислові поклади кам'яного вугілля (Китай, Шпіцберген) з залишками теплолюбивої флори і рослинності помірного поясу. Разом з цим присутні валунні льодовикові відклади. Термічні контрасти кам'яновугільного періоду незначні: вологі і теплі області займали великі площі земної кулі. Між ними - вузька, локалізована посушлива зона. На кінець цього періоду значна частина суходолу була охоплена зледенінням. Відомі найбільші поклади кам'яного вугілля цього періоду з багаточисельними рештками рослинності різного видового і морфологічного складу. Місцями добре виражена сезонність наслойень (річні кільця росту утворення великих гірських систем (герцинський орогенез) та різке збільшення площі суходолу пермського періоду, супроводжувалось загальним посиленням аридності клімату. Разом з цим простежуються багаточисельні ознаки зональності клімату, подібної попередньому періоду, 30 км зорієнтовані з північного заходу на південний схід (в північній півкулі).

Зміни клімату мезозойської ери були також пов'язані головним чином з коливаннями вологості і проявлялись в чергуванні аридних і гумідних фаз. Головні аридні фази припадають на тріас, пізню юру - ранню крейду, кінець крейди - першу половину палеогену, навіть середній міоцил кайнозойської ери. Великими ж гумідними фазами мезозою була ранньоюрська. Все це супроводжувалося розширенням зони помірного клімату, але до полярних областей, про що свідчать знайдені органічні рештки велетенських плазунів.

Атмосфера Землі з кожною геологічною епохою змінювала свій склад - зменшувався вміст водяної пари і СО2, збільшувалась відносна роль кисню. У зв'язку з цим змінювався її "парниковий ефект", посилювались термічні контрасти між полюсами і екватором, що сприяло розвитку між широтної циркуляції атмосфери. В ранньому палеоліті кайнозойської ери переважає теплий і вологий клімат з північною межею субтропіків до 55-60° пн. ш. З другої половини олігоцену наступає прогресивне похолодання з різким поширенням континентальності клімату, що охопило високі широти обох півкуль з найбільшим проявом в приполярних областях, де склалися спочатку помірний, а потім арктичний типи кліматів, з перебігом часу посилювалась сезонність клімату, скорочувалась загальна кількість атмосферних опадів. Неодноразові коливання темперури і вологості призвели до чергування льодовикових і міжльодовикових епох в високих широтах і ксеротермічних кліматів в низьких широтах. В голоцені відбувається відступання льодовиків з помірних широт в полярні. Спостерігається загальне потепління клімату помірних і високих широт при значних коливаннях температури і зволоження. Та в цілому голоцен - холодний період в історії Землі.

2. Геологічні свідки змін клімату в далекому минулому

Геологічні дані показують, що зміни клімату в минулому Землі були дуже глибокими. Це легко зрозуміти, так як ці зміни охоплювали сотні мільйонів років. Протягом цього часу докорінно змінювалось положення на Землі: розміщення суходолу і моря, розподілення океанічних течій, вулканічна діяльність, склад атмосфери тощо. З іншого боку могли змінюватись і космічні впливи на Землю.

Розглядаючи органічні і неорганічні викопні рештки як ознаки кліматів минулого, виходять з положення, що в минулому існувала така ж залежність флори і фауни, вивітрювання і ґрунтоутворення від клімату, які існують і тепер. Відносно кліматів на ранній стадії формування Землі, особливо архейської ери, чітких уявлень немає, бо появлялись вони в умовах більш щільної атмосфери, яка вміщувала багато водяної пари, вуглекислого газу, Н3СН4, позбавленої кисню, і при майже повній відсутності кисню.

Виявлення великих і потужних товщ морських вапняків і коралових рифів у середніх широтах (наприклад, у Центральної Європі в шарах, починаючи з кембрію) говорить про більш теплий клімат, що існував у цих широтах у різні епохи життя Землі. У шарах бурого вугілля в Європі аж до верхнього міоцену виявляються залишки таких теплолюбних рослин, як віялові пальми. Утворення кам'яного вугілля відбувалося колись і в Антарктиді. Багатство викопних видів плазунів і їхні величезні розміри також є ознаками теплих кліматів. По розподілі викопних риб протягом третинного періоду можна зробити висновок про поступове похолодання протягом цього періоду.

Шари докембрію вивчені в окремих місцях. Знайдені рештки організмів віком 3,8 млдр. років. Вапнякові утворення синьо-зелених водоростей, які залягають пластами на дні морському, утворились на мілководді тодішніх морів і створили рифи. Органічних решток мало через сильну метаморфізацію порід, а також в результаті слабкого розвитку органічного життя знайдені також мореноподібні відклади (тиліти).

Але це є свідченням того, що довготривалі та істотні зміни в залежній атмосфері завершились різким посиленням ролі сонячної радіації у всіх земних процесах. З'явилась неоднорідність у всьому географічному розподілі кліматичних умов - поєднання жарких і відносно прохолодних, вологих і посушливих областей. Бо виявлення, наприклад, значних і потужних товщ морських відкладів і коралових рифів в середніх широтах свідчить про існування більш теплого клімату, що існував у цих широтах в давню епоху розвитку Землі, яка охоплює 6/7 геологічної історії.

Існує ряд спроб реконструкції кліматів геологічного минулого. Найбільше розроблені уявлення про зміну кліматів у четвертинному періоді. Але в загальному уявлення про геологічні клімати носять дуже загальний характер.

Не будемо зупинятися на послідовності передбачуваних змін клімату протягом ряду геологічних періодів. Зауважимо тільки, що протягом останнього півмільярда або мільярда років клімат Землі в помірних і високих широтах в основному був більш теплим, чим у даний час. Льоди в полярних і середніх широтах протягом переважної частини зазначеного періоду були відсутні. Кліматична зональність тому не була виражена так контрастно, як тепер. Тропічна флора поширювалася далеко у високі широти.

Однак на основному тлі "нормального" теплого клімату неодноразово відбувалися порівняно короткочасні похолодання, що охоплюють сотні тисяч або мільйони років. У ряді випадків розвивалися зледеніння у високих і середніх широтах. Кліматична зональність у такі періоди підсилювалася, тобто поглиблювалися теплові й інші кліматичні розходження між високими і низькими широтами.

Останні декілька сотень тисяч років - четвертинний період - являються саме таким холодним періодом, протягом якого декілька разів розвивалися сильні зледеніння. Кліматичні умови істотно змінювалися й у рамках четвертинного періоду: льодовикові епохи змінялися міжльодовиковими. Але в цілому четвертинний період - холодний період в історії Землі.

Від початку першого зледеніння четвертинного періоду пройшло 600-700 тис. років. Останнє зледеніння закінчилося декілька десятків тисяч років тому. Тепер людство живе в післяльодовикову або міжльодовикову епоху. Однак великі площі Землі у високих широтах і зараз знаходяться під льодовиковим покривом (що зберігається, мабуть, у якості релікта). Клімат сучасної епохи варто відносити не до геологічного "норми", а все ще до холодного періоду.

Про причини холодних періодів в історії Землі, і навіть останнього - четвертинного періоду, дотепер немає погоджених думок. Висувалось багато гіпотез. Указувалось, наприклад, на періодичні коливання елементів земної орбіти, завдяки чому повинна була змінюватися загальна кількість тепла, що приходить до Землі від Сонця. Це - зміна ексцентриситету земної орбіти з періодом біля 92 тис. років і зміна нахилу екліптики до екватора з періодом біля 40 тис. років. Сюди потрібно додати переміщення земної осі, що описує деяку конічну поверхню з періодом біля 21 тис. років. Зміни клімату в четвертинному періоді можуть бути поставлені в зв'язок із такими періодичними змінами як в приході радіації, але не можуть пояснюватися тільки ними.

Передбачалося також, що сонячна система стала істотно і періодично змінюватися протягом геологічного часу, тобто, що Сонце поводилося, як змінна зірка. Перевірити таку гіпотезу, однак, неможливо.

Передбачалося, що Земля в різні періоди свого життя проходила через області світового простору з різним вмістом міжзоряної речовини, що, по-різному поглинаючи сонячну радіацію, знову-таки змінювало опромінення Землі.

Тепер представляється більш ймовірним те, що геологічні зміни клімату залежали не від змін у загальному потоці сонячної радіації, а від змін у сонячній активності, котрі якимось способом змінювали систему загальної циркуляції атмосфери. Перевірити, чи дійсно сонячна активність відчуває циклічні зміни, порівняні по тривалості з геологічними періодами, неможливо.

Геологічні зміни клімату зв'язувалися також із змінами утримання вуглекислого газу і вулканічного попелу в атмосфері, із змінами хмарності, із процесами усередині земної кори, із змінами солоності океанів і ін. Жодна з гіпотез не є досить достатньою для пояснення холодних або теплих періодів в історії Землі, хоча, може бути, деякі з передбачуваних причин внесли свій внесок у загальну картину змін клімату.

Більш реальними причинами змін клімату були, мабуть, зміни земної поверхні: зміна розмірів і взаємного розташування материків і океанів, гороутворення, підняття великих ділянок суші, зміна системи океанічних течій і ін. Зрозуміло, що в зв'язку з геоморфологічними змінами відбувалися зміни в складово тепловому балансі земної поверхні, у загальній циркуляції атмосфери, умовах кругообігу води, а отже, і в кліматі. Вірогідніше за все, сильні зміни клімату були результатом спільної дії як позаземних (зміни в припливі радіації до Землі та у сонячній активності), так і геоморфологічних чинників.

Отже, в далекому минулому на різних ділянках земної кулі холодні клімати змінювалися жаркими, сухі - вологими внаслідок впливу різноманітних факторів. І ці зміни клімату мають місце і в історичний час, аж до сьогодення.

3. Історичні дані про кліматичні коливання до нової ери на переломі тисячоліть

Зміни клімату за історичний період мали характер коливань із ритмічністю порядку декількох сторіч. На тлі вікових коливань відбувалися коливання більш короткочасні. У загальному за історичну епоху клімат можна вважати стійким, він лише коливався біля середнього рівня. За цей період не було таких істотних змін у розподілі суші і моря, в орографії, у розміщенні полюсів, що могли б мати значення для змін клімату. Тому можна впевнено зв'язувати історичні зміни клімату з чинниками позаземного походження, особливо зі змінами в сонячній активності.

Останні 1-2 тис. років клімат характеризувався невеликими коливаннями в порівнянні з тими, які мали місце в минулому, при переході від міжльодовикових до льодовикових періодів. Однак і за цей період відзначалися помітні коливання клімату.

Історичні хроніки поряд з непрямими даними містять інформацію, відповідно до якої напередодні нашої ери (в 900-300 р. до н.е.) спостерігався холодний субатлантичний період. Сніжна лінія в горах повсюдно істотно понизилася, включаючи райони Близького Сходу й Екваторіальної Африки. Ряд суворих зим, що супроводжувалися замерзанням ріки Тибр, відзначався в Італії в 398, 396, 271 й 177 р. до н.е.

Римські письменники Сасерно (батько й син) писали, що в останнім сторіччі до нашої ери зими в Італії були дуже суворими й викликали серйозні ускладнення при виробництві вина й оливків. В ІII й II ст. до н.е. відзначалося посилення льодовиків в Альпах. У центральній і північно-західній частинах Європи зареєстровані суворі зими на початку нашої ери. Так, холодні зими в Англії були зареєстровані в 134, 173, 207, 221,231, 359 й 505 р. н.е.

Іншим проявом суворості клімату напередодні й на початку нашої ери в Північній Європі є збільшення повторюваності штормових умов погоди. Найсильніші шторми відзначалися в VI ст. до н.е. й I ст. н.е. Відомі сильні повені на узбережжях Ютландії й північному заході Німеччини, які привели до міграції кельтів і тевтонських племен із цих районів. У період між 750-500 й 300-100 р. до н.е. у Північно-Західній Європі спостерігався вологий клімат. Приблизно в VIII-XIII ст. клімат повсюдно став порівняно теплим (цей період одержав назву малого кліматичного оптимуму).

Найбільш теплий період під час малого кліматичного оптимуму в Північній Америці, на європейській частині країни, у Гренландії припадає, очевидно, на 950-1200 р. н.е. У Європі найбільш теплий період відзначався між 1150-1300 р.

Потепління клімату в період малого кліматичного оптимуму привело до танення льодовиків, відступу полярних льодів. У результаті древні вікінги на своїх легких суденцях плавали в Гренландію й заснували там свої поселення.

Головними джерелами відомостей про епоху вікінгів є древньоскандінавскі перекази, або саги. Згідно із цими переказами, приблизно 700 р. н.е. ірландські ченці відкрили Фарерські острови, а в середині VIII ст. ними ж була, очевидно, уперше відкрита Ісландія.

Близько 800 р. норвезький вікінг Грим Камбан зробив набіг на Фарерські острови й захопив їх. У перекладі з норвезького Фарерські означає овечі. У той час на цих островах паслися череди диких овець, береги були покриті рослинністю. Ісландія ж була покрита льодом і снігом і тому названа Країною льодів.

У той час температура на узбережжі Гренландії в липні-серпні досягала, очевидно, близько 9 С, у січні -7 С.

Історичні хроніки дозволяють відновити інформацію про клімат деяких європейських країн.

Так, в Італії між 200 р. до н.е. й 170 р. н.е. відзначався вологий клімат. За цей час на ріці Тибр зафіксовано 22 роки з повенями, при цьому в деякі роки повені відзначалися й на інших ріках Італії. У той же час за цей період зареєстровано тільки дві посухи, одна з яких була в 181 р. н.е. Після 174 р. н.е. й аж до 489 р. н.е. клімат в Італії став сухішим. За цей час відзначено тільки два роки з повенями. Після 489 р. в Італії знову відзначається повернення до більш вологого клімату. Так, у період між 489 й 717 р. було зареєстровано вже 18 повеней. Між 583 й 590 р. відзначалися дощові роки з повенями в Ельзасі й Німеччині.

Між 800-900 р. н.е. зареєстровані повені в Німеччині, Італії, Англії, Франції. У період між 950 1150 р., тобто в період настання малого кліматичного оптимуму, відзначається деякий коливальний період, коли сухі роки з посухами змінювалися вологими роками з повенями. Так, сильні посухи зареєстровані в 988-1000 р. в Англії й Німеччині. У цей же час відзначався низький рівень води в ріках північної частини Альп.

Великий інтерес представляє інформація про коливання рівнів закритих водойм. Так, коливання рівня Каспійського моря відбиває зміна балансу води не тільки в районі Каспійського моря, але й у всьому басейні рік, що харчують його. У теплі й порівняно сухі періоди з малою кількістю опадів у басейні р. Волги рівень Каспійського моря знижується. У холодні, вологі й дощові періоди приплив води істотно перевищує випаровування з поверхні моря, і рівень підвищується. У зв'язку із цим зареєстровані коливання рівня моря повинні узгоджуватися з іншими непрямими показниками клімату, що характеризують у першу чергу режим температури, опадів і циркуляції атмосфери.

Після короткочасного підйому рівня напередодні 2-го тисячоріччя під час малого кліматичного оптимуму рівень Каспійського моря був найнижчим. Приблизно таким же низьким він був в IV-IX ст. Потім він став підвищуватися, досягнувши максимальної величини в період малого льодовикового періоду. У період чергового потепління клімату рівень Каспійського моря став різко падати.

Коливання клімату за останні кілька тисяч років дуже добре характеризують стан льодовиків в Ісландії та Hopвегії за останні 10 тис. років, між 8000 р. до н.е. і приблизно 3000 р. до н.е. відбулося різке танення льодовиків. Воно тривало приблизно до 1000-800 р. до н.е. Потім на границі нашої ери відбулося різке збільшення товщини льодовиків, пов'язане з похолоданням клімату. Похолодання було зареєстровано багатьма джерелами й в інших районах земної кулі й, очевидно, було повсюдним.

Слідом за цим наприкінці 1-го тисячоріччя н.е. відбулося чергове потепління клімату (малий кліматичний оптимум), що відзначалося не тільки в північному, але й у південній півкулі. Судячи з непрямим даних, потепління відзначалося також і на Американському континенті.

У всіх названих країнах зима настільки сувора, що вісім місяців там панує нестерпна холоднеча. Море тут і весь Боспор Кіммерійський замерзають, так що скіфи, що живуть по цю сторону рову, виступають у похід по льоду й на своїх візках переїжджають на ту сторону до землі сиднів. Такі холоди тривають у тих країнах вісім місяців, та й інші чотири місяці не тепло. Це свідчило про винятково холодний клімат Північного Причорномор'я й Криму в першій половині V ст. до н.е.

Одним з найважливіших кліматичних індикаторів, що несуть одночасно важливу інформацію про середньорічні й середньосезонні температури, є кількість штормів на морі, причому відомо, що епохам похолодань відповідає більше інтенсивна штормова діяльність й, отже, більша кількість аварій кораблів.

За свідченням одного з перших римських письменників, Лівія Андроника (280-204 р. до н.е.), клімат його епохи відрізнявся суворими зимами, під час яких замерзав Тибр і сніг лежав протягом багатьох днів. У той же час на околицях Рима виростали букові ліси, які до середини I ст. н.е., за свідченням Плиния, стали вважатися елементом холодолюбної гірської флори. У цей час в Італії бук росте тільки в горах на висоті до 1500-2000 м.

Наступне в Ш ст. до н.е. похолодання було зареєстровано не тільки в Середземномор'ї, але й у Китаї. Отже, у Ш ст. до н.е. у районі сучасного м. Сиань, де розташовувалася столиця Цинської держави, були відзначені люті морози, при яких загинула велика кількість людей (239 р. до н.е.), і сильні снігопади, при яких висота сніжного покриву досягала 74 см (226 р. до н.е.). Цікаво, що до цього подібні екстремальні явища не відзначалися тут протягом більш ніж двох сторіч. Тенденція до похолодання підсилилася у двох наступних сторіччях, на що вказує різко зросле число згадувань (з 2 до 11) про сильні морози й снігопади, а також про посухи й градобої, що супроводжуються у Північному Китаї в періоди похолодань.

Луций Юній Модерат Колумелла, римський автор (близько 30-60 р. н.е.), звертав увагу на необхідність стежити за змінами клімату й пристосовувати до них методи оброблення землі. На підтвердження своїх слів він посилався на книгу батька й сина Сазернов по сільському господарству (нині втрачену), написану на початку I ст. до н.е., у якій указувалося, що в той час вирощування винограду й оливок у Центральній Італії було досить скрутним.

У роботах різних римських авторів зберігся ряд свідчень про сильні посухи, час від часу, що вражали північно-африканські провінції. Так, протягом п'яти років, що передували відвідуванню імператором Адріаном Африки в 128 р., у провінціях не випадало ні краплі дощу.

Встановлено наступне: частота посух і пилових бур, а також зимових гроз різко зростає після 260 р. н.е. і досягає максимуму в V-VI ст., після чого швидко іде на спад. Про різке погіршення природних умов у північно-західному Китаї в середині I тис. говорить також той факт, що між Ш и VI ст. близько 20 квітучих міст цієї області прийшли в занепад і були назавжди покинуті своїми жителями.

Взагалі, історичні хроніки IV - початку VII ст. зберегли численні свідчення надзвичайно холодної погоди в Європі й Візантії - регулярно й на кілька місяців покривалися льодом Дунай, Рейн, Рона, Маас, Темза й інші ріки, причому товщина льоду була достатньої, щоб витримувати вагу армій, що переправляються.

Історія зміни температури Північної півкулі добре погоджується з усіма представленими історичними свідченнями і ясно демонструє, що клімат у досліджуваний період випробовував значні коливання: від надзвичайно холодної епохи залізного віку до теплої й вологої епохи римського часу, а потім до наступного нового похолодання часів великого переселення народів, однак менш значному, чим попереднє.

Уже наступне похолодання, що наступило незабаром після 330 р. до н.е., збігається з великим періодом китайської філософії й культури - досить назвати такі імена, як великий письменник стародавнього періоду Чжуанцзи (369-286), перший поет Китаю Цюй Юань (348-278), теоретики конфуціанства Сюньцзи (313-238) і Мэнцзи (372-289), легизму - Хань Фэйцзи (288-233) і ін. У це же самий час на іншому краї ойкумени, в елліністичному Єгипті створюється найбільша в той час Олександрійська бібліотека, а при дворі Птолемеїв появляється спеціальна установа для вчених (Мусейон); будується одне з "семи чудес світу" - Фаросский маяк.

Як уже згадувалося вище, не тільки похолодання веде до погіршення природних умов; останнє може бути зв'язано й з потеплінням, що у деяких регіонах, таких як Передня Азія, супроводжується зменшенням кількості опадів, в зв'язку з цим цікаво згадати, які події відбувалися в цьому регіоні в часи двох найбільш значних потеплінь розглянутої епохи - біля рубежу християнської віри (50 р. до н.е. - 50 р. н.е.) і II-III ст. н.е. Перше із цих потеплінь збігається з періодом життя Ісуса з Назарету, з виникненням ще однієї світової релігії - християнства й місіонерською діяльністю її перших адептів св. Петра й Павла.

Таким чином, епоха ранніх цивілізацій, безумовно, характеризується настільки значними змінами клімату, що вони безсумнівно, повинні були вплинути на всі без винятку аспекти людської діяльності.

4. Погода і клімат

Погодою називають сукупність атмосферних процесів і метеорологічних величин, які характеризують фізичний стан атмосфери в певний момент або проміжок часу. Закономірні зміни погоди - це режим погоди. Погода характеризується наступними метеорологічними елементами: сонячна радіація, тривалість сонячного сяяння в годинах, температура повітря і поверхні ґрунту, вологість повітря, атмосферний тиск, вітер, хмарність, опади - кількість, кількість днів з опадами, види опадів, час випадання, сніговий покрив, горизонтальна видимість, наземні опади та інші атмосферні явища - іній, паморозь, ожеледиця, гроза, тумани, полярні сяйва, веселка, кола й вінці навколо Сонця і Місяця.

Спостереження за елементами погоди проводяться синхронно на метеостанціях всього світу через кожних три години за гринвіцьким часом. Результати спостережень передаються телеграфом, телефоном або за допомогою радіозв'язку в організації Служби погоди для складання синоптичних карт. Служба погоди виникла в зв'язку з потребою в своєчасній інформації населення, адміністративних і господарських установ про стан погоди, її зміни і передбачення умов погоди на майбутній час. Служба погоди складається з сітки синоптичних станцій і центрально-республіканських, обласних, портових та інших бюро погоди.

Відомості про метеоелементи передаються в Гідрометеорологічні центри в зашифрованому вигляді. Цифрами та значками ці дані наносять на синоптичні карти погоди, які складають 4 рази на добу або за кожний термін спостережень. Нині карти складають тільки в основних гідрометеоцентрах і передають за допомогою факсимільної передачі або комп'ютерного зв'язку в регіональні гідрометеоцентри. На синоптичних картах показують такі синоптичні об'єкти, як розподіл тиску, повітряні маси і фронти, розташування і властивості атмосферних хвилювань, характер і поширення хмарності та опадів, розподіл температури тощо.

Головною метою синоптичного аналізу є передбачення погоди. Прогноз на 1-2 доби називають короткостроковим, а на тиждень, декаду, місяць, сезон - довгостроковим. Для передбачення погоди на 1 добу потрібні відомості на території всієї країни або материка, на 2 доби - відомості про всю півкулю, а на 3 доби - відомості про стан атмосфери на всій Земній кулі.

При передбаченнях погоди користуються передусім методом екстраполяції в часі й просторі на підставі зіставлення синоптичних карт. Іноді уточнюються результати за картами багатьох попередніх років виходячи із законів динаміки і термодинаміки атмосфери.

Короткострокові передбачення не вільні від помилок, але в цілому вважаються задовільними. Можливості поліпшення точності передбачення шукають у введенні обчислювальних методів прогнозу за допомогою електронно-обчислювальних машин, але в більшості випадків вони стосуються лише баричного поля. Прогноз погоди великої завчасності ґрунтується на доборі синоптичних карт - аналогів за минулі роки виходячи з міркувань, що атмосферним процесам властива ритмічність. Так складають прогнози на місяць. Важче скласти прогноз на сезон, оскільки потрібно аналізувати збурення полів температури і тиску на всій земній кулі.

Прогноз складається для великої території. В кожній місцевості його уточнюють за місцевими ознаками або прикметами, які ґрунтуються на зовнішньому вигляді неба, хмap, поведінці тварин, рослин тощо.

Слово "клімат" походить від грецького "кліма", що означає "нахил"хил" сонячних променів до площини горизонту. Давньогрецькі вчені першими відмітили кліматичні пояси за кутом падіння сонячних променів в полудень і тривалістю дня від 12 годин на екваторі до 24 годин під час літнього сонцестояння на полярному колі. На початку XX ст. кліматологи визначили клімат як багаторічний режим погоди, притаманний даній місцевості залежно від її географічних умов. "Клімат - це сукупність атмосферних умов, характерних для даної місцевості залежно від її географічної обстановки". Клімат - це один з головних компонентів географічного ландшафту, він характеризується коливаннями, циклічними і ритмічними змінами. Основні кліматичні процеси: теплообіг, вологообіг, атмосферна циркуляція. Під географічною обстановкою розуміють фактори кліматоутворення: географічну широту, розподіл суші і моря, характер підстеляючої поверхні й ґрунту, рослинний, сніговий і льодовий покрив, океанічні течії, орографію, та ін. У фізиці атмосфери клімат визначається як середньостатистичний ансамбль станів, які проходить система "океан-суша-атмосфера" за кілька десятиліть.

Від клімату відрізняється мікроклімат, тобто місцеві особливості клімату, які істотно змінюються вже на невеликій відстані, наприклад, над лісом, ріллею, болотом, озером, балкою, населеним пунктом.

Спостереження за мікрокліматом проводять за допомогою спеціальних приладів, які можна легко переносити.

Класифікація кліматів - це виділення їх типів за певними ознаками або за умовами формування. Найбільше наукове і практичне значення мають класифікації клімату за В.П. Кеппеном (1933) і Б.П. Алісовим (1936).

Вся природа Землі перебуває в процесі безперервних змін і розвитку. Зміни клімату відбуваються в тісному взаємозв'язку і взаємодії з іншими компонентами географічної оболонки. Показниками змін клімату в геологічному минулому є викопні флора і фауна, пилок доісторичних рослин, ознаки процесів вивітрювання і нагромадження осадових відкладів, розподіл суші й моря в різні геологічні епохи, рельєф тощо. Питання про клімат геологічного минулого розглядаються в історичній геології та палеонтології.

Геологічні дані свідчать про дуже глибокі зміни клімату: протягом сотень мільйонів років докорінно змінювалися положення суші і моря, орографії, розподіл океанічних течій, вулканічна діяльність, склад атмосфери, міг змінитися і вплив Космосу.

При вивченні органічних і неорганічних викопних ознак клімату виходять з принципу актуалізму, тобто з положення, що в минулому існували такі самі зв'язки флори, фауни, вивітрювання, ґрунтоутворення з кліматом, які існують тепер. Наприклад, коралові рифи утворюються в мілководних тропічних морях. Місцезнаходження потужних товщ морських вапняків і коралових рифів в шарах кембрію Центральної Європи, наприклад, свідчить про більш теплий клімат, який існував у даних широтах. В горизонтах бурого вугілля в Європі трапляються рештки таких теплолюбних рослин, як пальми. Родовища кам'яного вугілля є і в Антарктиді. Ознаками теплого вугілля є і в Антарктиді. Ознаками теплого клімату є також величезні розміри викопних видів плазунів. Про холодний клімат свідчить незначне хімічне вивітрювання з великою кількістю уламкового матеріалу в відкладах. Моренні відклади, викопні льоди, а також відповідні флора і фауна є показниками ландшафтів, пов'язаних із зледенінням. З сухими арідними періодами зв'язані відклади солей, особливо коли клімат жаркий. Родовища викопних солей на Землі змінюють положення протягом геологічних періодів. Явища пустельного вивітрювання, переносу пісків, дюноутворення можна простежити в геологічних шарах.

Сухі періоди визначаються також за рештками ксероморфної рослинності й степових тварин. Для вологого клімату характерні такі ознаки, як інтенсивне хімічне вивітрювання та його продукти (каолін, залізні, марганцеві та бокситові руди), а також формування торфу, кам'яного вугілля, рештки буйної деревної рослинності.

Існують спроби реконструкції клімату геологічного минулого. Найбільш розроблені уявлення про зміну клімату четвертинного періоду (плейстоцену), а про більш давні геологічні епохи наявні відомості більш загального характеру. Протягом останнього мільярда років клімат Землі в помірних і високих широтах був в основному теплішим, льоди протягом переважаючої частини даного періоду були відсутні, кліматична зональність не була виражена так чітко, як нині, тропічна флора була поширена до високих широт. На фоні цього теплого клімату неодноразово відбувалися порівняно короткочасні похолодання протягом кількох сот тисяч або мільйонів років. В ці періоди кліматична зональність ускладнювалась, посилювалися контрасти між високими полярними і тропічними широтами. Останнім таким холодним періодом був четвертинний, під час якого льодовикові епохи змінювалися міжльодовиковими. Від початку першого четвертинного зледеніння минуло 600-700 тисяч років, а останнє закінчилось 10-12 тисяч років тому. Ми живемо у міжльодовиковий період, хоча великі площі Землі в полярних широтах перебувають під льодовиковим покривом.

Існують гіпотези, які пояснюють зміни клімату впливом космічних, астрономічних та геологічних факторів. Серед космічних факторів називають коливання сонячної сталої внаслідок безпосередніх змін інтенсивності та спектрального складу сонячного випромінювання залежно від еволюції Сонця, а також в зв'язку з тим, що Сонячна система на своєму шляху у космічному просторі зустрічала більш або менш прозорі ділянки для проходження сонячної радіації.

Гіпотези, які зважають на дію астрономічних факторів, пояснюють коливання клімату змінами деяких астрономічних положень Землі. Наприклад, нахил площини земного екватора до площини земної орбіти змінюється від 22 до 24,5° з періодичністю близько 40000 років. Земна орбіта має форму еліпса, в одному з фокусів якого міститься Сонце.

Співвідношення фокусної відстані та великої осі, тобто, ексцентриситет земної орбіти змінюється від 0,017 до 0,068 з періодом приблизно в 92000 років. При зменшенні ексцентриситету орбіта стає близькою до кола, і близькою до кола, і відстань до Сонця взимку і влітку змінюється. Третій астрономічний фактор - це зміни положення точки весняного рівнодення на орбіті, яка обходить орбіту приблизно за 21000 років, що спричиняє коливання сонячної радіації за окремі сезони року. Циклічність названих факторів приводить до протилежної дії кожного з них або до збігання і взаємопідсилення одного фактора іншими.

Більшість гіпотез основною причиною змін клімату вважають зміни характеру підстеляючої поверхні - розподіл суші і моря, зміни абсолютної висоти над рівнем моря, берегової лінії рельєфу, рослинного покриву. Одна з гіпотез пояснює причину коливань клімату переміщенням полюсів Землі, інші гіпотези - рухом літосферних плит і материків, внаслідок цього змінювалося положення географічних широт, материки перебували то біля полюса, то в теплих широтах біля екватора. Ця гіпотеза дозволяє пояснити такі явища, як наявність решток тропічних рослин в полярних і субполярних широтах та наслідків полярного клімату в тропіках. Стає зрозумілим, що кам'яне вугілля з рештками рослин вологого тропічного клімату на архіпелазі Шпіцберген не могло утворитися за умов полярної ночі, а тоді, коли цей архіпелаг був у відповідних широтах, значно віддалених від полюса.

Існують гіпотези, які пояснюють коливання клімату змінами газового складу атмосфери, особливо кількості вуглекислого газу, який пропускає короткохвильову сонячну радіацію до земної поверхні, та затримує і поглинає довгохвильове теплове випромінювання Землі, що сприяє підвищенню температури земної поверхні. Деякі гіпотези вважають, що імовірними факторами змін клімату були періоди підсилення вулканічної діяльності, внаслідок чого зменшувалася прозорість атмосфери, але водночас зменшувалось і ефективне випромінювання.

У післяльодовиковий час за останніх 11000 років теж відбувалися зміни клімату. Спочатку кліматичні умови поліпшились, що сприяло поширенню лісів, потім настав кліматичний оптимум, коли широколистяні ліси досягли максимальної площі в межах лісової та лісостепової зон. У лісах Східноєвропейської рівнини в цей час панували дуб, ліщина і в'яз.

Середні річні температури повітря під час кліматичного оптимуму були майже на 3 °С вищими за сучасні. Після цього знову почалося похолодання з коливаннями зволоження і збільшенням ступеня континентальності клімату.

В історичний період до природних свідоцтв про зміни клімату (наступ і відступ льодовиків, розростання торф'яників, зміни стану озер і річок, нагромадження стрічкових глин з озерах, зміна товщини кілець деревини) приєднуються археологічні дані про умови життя і діяльність людини. Крім того фольклорні та літературні пам'ятки, особливо літописи, містять описи різних явищ погоди і клімату, стану рік, інших природних процесів. За останні 100-200 років проведені інструментальні метеорологічні спостереження. Встановлено, що протягом 5000 років до н.е. сухий і теплий клімат кілька разів змінювався на вологий і прохолодний з періодичністю 800-900 років (повний цикл близько 1700 років). Ці зміни пов'язують з циклічними змінами припливотворної сили Місяця і Сонця. Визначено, що в ХІ-ХШ ст. клімат Європи був більш м'яким і сухим, ніж сучасний, льодовики мали найменше поширення, в Гренландії було розвинуто скотарство. В ХУ-ХУІ ст. почалося похолодання. В ХУП-ХІХ ст. клімат був холодним і вологим, льодовики наступали. У 50-х або 70-х роках XIX ст. почалося сучасне потепління клімату, про що свідчать інструментальні спостереження па більшій частині земної поверхні. Свого максимуму потепління досягло в 1930-1939 pp. Середньорічні температури в Східній Європі підвищилися за період 1881-1995 pp. на кілька десятих долей градуса, а в Петербурзі на 1,1 °С, зменшилася також континентальність. В Західній Європі середня температура зими збільшилась на 2,6 °С з кінця XIX ст. до 1920 p. В Арктиці зазначено зростання середньорічної температури за цей самий період на 2 °С. а в Гренландії більш як на 3 °С. Сучасне потепління супроводжували істотні зміни природи, особливо площі зледеніння, з'явилися теплолюбні риби в Баренцовому та Карському морях. Водночас з потеплінням у високих широтах на півдні почалося падіння рівня Каспійського моря, рівень якого з 1930 по 1976 p. упав на 2 м, внаслідок зменшення кількості опадів у басейні Волги.

Причини названих коливань клімату криються в змінах системи загальної циркуляції атмосфери. Виявлено тісні зв'язки між коливаннями загальної циркуляції й клімату протягом кількох десятків років. Яка ж причина коливань загальної циркуляції? Причину шукають переважно в змінах сонячної активності. В змінах клімату чітко проявляються 11- і 80- річні цикли, які відповідають основним ритмам коливань сонячної активності. Можливо, до тих циклів приєднуються й періодичні зміни швидкості обертання Землі, які впливають на силу Коріоліса. Зв'язки клімату та загальної циркуляції з сонячною активністю встановлені тільки статистично, а механізм впливу ще не вивчений, хоча відомо, що сонячна активність безпосередньо впливає на фізичний стан іоносфери.

Великий вплив на місцевий клімат і мікроклімат чинить господарська діяльність людини, яка розглядається зараз як антропогенний фактор клімату. Дія цього фактора відбивається в додатковому надходженні теплоти в атмосферу, вуглекислого газу та аерозолів при спалюванні великої кількості палива, а також у змінах характеру земної поверхні та її відбиваючої і поглинаючої властивості. Продукти викиду літаків впливають на озоновий шар підсилюючи тим самим ультрафіолетову радіацію. Випробування ядерної зброї також негативно впливає на погоду і клімат. Всі антропогенні причини спричинюють територіально обмежені, але помітні зміни місцевого клімату. Наприклад, клімат міст, особливо великих, значно відрізняється від клімату навколишніх районів.

Для прогнозування змін клімату на майбутнє необхідна єдина фізична теорія клімату. Для розв'язання проблеми прогнозу клімату потрібні об'єднані зусилля різних спеціалістів - метеорологів, кліматологів, океанологів, гідрологів, геофізиків, астрономів, математиків, фізиків, біологів, палеогеографів, економістів. Для вирішення даних проблем проводяться Всесвітні конгреси. Такий конгрес відбувся в кінці серпня 2003 року в Москві.

5. Як впливають кліматичні зміни на розвиток суспільства

клімат геологічний потепління екологічний

Періодичні зміни кліматичних умов на Землі - це до певної міри стандартне явище, які не можуть розглядатися як щось виняткове, небувале, невідоме в історії людства. І все ж те, що відбувається в останні роки, навряд чи можна вважати стандартними природними коливаннями періодів похолодань та потеплінь у глобальному масштабі. Йдеться про дещо принципово нове.

Справа в тому, що всі сучасні складні і драматичні соціально-економічні процеси матимуть шанс вивести людство на кращі шляхи, але за однієї умови: якщо у ближчі десятиліття не відбудеться планетарної кліматичної катастрофи, яка радикально змінить умови існування людства, руйнацію практично всіх чинних соціоприродних систем. Тим часом розвиток глобальної економіки якраз і веде до такої катастрофи, - якщо вже не розпочав її. До такого висновку доходить чимало вчених зі світовим ім'ям.

Про те, що теперішні системні зміни клімату спричинені антропогенними чинниками, за останні кілька десятиліть написано таку кількість наукових та науково-популярних праць, що її, очевидно, просто неможливо перерахувати. Ще в 60-х роках вчені, які займалися проблеми теплового балансу в атмосфері, на основі порівняльного аналізу по даних спостережень прийшли до висновку про підвищення середньої глобальної температури в приземному шарі атмосфери Землі. Цей висновок виявив новий інтерес до прогнозу шведського вченого Арреніуса, висловленого ще в кінці ХІХ століття, про тенденцію зростання концентрації парникових газів в атмосфері Землі, в першу чергу вуглекислого газу (СО2), і посилення парникового ефекту (акумуляції інфрачервоного теплового випромінювання атмосферними газами, головним чином водяною парою та вуглекислим газом). В якості одного з них називалось глобальне потепління клімату Землі.

В 2004 р. сумарні викиди у всьому світі виросли до нового (рекордного) рівня - 27,5 млрд. т. Це на 300 млн. т більше, ніж в 2003 р. На долю США припадає 23,1% від світових об'ємів викидів.

Початком розробки першого міжнародного договору в цій області - Рамкової конвенції ООН про зміну клімату - стали дві Всесвітні конференції по зміні клімату, які проведені по ініціативі та під егідою Всесвітньої метрологічної організації (1979 і 1990 рр.). Провідні вчені із багатьох країн в якості головної причини кліматичних змін, що проходять на Землі назвали різке збільшення концентрації парникових газів в атмосфері - двоокису вуглецю. А головним фактором, який визначає ріст його концентрації, - стрімке розширення промислового виробництва і приріст населення планети, завдяки якому зросло виробництво і споживання енергоресурсів.

На Конференції ООН по навколишньому середовищу і розвитку в 1992 р. в Ріо-де-Жанейро була підписана Рамкова конвенція ООН про зміну клімату. В 1997 р. в Кіото були прийняті доповнення до Конвенції - Кіотський протокол.

Рекомендації Кіотського протоколу передбачають скорочення викидів парникових газів промислово-розвиненими країнами відносно рівня 1990 р. приблизно на 5% до 2008-2012 рр. Передбачалося, що безпечний рівень концентрації парникових газів може виявитись перевищеним на протязі декількох наступних століть, якщо не прийняти необхідних заходів по скороченню їх викидів.

Згідно доповіді, продовження нинішньої екологічної політики приведе до зникнення 40% живих організмів на Землі. Танення гірських льодовиків залишить джерел водозабезпечення жителів Китаю, Індії, Андських країн. Зникнення полярних шапок підвищить рівень світового океану, підтоплюючи прибережні низини, на яких розміщені крупні мегаполіси і цілі країни. До середини століття приблизно 200 млн. чоловік залишаться даху над головою через підняття рівня моря, повеней та одночасно більш інтенсивних засух.

В дослідженнях про пустині, які підготовлені в 2007 р. Університетом ООН, відмічено, що два мільярда чоловік на планеті, чи третина її населення, являються потенційними жертвами наслідків опустинювання. Якщо не прийняти заходів, направлених на боротьбу з глобальним потеплінням і оздоровленням ґрунтів, то в найближчі десять років приблизно 50 млн. чоловік через втрату плодоносних шарів змушені будуть покинути свої житла і перебиратися в інші райони і континенти.

Так, в 2007 році Нобелівську премію миру за свої зусилля зі здобуття та поширення більших знань про антропогенні зміни клімату одержали Альберт Арнольд (Ел) Ґор, екс-віце-президент США та Міжурядова група експертів з кліматичних змін при ООН (Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC), чиї дослідницькі результати визнані не лише таким офіційним способом, а і тим, що таке впливове видання, як журнал Nature, друкує їхні результати майже в кожному номері.