Парниковый эффект

1

Содержание

Введение - 2

Состояние и проблемы природной среды - 2

Проблема углекислоты - 7

Причины роста концентрации углекислоты - 10

Взгляд изнутри «горячей» области - Сибири - 12

Мировые климатические «сюрпризы» 1996 и 1997 гг. - 13

Влияние климатической проблемы на примере Европы и США - 17

Следствия изменений климата - 19

Экологическое прогнозирование - 21

Практическая часть - 23

Литература - 29

Введение

Охрана окружающей природной среды и рациональное использование естественных ресурсов - одна из актуальных глобальных проблем современности. Ее решение неразрывно связано с борьбой за мир на Земле, за предотвращение ядерной катастрофы, разоружение, мирное сосуществование и взаимовыгодное сотрудничество государств.

Состояние и проблемы природной среды

Современное человечество живет в эпоху небывалого развития научно-технического прогресса, сопровождающегося активным воздействием на природную среду. И хотя в последние десятилетия принимаются меры по ее охране и оздоровлению, тем не менее, общее состояние окружающей среды продолжает ухудшаться.

Масштабы воздействия хозяйственной деятельности на природную среду стали поистине гигантскими. Поступление в воды суши и океана, в атмосферу и почвы различных химических соединений (а их примерно 100 тыс.), образующихся в результате производственной деятельности человека, в десятки раз превосходит естественное поступление веществ при выветривании горных пород и вулканизме. Ежегодно из недр Земли извлекается свыше 100 млрд. т полезных ископаемых, выплавляется 800 млн. т различных металлов, производится более 60 млн. т неизвестных в природе синтетических материалов, вносится в почвы сельскохозяйственных угодий свыше 500 млн. т минеральных удобрений и примерно 3 млн. т различных ядохимикатов, 1/3 которых смывается поверхностными стоками в водоемы или задерживается в атмосфере (при рассеивании с самолетов). Количество железа, поступающего антропогенным путем в природную среду, составило за последние 150 лет около 6,5 млрд. т, а возможные последствия "ожелезнения" земной коры пока не известны. На порядок увеличилось поступление в окружающую среду свинца и кадмия - элементов с высокими токсическими свойствами.

Человечество использует для ирригации, промышленного производства, бытового снабжения более 13% речного стока и сбрасывает в водоемы ежегодно более 500 млрд. м3 промышленных и коммунальных стоков. Их нейтрализация требует (в зависимости от степени очистки) 5-12-кратного разбавления природной чистой водой. Не менее чем вдвое увеличился твердый сток в океан, который составляет сейчас 17,4 млрд. т в год. Только в водохранилищах накопление продуктов размыва суши составляет 13,4 млрд. т в год. В целом под воздействием антропогенного фактора снос с суши возрос примерно в 2,5 раза и составляет ежегодно 50 млрд. т вещества в твердой, жидкой и газообразной форме.

В результате сжигания топлива в атмосферу ежегодно поступает более 20 млрд. т двуокиси углерода и более 700 млн. т других паро- и газообразных соединений и твердых частиц. Серьезной проблемой становятся избыток серы в окружающей среде и загрязнение соединениями серы воздуха и поверхностных вод. В настоящее время техногенное поступление серы в 7 раз превышает таковое при естественных природных процессах; при сжигании низких сортов угля и мазута в атмосферу выделяется 150 млн. т сернистого газа в год. Как известно, во влажном воздухе SO₂ образует серную кислоту, которая вместе с дождями выпадает на землю. Когда в воздух и почву попадают металлическая пыль или растворенные в воде металлы, то образуются еще более ядовитые соли серной кислоты, убивающие все живое. Особенно опасны соли кадмия, ртути, свинца.

При анализе загрязнения среды следует учитывать не только прямое загрязнение в результате потерь сырья и побочных отходов индустрии, которые колеблются от 2 до 33%, но и рассеивание вещества в процессе использования готовой продукции из-за ее коррозии, износа, механического истирания и т.п.

А так как энергетические мощности в мире удваиваются каждые 12 лет и объем промышленной продукции - каждые 15 лет, то следует ожидать, что к 2000 г. индустриальная нагрузка на природную среду возрастет в 2,5-3 раза, даже при учете очистных мероприятий, которые пока недостаточно эффективны.

Своей деятельностью человек не только нарушает геохимический круговорот, но и оказывает существенное влияние на энергетический баланс в природе. Он освобождает энергию фотосинтеза, накопленную в месторождениях горючих ископаемых, интенсивно использует гидроэнергию, а в последнее время энергию атома и солнца. В районах земного шара с высокой концентрацией населения и промышленного производства масштабы вырабатываемой человеком энергии стали соизмеримыми с энергией радиационного баланса и оказывают заметное влияние на изменение параметров микроклимата. Возникли зоны с заметным термальным загрязнением, которые обнаруживают тенденцию к расширению. Увеличение поступления тепла в атмосферу может иметь не только местные, но и глобальные экологические последствия.

Усиление техногенного воздействия на природную среду породило целый ряд экологических проблем, из них самые острые связаны с состоянием атмосферного воздуха, водных и земельных ресурсов.

По сравнению с другими компонентами геосферы атмосфера имеет ряд присущих только ей особенностей - высокую подвижность, изменчивость составляющих ее элементов, своеобразие молекулярных реакций, в которых могут участвовать и инертные газы. Состояние атмосферы определяет тепловой режим поверхности Земли, озоновый экран защищает нашу планету от излишней ультрафиолетовой радиации. Соотношение тепла и влаги в атмосфере - основная причина существования географических зон на Земле, определяющих особенности режима рек, почвенно-растительного покрова и важные процессы формирования рельефа.

Человек может не только прямо, но и косвенно влиять на атмосферу и происходящие в ней процессы. Особенно сильные косвенные воздействия хозяйственной деятельности на местный климат и климат целых районов - сведение лесов, распашка обширных территорий, межбассейновые переброски вод, большие мелиоративные работы (ирригация, осушение), добыча полезных ископаемых, сжигание ископаемого топлива, военные действия и т.п.

По подсчетам ученых, количество кислорода в атмосфере ежегодно уменьшается более чем на 10 млн. тонн. Если и впредь будет продолжаться его расходование в таких размерах, то две трети суммарного количества свободного кислорода атмосферы и гидросферы будут исчерпаны за 100 с небольшим тысяч лет. Соответственно содержание углекислого газа в атмосфере достигнет чрезмерной концентрации.

Поэтому одним из самых важных результатов, привлекающих к себе внимание ученых и широко обсуждаемых в литературе, является повышение концентрации углекислого газа в атмосфере. Вместе с тем увеличивается его поглощение через фотосинтез, водами океана, известняками и каустобиолитами. Имеются расчеты, что удвоение количества СО₂ в атмосфере повысит среднюю планетарную температуру на 1,5-2 градуса в результате "парникового эффекта". Следует отметить, что в последние 70 лет действительно наблюдается поднятие уровня Мирового океана в среднем на 1,5 мм в год. Полагают, что одна из причин этого - таяние ледников, происходящее вследствие потепления климата. Быстрое таяние ледников может привести к сильной перестройке всей природной среды. Так, возможен подъем уровня Мирового океана на 5 м, затопление низменностей и в связи с этим необходимость переселения почти миллиарда человек.

Таким образом, изменение природных условий - мощный фактор, влияющий на жизнь общества, и их необходимо учитывать при глобальном прогнозировании. особенно на длительное время.

Так, если согласится с расчетами некоторых ученых, то уже к концу первой четверти ХХI в. в результате потепления, вызванного увеличением концентрации СО₂ в атмосфере, климат Москвы будет подобен современному климату влажного Закавказья. Произойдет перестройка всей системы циркуляции атмосферы с соответствующими изменениями термического режима и увлажнения. Начнется процесс переформирования географических зон с их "смещением" в более высокие широты на расстояние, достигающее 15 градусов. При этом необходимо учитывать, что атмосфера - очень динамичная система и может меняться чрезвычайно быстро; что же касается других компонентов геосферы, то они более консервативны. Так, для коренных изменений почвенного покрова необходимы сотни лет. Возможна ситуация, когда самые плодородные почвы, например черноземы, окажутся в климатических условиях пустынь, а и без того переувлажненные и заболоченные таежные земли будут получать еще больше осадков. Площади пустынь могут резко увеличиться. Ведь даже в настоящее время процессы опустынивания развиваются на 50-70 тыс. кв. км обрабатываемых площадей. Иными словами, земельный фонд нашей планеты может претерпеть кардинальные качественные изменения. Вполне реальна ситуация, при которой гидрометеорологические параметры не будут соответствовать почвенному покрову, сформировавшемуся в иных климатических условиях. А это в свою очередь сильно отразится на урожайности сельскохозяйственных культур. Подобного рода изменения, если они произойдут, вызовут необходимость грандиозных мелиоративных работ, межбассейновых перебросок вод, изменения традиционных методов ведения хозяйства, специализации в выращивании сельскохозяйственных культур и т.д., что в свою очередь потребует огромных средств и усилий.

Предполагают также, что доказательством потепления является и увеличение частоты засух, особенно в умеренных широтах северного полушария. В то же время любое резкое изменение климатических условий на обширных площадях будет равноценно настоящей экологической катастрофе. Предполагают, что подтопление окраин материков и изменение их гидрографии скажутся и на подземной "гидросфере". Ответной реакцией может стать изменение режима перемещения участков земной коры на материках. Предполагают, что XXI век может оказаться временем планетарной антропогенной активизации сейсмических процессов, а возможно, и других проявлений внутренних сил Земли.

Кроме того, резкие быстрые изменения климата на огромных площадях могут привести и к тяжелым экономическим последствиям, так как потребуют переориентации многих отраслей мировой экономики, в том числе сельского хозяйства и производства энергии.

Имеются расчеты физиков, согласно которым при удвоении концентрации СО₂ в атмосфере температура воздуха повысится не более чем на 0,04 градусов по Цельсию. Таким образом, повышение концентрации СО₂ в таких масштабах скорее может оказаться полезным для сельскохозяйственного производства, т.к. должно сопровождаться повышением интенсивности фотосинтеза (на 2-3%) .

В настоящее время концентрация углекислого газа в атмосфере составляет 0,032% (в городах - 0,034%). Медики утверждают, что для здоровья человека концентрация СО₂ в воздухе безвредна до уровня 1% , т.е. человечество имеет еще достаточно времени для решения этой проблемы. Кроме того, следует подчеркнуть, что многие прогнозы влияния СО₂ на окружающую среду спорны. Спорность эта происходит потому, что модели, на основе которых делаются соответствующие прогнозы, еще далеки от совершенства. Нужны еще очень подробные и детальные исследования.

Проблема углекислоты

Среди стоящих перед человечеством глобальных экологических проблем проблема СО₂ - одна из самых дискуссионных. Многие считают ее мнимой, надуманной. И действительно, пока нет реальных признаков потепления климата, которое прогнозируется некоторыми климатологами и физиками. Потепление, по их мнению, должно наступить из-за увеличения парникового эффекта, который в свою очередь возникает в результате накопления в атмосфере углекислого газа антропогенного происхождения.

В четвертичный период, включая и наше время, содержание СО₂ в воздухе характеризуются очень малыми величинами. В ХIХ в. содержание СО₂ в воздухе также было значительно ниже современного. За последнее время на земном шаре темпы накопления этого газа в атмосфере беспрецедентно высоки. Полезны или вредны будут его последствия? Мнения специалистов по этому поводу расходятся...

Так, физик М.И. Будыко прогнозирует увеличение концентрации атмосферного СО₂ в 2000 г. до 380 частей на миллион, в 2025 г. - до 520 и в 2050г. - до 750. Среднегодовая приземная глобальная температура воздуха увеличится, по его мнению, по сравнению с ее значением в начале ХХ в. на 0,9 градусов по Цельсию в 2000 г., на 1,8 градусов в 2025 г. и на 2,8 градусов в 2050 г.

М.И. Будыко формулирует свою точку зрения следующим образом: "Рассматривая процесс обеднения атмосферы углекислым газом, который преобладал на протяжении последних 100 миллионов лет, как непосредственную угрозу для существования биосферы в связи со снижением продуктивности автотрофных растений и возможностью полного оледенения Земли. Следует считать, что современное антропогенное воздействие на биосферу способствует устранению этой угрозы.

Многие стороны процесса глобального потепления могут быть благоприятными для человечества (повышение продуктивности растений, расширение возможностей хозяйственного использования территорий с холодным климатом и т.д.). Однако следует учитывать неизбежность ряда трудностей, которые возникнут в связи с этим процессом. Главная из них - необходимость в относительно короткий срок приспособить многие отрасли хозяйственной деятельности к условиям быстро меняющегося климата и других компонентов природной среды".

По мнению физика В.И. Лебедева, увеличение концентрации СО₂ в воздухе вообще не должно сказаться на земном климате, тогда как продуктивность наземной растительности, и в частности зерновых, будет повышаться.

Физик Б.М. Смирнов также указывает на возможность увеличения урожаев. В связи с этим накопление углекислого газа в атмосфере им рассматривается как фактор, благоприятный для человечества.

Вопрос об увеличении продуктивности наземных растений в результате роста концентрации СО₂ в воздухе, однако, далеко не так прост, как об этом пишут авторы оптимистических прогнозов.

Скорее всего неверны те утверждения некоторых физиков, что биосфера уже сейчас выполняет функцию буфера и ассимилирует тем больше СО₂, чем больше его поступает в атмосферу. Биосфера пока не выполняет такой функции. Наоборот, под действием растущей антропогенной нагрузки она разрушается и становится источником громадных количеств СО₂.

Пессимистические прогнозы последствий антропогенного потепления климата основаны на представлении о существовании динамического равновесия между всеми компонентами природной среды и опасности нарушения этого равновесия. В частности, антропогенное потепление климата и связанное с ним уменьшение, а затем и исчезновение масс снега и льда в высоких широтах и на полюсах Земли значительно ослабят меридиональную атмосферную циркуляцию и, как следствие этого, увлажненность материков. Какими бы ни были последствия увеличения СО₂ в воздухе, их положительный эффект не идет ни в какое сравнение с отрицательным (таяние материковых ледников и деградация многолетней мерзлоты), который неизбежен в случае "антропогенного перегрева" Земли.

Как уже отмечалось, за последние 250-300 лет уровень Мирового океана повышался в среднем на 1 мм в год. В 20-х годах ХХ в. подъем его достиг 1,4-1,5 мм в год, что эквивалентно ежегодному увеличению океанической водной массы на 520-540 куб. км. Предполагается, что в 20-х годах XXI в. скорость повышения океанического уровня превысит 0,5 см в год.

Самые значительные масштабы прогнозируемое антропогенное потепление климата должно иметь в Арктике и Субарктике. Здесь уже в начале XXI в. могут произойти деградация многолетней мерзлоты и просадки льдистых пород. Всем городам, поселкам и коммуникациям, построенным на таких породах, угрожает разрушение.

Есть все основания думать, что радикальные климатические изменения и соответствующая им деградация ледников будут сопровождаться также нарушением режима процессов, идущих в глубинах Земли. Вследствие таяния ледников и перераспределения водных масс от полюсов к низким широтам скорость вращения Земли будет замедляться на незначительную величину. Тем не менее, это должно вызвать изменение ее формы. Сплюснутость земли несколько уменьшится. В средних и низких широтах должны вырасти напряжения сжатия. Смогут ли импульсы дополнительного сжатия, вызванные антропогенным фактором, стимулировать вулканизм и землетрясения в Тихоокеанском поясе, Средиземноморье и в других подобных районах?

Если в связи с распадом Западно-антарктического ледникового щита столб воды в океане быстро вырастет на 5-7 м, то этого может оказаться достаточно для активизации сейсмовулканических процессов в самых "чутких" к изменению нагрузки участках океана.

Подтопление окраин материков и изменение географии их влажных и засушливых зон скажутся и на подземной "гидросфере". Не будут ли поднятия и опускания земной коры в зонах наращивания и уменьшения природных водонапорных горизонтов сопровождаться возбуждением сейсмической активности? Данные об антропогенных просадках и поднятиях земной поверхности, возбуждающих сейсмичность, свидетельствуют о вероятности таких событий.

Динамическое равновесие между земными оболочками, которое поддерживается медленно идущими геологическими и географическими процессами, может нарушиться катастрофически быстро, в течение сотен лет. Такое нарушение, несомненно, нанесет огромный ущерб мировому хозяйству, хотя технический гений человечества наверняка сможет противостоять и ему. Следовательно, чем раньше будут приняты меры противодействия увеличению концентрации атмосферного СО2, тем лучше будет для биосферы и человека.

Причины роста концентрации углекислоты

До недавнего времени большинство исследователей считали сжигание ископаемого топлива едва ли не единственной причиной роста содержания СО₂ в воздухе в ХIХ и ХХ вв.

Сегодня среди процессов, нарушающих редукцию почвенно-растительного покрова суши стоят такие, как:

1) сведение лесов;

2) выбросы фреонов;

3) земледелие;

4) перевыпас и ряд других нарушений;

5) широкое распространение реактивных самолетов.

Сведение лесов при строительстве горных разработках, создании водохранилищ и особенно превращение лесных земель в сельскохозяйственные считается важнейшим процессом, ведущим к невозобновимой убыли органического вещества биосферы. 25% содержащегося в атмосфере углекислого газа обязаны своим присутствием этому процессу. Сведение лесов и сжигание топлива по масштабам продуцируемого СО₂ сейчас примерно уравновешивают друг друга.

Дигрессия лесов происходит при чрезмерном использовании для отдыха и туризма, при загрязнении воздуха и в ряде других случаев (интенсивная пастьба, подтопление местности, осушение близлежащих болот и др.). Наблюдениями установлено, что даже незначительная по времени нагрузка вызывает изменения в почвенно-растительном покрове, сравнимые с теми, которые происходят при продолжительном использовании. Уплотнение почвы, происходящее в лесопарках, заказниках и т.д. ведет к уменьшению массы корней деревьев, из-за чего снижается прирост древесины, деревья становятся мельче, разреживается и укорачивается их хвоя. Механическое же повреждение деревьев приводит к развитию болезней и вредителей. При массовом посещении лесов гибнут нижние ярусы растительности, вытаптывается почвенная подстилка и страдает гумусовый горизонт. Так, на стоянках и площадках для отдыха в лесу запасы органического вещества в почве снижаются на 50% и более.

Весьма ощутимо вырождение лесов при значительном загрязнении воздуха. Летучая зола, угольная и коксовая пыль закупоривают поры листьев, уменьшают доступ света к растениям и ослабляют процесс ассимиляции. Загрязнение почвы выбросами пыли металлов, мышьяковой пылью в соединении с суперфосфатом или серной кислотой отравляет корневую систему растений, задерживая ее рост. Токсичен для растений и сернистый ангидрит. Полностью уничтожается растительность под воздействием дымов и газов медеплавильных комбинатов в непосредственной близости от них. Ущерб растительному покрову, и в первую очередь лесам, наносится при выпадении кислых осадков в результате разноса соединений серы на сотни и тысячи километров. Региональное деструктивное воздействие на лесные почвы оказывают кислые осадки. Ощутимое уменьшение биомассы лесов происходит, по-видимому, и из-за пожаров.

Земледелие в наше время - мощный процесс, ведущий к быстрому уменьшению запасов гумуса в почвах и выделению СО₂. Больше всего гумуса теряется в результате сильной эрозии и выдувания.

Помимо этого возделываемые земли теряют гумус из-за его окисления при распашке почвы и выжигании растительности при подсечно-огневой системе земледелия. Постоянная потеря гумуса почвами замечена, когда в них истощаются запасы азота, не восполняемые удобрениями.

В развитых странах в наше время азотное истощение почв компенсируется внесением минеральных азотных удобрений и посевами бобовых культур.

Избыточная пастьба в тундрах, лесах, на лугах и особенно на засушливых землях приводит к их разрушению. В настоящее время особенно большой ущерб перевыпас наносит землям Африки. Евразии, Латинской Америки и Австралии. Одновременно с опустыниваемых площадей постепенно удаляется почва с ее органическим веществом.

Осушение болот приводит к окислению части накопленного в торфяниках органического вещества. Кроме того, при удалении метрового слоя болотных вод с площади в 1 га дополнительно высвобождаются и окисляются десятки тонн растворенного органического вещества.

Орошение земель также в ряде случаев приводит к потерям почвы в результате ирригационной эрозии. В то же время правильная мелиорация бедных пустынных земель, наоборот, мероприятие, которое увеличивает ресурсы органического вещества в почве. В настоящее время ежегодно 0,2-0,3 млн. га орошаемых земель превращаются в пустоши из-за засоления и заболачивания. После этого они чаще всего быстро разрушаются.

Строительство и рост городов, создание коммуникаций и горные разработки ведут, как правило, к полному разрушению почвенно-растительного покрова, хотя затем на части охваченных этими процессами территорий создаются культурные почвы и растительность. Это лишь отчасти компенсирует потери органического вещества. В настоящее время размах строительства городов и коммуникаций и добыча полезных ископаемых увеличиваются так быстро, что несколько десятков миллионов гектаров суши будут представлять собой земли, нарушенные горными разработками. Очевидно, не будет преувеличением считать, что ежегодно строительные работы и горная добыча разрушают почвенно-растительный покров на площади 5-10 млн. га, что ведет к убыли запасов органического вещества биосферы, исчисляемой десятками и сотнями тонн в сухом весе с 1 га. Даже самый осторожный подсчет должен дать суммарную цифру ежегодных потерь в несколько сот миллионов тонн органического вещества.

Взгляд изнутри «горячей» области - Сибири

Ученые предрекают всей Земле глобальное изменение климата. «Что-то неладное творится с погодой!». Об этом судачат на скамейках старики. Об этом же рассуждают на своих семинарах и конференциях солидные ученые. Старожилы с удивлением замечают, что перестали сбываться многочис-ленные народные приметы типа: «Если лето было холод-ным, то зима...». Словно, в природе происходят процессы, которые уже не вписываются в прежние схемы и формулы. Аномальные и достаточно мощные обычные землетрясения, грандиозные наводнения и ураганы стали частыми гостями во многих странах мира, которые раньше о таких бедах знали лишь понаслышке.

Да, что там говорить, -- изменения климата заметны любо-му. Как говорят пожилые люди, в начале 60-х годов в Томске мороз в 45° был делом обычным. В 70-е падение столбика термометра ниже отметки 30° мороза уже вызывал смущение в умах сибиряков. Последнее десятилетие все реже пугает такими холодами. Туфли и ботинки уверенно утвердили себя вместо валенок и унтов. Особенно показательным стал «теп-лый сезон» 1997 г., который начался в апреле, а закончился в октябре. Зато нормой стали сильнейшие ураганы, которые разрушают крыши домов, ломают деревья, обрывают линии электропередач. Еще 25 лет назад в Томской области подоб-ные явления были большой редкостью!

Мировые климатические «сюрпризы» 1996 и 1997 гг.

В период 1997 г. во всех отечественных и мировых публикациях средств массовой информации представлено много разнообразных сведений о климатических изменени-ях и катастрофических природных явлениях. Сводки пого-ды часто сопровождаются недоуменными комментариями. Часто все такие публикации и сообщения мы воспринимаем как «Кого-то трясет и смыло, где-то что-то разрушило, унес-ло, завалило, погубило...» с различными подсознательными выводами. Но если перейти от обычных бытовых оценок и рассуждений о погоде к анализу собранных наукой фактов и к анализу частных и обобщающих публикаций в различных средствах массовой информации, то может проявиться мно-го интересного и неожиданно-«задумчивого». Характер и масштабы природных процессов легко понять из обобщающих подборок, приведенных в ряде статей.

«В 1996 г. на Земле произошло 600 различных природ-ных катаклизмов, в том числе 200 ураганов, 170 наводнений и 50 землетрясений. Это на 23 больше, чем в 1995-м. Сти-хия унесла 11 тысяч человеческих жизней, материальный ущерб от нее составил 60 миллиардов долларов.

необычно ранняя и необычно жаркая весна в Сибири; не-смотря на чрезвычайное обилие снега, во многих регионах наводнения не произошло, потому что снег буквально испарился; наводнения в Туруханском районе на Енисее, в Новосибирской области -- наводнения в Пихтовке, в Куйбышеве.

в США из-за сильных наводнений нескольких штатов объявлено зоной чрезвычайного бедствия (источник информации телепередача «Катастрофы недели»). Газета «Из-вестия» одна из немногих уделила внимание данному собы-тию, но, как у нас давно заведено, поместила об этом полу- курьезные сообщения, без аналитики и ссылки на чрезвычайность.

ливневое наводнение в Алжире («Корабли пустыни» учатся плавать - ТВ «Катастрофы недели», газеты промолчали; в ноябре 1996 г. было ливневое наводнение в Саудовской Аравии («Известия», 25 ноября 1996 г.);

наводнения в Таджикистане и Грузии (ТВ, апрель 1997 г.);

необычно холодная весна в Западной Европе; яблони в цвету, а цветы ... во льду (сообщение в разделе курьезов в газете «Известия», 25 апреля 1997 г.);

из-за необычно холодной весны прилетевшие в Европу из Африки аисты покружились... и улетели в Африку (сооб-щение западноевропейских СМИ);

«Крупнейшее за 1000 лет наводнение на Одере (неожиданно) накрыло Чешскую Республику, Польшу и часть германской федеральной земли Бранденбург... Людские по-тери и материальный ущерб (чехов и поляков.) были ужасными. У Германии было в запасе несколько дней, что-бы подготовиться... и она это время использовала» -- «Deutschland», окт. 1997г.

«...начавшееся в этом году общемировое изменение климата, несущее с собой наводнения и засухи в различных частях мира и получившее название «Эль Ниньо» (Малыш, Младенец -- М. Т.), станет одним из самых серьезных за последнее столетие и несет угрозу экономике многих стран» -- «Красное Знамя», 17.10.97 г.

На фоне подобных явлений на планете климатическая ситуация в Томске, Новосибирске, да и в Кемерово к декабрю 1997 г. проявилась щедрым подарком природы - Западная Сибирь проявила себя «райским уголком». Но с особенно-стями, и в ноябре погода стала «полосатой» как зебра: 1--2 дня -- «Швейцария» и обильные снегопады и примерно такое же время - мороз, обычный для последнего времени в Сиби-ри. С сюрпризом в конце ноября -- таких морозов в это вре-мя давно уже не было!

Канада-Аляска, восточное побережье Земли Уилкса в Антарктиде, Гренландия, Шпицберген, Новая Земля, Западная Сибирь, Средняя Азия, Южные районы Судана -- «горячие области» материков планеты. Все процессы и местные, и общепланетные являются след-ствиями более глубоких глобальных процессов. Научные и системные основы для осмысления и объяснения этих общепланетарных процессов были заложены в 60--70--80 гг. обычной научной работой коллективов и институтов, изучавших весь спектр процессов и явлений на Земле, внут-ри и во внеземном пространстве -- геофизиков, геологов, географов, климатологов и других исследователей.

П. Джоунс и Тома М. Л. Уигли в статье «Тенденции глобального потепления» представляют результаты 10 лет научных исследований по изменению климата на всей нашей планете за 130 лет с 1860 г. по 1990 г. Полученные результаты уже на уровне 1990 г. вызывают эффект -- «Ну погода, ты даешь!».

Кратко из результатов следует, что за 130 лет общемировая (по Земле) и среднегодовая (по времени) температура увеличилась на 0,5 градуса. Вроде бы -- «мелочь». Только надо учесть, что по расчетам разных авторов повышение этой температуры на 1,5-2,5 градуса вызывает исчезновение «ледяных шапок» Земли и повышение общего уровня Мирового океана на 100--150 метров (также по оценкам ряда авторов). Последствия этого избытка воды можно про* следить по обычным географическим картам Америки, Анг-лии, Западной Европы, Голландии, Японии, Индонезии...

Джоунс и Уигли рассмотрели так же влияния различных внешних и внутренних природных и техногенных факторов на результаты реального изменения температуры. Они оце-нили вклад внутренних естественных низкочастотных воз-действий (изменение циркуляции в атмосфере и океанах, тепловую инерционность океанов) в виде 50 % вклада от величины наблюдаемого общего потепления. Оценка «влия-ния Солнца -- неопределенное, но, как представляется» в статье, - «оно невелико». Так же отмечено, что определен-ный вывод о влиянии вулканов трудно сделать. Предвари-тельный анализ привел авторов к выводу о значимости и необходимости изучения влияния на изменение средней температуры причин, которые достаточно изучены, -- при-чин «парникового эффекта». Этот эффект, обусловленный ростом концентрации парниковых газов, создают, в основ-ном, продолжающиеся уже два столетия выбросы потреби-тельских дымовых газов, задерживающих излучаемое Зем-лей тепло в Космос.

Для выделенного «парникового эффекта» авторами про-ведено компьютерное моделирование с учетом разного рода моделей «парниковых эффектов». Можно отметить, что к 2015 г. температура повысится на 1-2,2°, а к 2050 -- на 2-4°. Результат: лед, как таковой, исчезнет, что по срокам совпадает с результатами «Римского Клуба».

В общем итоге, как утверждают американские ученые, им удалось в результате доказать, что мировой климат, хоть и чрезвычайно изменчивый в масштабах нескольких деся-тилетий, в целом за последние 100 лет стал теплее. Так же они отметили и некоторые особенности. Так «неуклонное повышение температуры за 130 лет было нарушено кратковременным похолоданием в 1940--1970 гг. После это-го потепление возобновилось, не обнаруживая уже никакого отступления». Далее они отмечают некоторые противоречия по отношению к гипотезе парникового потепления. «В пе-риод с 1920 по 1940 г. наша планета нагревалась быстрее, чем предсказывают модели, а в период с 1940 по 1970 г. произошла стабилизация средней температуры, хотя содержание парниковых газов быстро росло». Результатом разрешения «фокусов» потепления является вывод авторов: «В результате мы пока не в состоянии дать однозначную интерпретацию очевидному глобальному потеплению, кото-рое произошло в этом веке». То есть оценку вклада в эффект потепления от различных причин природного и техногенно-го характера, включая «парниковый эффект».

Общая оценка авторов о роли «парникового эффекта» имеет тоже двойственно-противоположный характер. «Наблюдаемая величина потепления находится на нижнем конце диапазона, предсказываемого моделями парникового эффекта. Из чего следует, что парниковый эффект может быть меньше, чем предсказывают модели. Возможно и прямо противополож-ное -- парниковое потепление сильнее, чем предсказывают моделями, но частично затушевывается естественными вариациями климата или антропогенными воздействиями».

Впрочем, известные модели лишь приближенно описывают системную совокупность сложнейших физических процес-сов, глобально происходящих в атмосфере и океанах Земли. Причина -- ограниченность наших знаний о подобных процессах. (К сведению -- в средневековой Англии за попытки предсказания погоды сжигали на кострах -- «не лезь в помыслы Бога».) Человечество научилось, с приемлемой для практики точностью, предсказывать погоду для оперативных и тактических временных интервалов прогноза, но для прогноза 10--100-летних климатических изменений -- знаний пока нет. Поэтому на графике Джоунса-Уигли поведение кривых реального и «модельного парникового» изменения температуры выполняют роль «информации для научно-общественного размышления».

Чтобы наглядно проиллюстрировать свои расчеты, Джоунс и Уигли опубликовали карты земных полушарий, где разными цветами отметили области изменения температуры. Анализ этих схематических карт-рисунков для обоих полушарий показывает, что на нашей планете есть только две малых области, где среднегодовое повышение температуры превысило на них 2,5 градуса Цельсия за тот же 130 летний период. Одна область в Канаде. Другая - в Западной Сибири! На фоне обширной области общего западносибирского потепления на 1,5-2 градуса!

Общая «Сибирская» область начинается на севере Гренландии, касается северных частей Шпицбергена и Новой Земли, входит в устье Оби и, расширяясь, включает Западную Сибирь, Среднюю Азию, Афганистан. Канадское «пятнышко» также входит частью в обширную область Аляско-Канадского потепления. Обширные области потепления проявились также в южной части Индийского и в обеих частях Тихого океана. Маленькая область подобного потепления расположена на востоке побережья Земли Уилкса в Антарктиде. Тогда как во всех центральных районах Антарктиды среднегодовая температура понизилась!

Влияние климатической проблемы на примере Европы и США.

Развитие информации 1990 г. по глобальным климатическим процессам проявилось в 1997 г. в статье-беседе со специалистом по глобальной экологии, доктором геолого-минералогических наук, главным научным сотрудником Объединенного института геологии геофизики и минералогии СО РАН А. Н. Дмитриевым -- «На Гольфстриме все спокойно?». И в двух статьях в КП от 14 октября и 5 ноября 1997 г. и в статье в «Калейдоскопе» (М° 12, 97 г.) относительно течения «Эль Ниньо» и глобального «парникового эффекта». Эти четыре статьи и подтверждают, и дополняют результаты 1990 г. А все пять определяют вопрос этого раздела. Но все по порядку. Самое неожиданное и интересное для многих (для политиков, промышленников, экономистов, финансистов) в том, что в некоторых местах Земли специалисты ожидают... похолодания. По имеющейся информации, которую развернуто представил в своей беседе А. Дмитриев, практически прекратило свое существование знаменитое теплое течение Гольфстрим - «грелка» Европы. Этот процесс проявляется как следствие зафиксированной Джоунсом-Уигли к 1990 г. северной области глобального потепления «Гренландия -- Средняя Азия». А это значит, что у многих америко-европейских стран появятся в будущем проблемы с климатом. Среди этих будущих климатических «неудачников» называют Францию, Англию и США.

Но это -- тоже лишь часть климатической проблемы. Другой частью, не менее неожиданной для многих, является эффект тихоокеанского течения «Эль-Ниньо» -- «Младенец Христос». Оно считается аномальным «климатическим явлением» -- событием века, открытым только лишь четверть века назад. Примечательно, что примерно в это же время были открыты (тоже как событие века), причем впервые по отношению к территории всего мира, -- в Антарктиде -- озоновые дыры. Эти дыры только впоследствии были зафиксированы и в других местах планеты, а в июне 1996 г. «они широко почтили своим присутствием» территорию Западной Сибири. С той поры обе эти загадки природы прочно обосновались в Южном полушарии в дополнение к мощному похолоданию на большей части Антарктиды. Но и это -- не все. «По данным американского Национального управления по изучению океана и атмосферы, в течение июня 1997 г. произошло беспрецедентное повышение температуры поверхностных слоев воды в центральной части Тихого океана - на целых 4 градуса по Цельсию. Причина этого удивительного и тревожного Феномена не ясна. Остается одно объяснение -- знаменитое течение Эль-Ниньо, являющееся ответвлением теплого Экваториального течения». Эта загадка природы -- «Эль-Ниньо» -- возникает у берегов Перу со странной 12-летней периодичностью и всегда в канун Рождества, что и вызвало его название. Возникновение, «проделки Младенца» и траектория его движений по акватории Тихого океана пока не могут получить полного научного объяснения из-за аномальности его поведения. Согласно всем последним публикациям СМИ по «Эль-Ниньо», течение возникает у берегов Перу и сопровождается теплыми пассатами на восток (к Индонезии). И начинаются «проделки» младенца на всей акватории Тихого океана, формирующие изменения климата и погоды, совместно с его загадками. Теплые пассаты почему-то вдруг «застревают» где-то на экваторе. Течение же, удерживаемое ветрами у Индонезии, поворачивает... в обратную сторону и обрушивается на Южную Америку. Между прочим, почему - неизвестно. Но в результате в 1997 г. в Индонезии и на островах Тихого Океана жара превзошла предел выносливости старожилов «аборигенов». А в Латинской Америке обычно начинаются тропические ливни. Так, за два месяца в 1997 г. там выпало осадков больше, чем за целый год. Затем, наигравшись, «Младенец» движется в сторону США и «награждает» северо-запад этой страны обильными снегопадами, а теплолюбивых калифорнийцев похолоданием и натиском сильнейшего ветра. Ущерб от «Эль-Ниньо» 1982 г. составил 13 миллиардов долларов и гибель 1500--2000 человек. Исследование феномена «Эль-Ниньо» показывает, что его пагубное влияние на климатические процессы усиливается парниковым эффектом. Управы на «Эль-Ниньо» нет. Знаний о его загадках, сюрпризах, детерминированности поведения тоже нет. Пока возможно только следить за его возникновением и пытаться прогнозировать его поведение. И, как пишет М. Чижиков в своей статье об «Эль-Ниньо» в КП от 5.11.97, - «если тайна «Младенца» не будет вскоре раскрыта, то аномальные козни Бермудского треугольника покажутся детскими забавами по сравнению с проделками гостя, появляющегося на планете перед Рождеством».

Следствия изменений климата

Чтобы стали понятными политико-финансово-экономические и экологические тактические и стратегические последствия, выделим из предыдущего главные выводы.

1. Аномально-необьяснимая обширная область Западно-Сибирского потепления от Гренландии до Пакистана.

2. Эта область, как следствие, превращает Гольфстрим из «грелки» для Западной Европы и климатического стабилизатора для Северной Америки в «холодильник» для этих регионов.

3. Теплое течение Гольфстрима на север ослабляется и возможна его замена на холодное течение с севера.

4. «Эль-Ниньо» формирует второй охлаждающий климатический «удар» по Канаде и США.

5. К этим процессам добавляется процесс движения магнитных полюсов со всей совокупностью солнечно-планетарныx связей и факторов.

6. Модели, которые могли бы объяснить эти климатические процессы, отсутствуют. Модели «парникового эффекта» недостаточно для описания, а, следовательно - для предсказывания дальнейшего развития явлений.

Ученые, политики и т. д. США, Западной Европы и других 160 стран всерьез, особенно после «сюрпризов» 1997 г., озабоченные такой мрачной перспективой, пытаются найти виновников грядущей катастрофы и, если возможно, предотвратить ее. Многие специалисты сошлись на том, что во всем виновата человеческая цивилизация, загрязняющая атмосферу выбросами, мол, это и породило «парниковый эффект». В поддержку такого мнения приводится множество цифр. Вот одна из них. За последние двести лет количество углекислого газа в атмосфере выросло в полтора раза. Для решения спектра климатических проблем на начало декабря 1997 г. запланирована в городе Киото международная конференция на высшем уровне, посвященная этим вопросам. Высший истеблишмент политиков из заявленных 160 стран будет, вероятно, осмысливать тактику и стратегию политики и экономики на фоне грядущих климатических изменений и будет, совместно с учеными мужами, искать пути торможения климатических изменений, вызванных «парниковым эффектом». Впрочем, все это -- только слова. До реальных дел еще очень далеко. Между прочим, предыдущие форумы ничего не дали из-за странной позиции американцев. Так, по сообщению КП от 5.11.1997 г., «позиция американцев вообще изумляет. Недавно из-за их упорства безрезультатно завершилась очередная встреча специалистов по проблеме «парникового эффекта». Представители 142 стран мира так и не смогли решить, насколько надо сокращать выбросы вредных газов в атмосферу. А все из-за того, что американцев не устроили слишком быстрые темпы этого сокращения». А также: «В США о какой-то борьбе не хотят и слышать. Глава корпорации «Форд» Алекс Тротман пообещал наградить каждого, кто развеет «глупый миф» о том, что потепление на планете вызовет таяние льдов в Антарктиде». На этом уровне можно подвести некоторые промежуточные обобщающие итоги. США попадают под двойное климатическое воздействие -- со стороны Тихого и Атлантического океанов. Вероятно, поэтому американцы обходят эту «скользкую тему» и стараются скрыть от общественности информацию.

Поведение американцев нетрудно объяснить. Кто же будет ставить ставку на страну, вкладывать деньги в их экономику, покупать их валюту, если станет известно, что будущее этой супердержавы весьма неопределенно из-за главного, жизнеформирующего внешнего природного воздействия из-за климатического фактора.

Экологическое прогнозирование

В настоящее время обсуждаются различные меры, которые могли бы воспрепятствовать нарастающему "антропогенному перегреву" Земли. Существует предложение извлекать избыток СО₂ из воздуха, сжижать и нагнетать в глубоководные слои океана, используя его естественную циркуляцию. Другое предложение заключается в том, чтобы рассеивать в стратосфере мельчайшие капельки серной кислоты и уменьшать тем самым приход солнечной радиации на земную поверхность.

Огромные масштабы антропогенной редукции биосферы уже сейчас дают основание считать, что решение проблемы СО₂ должно осуществляться путем "лечения" самой биосферы, т.е. восстановления почвенного и растительного покрова с максимальными запасами органического вещества всюду, где это возможно. Одновременно должен быть усилен поиск, направленный на замену ископаемого топлива другими источниками энергии, в первую очередь экологическими безвредными, не требующими расхода кислорода, шире использовать водную, ветровую энергию, а для дальнейшей перспективы - энергию реакцию вещества и антивещества.

Известно, что не бывает, худа без добра, и вот вышло так, что нынешний промышленный спад в стране оказался полезен - экологически. Уменьшились объемы производства, и, соответственно, уменьшилось количество вредных выбросов в атмосферу городов.

Пути решения проблемы чистого воздуха вполне реальна. Первый - борьба с сокращением растительного покрова Земли, планомерное увеличение в его составе специально подобранных пород, очищающих воздух от вредных примесей. В Институте биохимии растений экспериментально доказано, что многие растения способны усваивать из атмосферы такие вредные для человека компоненты, как алканы и ароматические углеводороды, а также карбонильные соединения, кислоты, спирты, эфирные масла и другие.

Большое место в борьбе с загрязнением атмосферы принадлежит орошению пустынь и организации тут культурного земледелия, созданию мощных лесозащитных полос. Предстоит провести огромную работу по уменьшению и полному прекращению выброса в атмосферу дыма и других продуктов сгорания. Все более неотложными становятся поиски технологии для "беструбных" промышленных предприятий, работающих по замкнутой технологической схеме - с использованием всех отходов производства.

Деятельность человека столь грандиозна по размаху, что уже приобрела глобальный природообразующий масштаб. До сих пор мы по преимуществу искали, как можно больше взять у природы. И поиск в этом направлении будет продолжаться. Но наступает пора столь же целеустремленно поработать и над тем, как отдать природе то, что мы у нее забираем. Нет сомнения, что гений человечества способен решить и эту грандиозную задачу.

Практическая часть.

Парниковый эффект вызывается увеличением содержания в атмосфере углекислого газа, который образуется при сжигании в огромных количествах топлива. Углекислый газ, как стеклянный колпак в парнике, пропускает солнечные лучи, но задерживает идущее от земли тепло. Из-за этого нижние слои атмосферы нагреваются и происходит глобальное потепление климата. Этот эффект усиливают угарный газ, оксиды азота и метан, которые выбрасываются автотранспортом.

1 автомобиль за 1 год выбрасывает в атмосферу: 200 кг угарного газа,

60 кг оксидов азота,

40 кг углеводородов.

Глобальное потепление климата подтверждается смягчением зим и таянием ледников в Арктике, на хребтах Кавказа и других гор.

В ближайшие 100 лет может исчезнуть Гольфстрим, что приведет к необратимым изменениям климата в Северной Атлантике. Причиной этого является таяние льдов. Кроме исчезновения Гольфстрима глобальное потепление может привести к подъему уровня мирового океана на 5 метров: Антарктида тоже стремительно тает.

В среду американские ученые заявили, что в результате глобального потепления может исчезнуть течение Гольфстрим, несущее миллионы миллиардов ватт тепла из тропиков мимо берегов Шотландии в сторону Арктики. По данным газеты The Guardian, уже сейчас сила потоков уменьшилась на 10%. По мнению ученого Майка ШЛЕЗИНГЕРА из группы по изучению климата университета Иллинойса, чтобы остановить Гольфстрим, достаточно повышения температуры всего на 2-2,5 градуса. Вероятность того, что течение исчезнет в течение ближайших 100 лет, превышает 50%, а к 2200 году эта вероятность возрастет до 70%.

Течение, по данным ученых, замедляется из-за таяния гренландских и арктических льдов и большого количества пресной воды, попадающей в Гольфстрим с дождями. По данным исследований, исчезновение Гольфстрима приведет к непредсказуемым изменениям климата в Северной Атлантике. В некоторых ее районах среднегодовая температура может понизиться на 10 градусов, а у атлантического побережья Британии она упадет примерно на 5 градусов.

Люди не могут контролировать содержание паров воды в атмосфере. Но мы производим и выбрасываем в воздух другой парниковый газ, который увеличивает нагревание воздуха -- двуокись углерода СО₂.

 Содержание двуокиси углерода в атмосфере в последние годы значительно увеличилось (рис. 1), причем основным фактором, обусловившим это увеличение, являются антропогенные выбросы этого газа вследствие сжигания ископаемого топлива. Величина выброса растет со средней скоростью 2,5% в год. Вдобавок к промышленному выбросу, сжигание лесов и древесины, а также минерализация гумуса пахотных почв вносят значительный вклад в антропогенный поток СО₂. Точная оценка факторов сложна, но несомненно, что именно человеческая деятельность приводит к увеличению концентрации двуокиси углерода в атмосфере. Самый большой поставщик СО₂ -- США, затем следует Россия и Китай (рис. 2). В таких регионах, как Африка и Южная Америка, выброс СО₂ обусловлен главным образом сведением лесов и сжиганием древесного топлива.
        
        
        Рис. 1. Рост содержания диоксида углерода в атмосфере (ppmv -- одна миллионная по объему). Флюктуации отражают сезонные вариации. Низкие летние значения объясняются тем, что СО₂ потребляется растениями. Данные собраны в обсерватории Маунт-Лоа на Гавайских островах (данные Института океанографии Скриппса).
        
        
        
     Рис. 2. Мировой выброс углекислоты в результате хозяйственной деятельности в 2004 году.   
        За год за счет сжигания ископаемого топлива и сведения лесов в атмосферу уходит более 1 т углерода на каждого жителя Земли. Основные поставщики СО₂ -- развитые страны. На них приходится около 70% всего антропогенного выброса СО₂. Большие выбросы в Восточной Европе связаны не только с развитием промышленности, но и с устаревшими технологиями. Так, в бывшем СССР объем производства на душу населения составлял 2/3 европейского, а объем выбросов на душу населения был в два раза выше. Двуокись углерода -- не единственный газ, который приводит к изменениям температуры. Хотя концентрации других газов достаточно низкие, их совокупный эффект может быть значительным. В таблице 1 перечислены основные газы, вносящие свой вклад в парниковый эффект.