Планета в агонии. Что на самом деле происходит с климатом Земли? Климат как глобальная проблема: прошлое, настоящее, будущее
Введение
Вопрос об изменениях климата привлекал внимание многих исследователей, работы которых были посвящены главным образом сбору и изучению данных о климатических условиях различных эпох. Исследования этого направления содержат обширные материалы о климатах прошлого.
Меньше результатов было получено при изучении причин изменений климата, хотя эти причины уже давно интересовали специалистов, работающих в данной области. Из-за отсутствия точной теории климата и недостатка, необходимых для этой цели материалов специальных наблюдений при выяснении причин изменений климата возникли большие трудности, не преодоленные до последнего времени. Сейчас не существует общепринятого мнения о причинах изменений и колебаний климата, как для современной эпохи, так и для геологического прошлого.
Между тем вопрос о механизме изменений климата приобретает в настоящее время большое практическое значение, которое он еще недавно не имел. Установлено, что хозяйственная деятельность человека начала оказывать влияние глобальные климатические условия, причем это влияние быстро возрастает. Поэтому возникает необходимость в разработке методов прогноза изменений климата для того, чтобы предотвратить опасное для человека ухудшение природных условий.
Очевидно, что такие прогнозы нельзя обосновать только эмпирическими материалами об изменениях климата в прошлом. Эти материалы могут быть использованы для оценки климатических условий будущего путем экстраполяции наблюдаемых сейчас изменений климата. Но этот метод прогноза пригоден лишь для очень ограниченных интервалов времени из-за нестабильности факторов, влияющих на климат.
Для разработки надежного метода прогноза климата будущего в условиях возрастающего влияния хозяйственной деятельности человека на атмосферные процессы необходимо использование физической теории изменений климата. Между тем, имеющиеся численные модели метеорологического режима являются приближенными и их обоснования содержат существенные ограничения.
Очевидно, что эмпирические материалы об изменениях климата имеют очень большое значение, как для построения, так и для проверки приближенных теорий изменений климата. Аналогичное положение имеет место в изучении последствий воздействий на глобальный климат, осуществление которых, по-видимому, возможно в ближайшем будущем.
Целью настоящей работы является анализ климатов прошлого, современного и будущего, а также проблем регулирования климата.
Для выполнения поставленной цели нами сформулированы следующие задачи:
Изучить по литературным источникам климаты прошлых эпох;
Ознакомиться с методами изучения и оценки современного климата и климата будущего;
Рассмотреть прогнозы и перспективы климата в будущем и проблемы его регулирования.
Материалами для выполнения работы послужили монографии и другие публикации современных отечественных и зарубежных ученых по данной проблеме.
Климаты прошлого
Четвертичный период
Характерной чертой последнего (четвертичного) геологического периода была большая изменчивость климатических условий, в особенности в умеренных и высоких широтах. Природные условия этого времени изучены гораздо подробнее по сравнению с более ранними периодами, но, несмотря на наличие многих выдающихся достижений в изучении плейстоцена, ряд важных закономерностей природных процессов этого времени известен еще недостаточно. К их числу относится, в частности, датировка эпох похолоданий, с которыми связаны разрастания ледяных покровов на суше и океанах. В связи с этим оказывается неясным вопрос об общей длительности плейстоцена, характерной чертой которого было развитие крупных оледенений.
Существенное значение для разработки абсолютной хронологии четвертичного периода имеют методы изотопного анализа, к числу которых относятся радиоуглеродный и калиево-аргонный методы. Первый из указанных методов дает более или менее надежные результаты только для последних 40-50 тыс. лет, то есть для заключительной фазы четвертичного периода. Второй метод применим для гораздо более продолжительных интервалов времени. Однако точности результатов его использования заметно меньше, чем радиоуглеродного метода.
Плейстоцену предшествовал длительный процесс похолодания, особенно заметный в умеренных и высоких широтах. Этот процесс ускорился в последнем отделе третичного периода - плиоцене, когда, по-видимому, возникли первые ледяные покровы в полярных зонах северного и южного полушарий.
Из палеографических данных следует, что время образования оледенений в Антарктиде и Арктике составляет не менее нескольких млн. лет. Площадь этих ледяных покровов вначале была сравнительно невелика, однако постепенно возникла тенденция к их распространению в более низкие широты с последующим отсутствием. Время начала систематических колебаний границ ледяных покровов по ряду причин определить трудно. Обычно считают, что перемещения границы льдов начались около 700 тыс. лет тому назад.
Наряду с этим к эпохе активного развития крупных оледенений часто добавляют более длительный интервал времени – эоплейстоцен, в результате чего длительность плейстоцена возрастает до 1,8 – 2 млн. лет.
Общее число оледенений, по-видимому, было довольно значительным, поскольку установленные еще в прошлом веке главные ледниковые эпохи оказались состоящими из ряда более теплых и холодных интервалов времени, причем последние интервалы можно рассматривать как самостоятельные ледниковые эпохи.
Масштабы оледенений различных ледниковых эпох значительно отличались. При этом заслуживает внимания мнение ряда исследователей, что эти масштабы имели тенденцию к возрастанию, то есть что оледенение в конце плейстоцена были крупнее первых четвертичных оледенений.
Лучше всего изучено последнее оледенение, которое происходило несколько десятков тыс. лет назад. В эту эпоху заметно возросла засушливость климата.
Возможно, это объяснялось разным уменьшением испарения с поверхности океанов из-за распространения морских льдов в более низкие широты. В результате понижалась интенсивность влагооборота, и уменьшалось количество осадков на суше, на которые влияло увеличение площади материков вследствие изъятия воды из океанов, израсходованной при образовании материкового, ледяного покрова. Не подлежит сомнению, что в эпоху последнего оледенения произошло громадное расширение зоны вечной мерзлоты. Это оледенение закончилось 10 – 15 тыс. лет тому назад, что обычно считают концом плейстоцена и началом голоцена – эпохи, в течение которой на природные условия начала оказывать влияние деятельность человека.
Причины изменений климата
Своеобразные климатические условия четвертичного времени, по-видимому, возникли из-за содержания углекислого газа в атмосфере и в результате процесса перемещения континентов и подъема их уровня, что привело к частичной изоляции Северного полярного океана и размещению антарктического материка в полярной зоне южного полушария.
Четвертичному периоду предшествовала обусловленная изменениями поверхности Земли длительная эволюция климата в сторону усиления термической зональности, что выражалось в снижении температуры воздуха в умеренных и высоких широтах. В плиоцене на климатические условия начало оказывать влияние уменьшения концентрации атмосферной углекислоты, что привело к снижению средней глобальной температуры воздуха на 2 – 3 градуса (в высоких широтах на 3 – 5). После чего появились полярные, ледяные покровы, развитие которых привело к снижению средней глобальной температуры.
По-видимому, по сравнению с изменениями астрономических факторов, все другие причины оказывали меньшее влияние на колебания климата в четвертичное время.
Дочетвертичное время
По мере отдаления от нашего времени количество сведений о климатических условиях прошлого уменьшается, а трудности интерпритации этих сведений возрастают. Наиболее надежную информацию о климатах отдаленного прошлого мы имеем из данных о непрерывном существовании на нашей планете живых организмов. Мало вероятно, чтобы они существовали вне пределов узкого интервала температуры, от 0 до 50 градусов С, который в наше время ограничивает активную жизнедеятельность большинства животных и растений. На этом основании можно думать, что температура поверхности Земли, нижнего слоя воздуха и верхнего слоя водоемов не выходила из указанных пределов. Фактические колебания средней температуры поверхности Земли за длительные интервалы времени были меньше указанного интервала температур и не превосходили нескольких градусов за десятки млн. лет.
Из этого можно сделать вывод о трудности исследования изменений термического режима Земли в прошлом по эмпирическим данным, так как погрешности определения температуры, как методом анализа изотопного состава, так и другими известными сейчас методами составляют обычно не меньше нескольких градусов.
Другая трудность изучения климатов прошлого обусловлена неясностью положения различных областей по отношению к полюсам в результате движения континентов и возможностью перемещения полюсов.
Климатические условия мезозойской эры и третичного периода характеризировались двумя основными закономерностями:
На протяжении этого времени средняя температура воздуха у земной поверхности была значительно выше современной, в особенности в высоких широтах. В соответствии с этим разность температур воздуха между экватором и полюсами была гораздо меньше современной;
В течение большей части рассматриваемого времени преобладала тенденция к снижению температуры воздуха, в особенности в высоких широтах.
Эти закономерности объясняются изменением содержания углекислого газа в атмосфере и изменением положения континентов. Более высокая концентрация углекислого газа обеспечивала повышение средней температуры воздуха примерно на 5 градусов по сравнению с современными условиями. Низкий уровень континентов повышал интенсивность меридионального теплообмена в океанах, что увеличивало температуру воздуха в умеренных и высоких широтах.
Среди глобальных экологических проблем, на первое место мировое сообщество ставит изменение климата. Изменение климата в истории человечества - одна из самых важных и вместе с тем наиболее естественная характеристика естественной среды. За 200 млн. лет климат Земли непрерывно менялся, но никогда это не происходило столь быстро, как сейчас. За последнее столетие климат на земле потеплел на 0,5°С - факт беспрецедентный в геологической истории нашей планеты.
Резкое изменение климата в бореальных областях сказывается уменьшением количества морозных зим. За последние 25 лет средняя температура приземного слоя воздуха возросла на 0,7°С. В экваториальной зоне она не изменилась, но чем ближе к полюсам, тем потепление заметнее.
Глобальный климат - сложная система, где постепенное накопление количественных изменений может привести к неожиданному качественному скачку с непредсказуемыми последствиями. Чем вызвано потепление климата? Каковы последствия этого явления? Грозят ли происходящие явления для человечества катастрофой и каковы пути решения этих проблем?
Климат планеты определяется процессом тепломассопереноса в системе Солнце - атмосфера - океан - криосфера - биосфера. Основными факторами,влияющими на этот процесс являются солнечная активность, альбедо Земли, состав атмосферы, общая циркуляция, интенсивность протекания процессов в биосфере.Однако, глобальное потепление, наблюдающееся за последнее столетие, особенно за последние 30-50 лет по общепринятому мнению, связано, прежде всего, с усилением «парникового эффекта». Парниковый эффект производят накапливающиеся десятилетиями в атмосфере газы, такие как водяные пары, углекислый газ, метан, закись азота, хлорфторуглероды, которые поглощают инфракрасное тепловое излучение с поверхности Земли, нагреваемой солнечным светом. Благодаря этим газам исходящее от земли тепло не уходит в космос, а задерживается в атмосфере. В результате происходит разогрев атмосферы, который и называют парниковым эффектом. Не следует думать, что парниковый эффект - это какое-то новое, не наблюдавшееся ранее явление. Оно действует на Земле с тех пор, как появилась атмосфера. Без парникового эффекта средняя температура поверхности Земли была бы ниже 0 градусов по Цельсию. В наше время эта температура составляет 10 градусов по Цельсию.
На сегодняшний день причина быстрого роста концентрации парниковых газов в атмосфере - хозяйственная деятельность человека. Среди существующих парниковых газов в изменении климата превалирующая роль отведена диоксиду углерода. Источниками выбросов которого является промышленность, использующая сжигание угля, нефти, природного газа, а также транспортные выбросы. Диоксид углерода является постоянным компонентом атмосферного воздуха. Его концентрация в доиндустриальную эпоху составляла около 0,03%. Однако, интенсивный рост промышленности в 19 и особенно 20 столетии привел к заметному повышению концентрации СО2 в атмосфере. По данным за период с начала промышленной революции до 1994 года концентрация углекислого газа в атмосфере возросла почти на 30%. Следует отметить, что ежегодно в атмосферу выбрасывается до 6 Гт С/год, что привело к росту содержания диоксида углерода в атмосфере до 1,5-1,7 ррm в год. В ближайшие 50-100 лет специалисты прогнозируют удвоение данных показателей.
На протяжении геологической истории Земли изменение климата сопровождалось сменой периодов ледниковых эпох и потеплений. Так например, отмечено резкое похолодание и иссушение климата, случившееся 6400 лет до н.э., на территории Месопотамии, вызвавшее кризис земледелия. Около 3200 лет до н.э. там же палеографическими методами фиксируется фаза потепления климата, длившаяся около 100 лет. Многие поселения и сельскохозяйственные земли оказались заброшенными, а в долинах рек, наоборот, начался переход к орошаемому земледелию.
Как отмечает, эпоха ранних цивилизаций, безусловно, характеризуется столь значительными изменениями климата, что они несомненно должны были повлиять на все без исключения аспекты человеческой деятельности. Наиболее важные сведения о климате прошлого дают ископаемые останки или отпечатки живых организмов в осадочных породах. Важную информацию можно получить по данным об изменениях уровня моря. В последнее время эффективным средством изучения климата прошлого стал анализ радиоактивных изотопов различных элементов. Научные данные позволили достоверно установить, что за многие миллионы лет климатическим изменениям на планете сопутствовало изменение концентраций углекислого газа. Так, в позднем мелу средняя температура была на 11,2 0С выше современной, а содержание СО2 составляло 2050 ррм. Соответственно, в эоцене Т=8,2 0С, 1180 ррм СО2, в миоцене Т=60 0С, 800 ррм СО2, в плиоцене Т=4,8 0С, 460 ррм СО2. В настоящее время Содержание СО2 составляет 376 ррм. Процессы наступления ледниковых эпох на протяжении последнего миллиона лет вызваны падением содержания СО2 в атмосфере. Согласно закону растворимости Генри, возможно проявление обратных связей, показывающих увеличение растворимости СО2 при низких температурах.
Основным средством изучения климата и его изменений являются физико-математические модели, описывающие динамику атмосферы и океана, взаимодействие радиации, облачности, аэрозолей, газовых составляющих, свойств земной поверхности. Согласно этим расчетам, глобальная тенденция изменения климата - катастрофическое нарушение климатического равновесия. Прежде всего, прогнозируется потепление, причем будет теплеть сильнее в высоких широтах и в теплое время года, чем в низких и в холодное время, соответственно в Южном полушарии потепление должно быть несколько больше, чем в Северном. Это может привести к таянию полярных льдов с последующим повышением уровня мирового океана и затоплением низменных частей суши. К числу последствий следует отнести изменение режима циркуляции атмосферы, изменения режима осадков, сдвиг климатических поясов и появлению новых пустынь на планете. Можно ожидать возрастания неустойчивости погодных явлений вследствие увлажнения атмосферы (ливни, ураганы, наводнения). Кроме того, стоит выделить и социально-экономические проблемы, связанные с миграцией населения и значительным увеличением расходов на устранение последствий глобального потепления.
Однако, даже в том случае, если воздействие выбросов диоксида углерода на климат окажется меньше, чем мы сейчас предполагаем, удвоение его концентрации должно вызвать существенные изменения в биосфере. При удвоенном содержании СО2 большинство культурных растений растут быстрее, дают семена и плоды на 8-10 дней раньше, урожай на 20-30 % выше, чем в контрольных опытах Изменение соотношения О2/СО2 может оказать сильное влияние на биологическое равновесие. Опасность состоит в том, что к резкому изменению состава атмосферы быстрее всего будут адаптироваться простейшие виды организмов; отсюда высокая вероятность появления новых форм болезнетворных организмов.
Потепление климата закономерно ведет к его увлажнению. За последние 10 лет количество осадков на планете увеличилось на 1%. Опасны не столько холод и жара, сколько резкие перепады температуры в разных районах планеты. Суша нагревается значительно быстрее, чем океаны и ледники, поэтому усиливаются ветры, дующие с океанов на материки, несущие большое количество влаги.
Уже сейчас мы являемся свидетелями того, что в последние годы участились и усилились ураганы, циклоны, тайфуны, которые вызывают ливни, снегопады, наводнения Одновременно с потеплением тропосферы происходит охлаждение стратосферы. На сегодня глобальные климатические изменения влекут мощные засухи в тропической зоне, приводя к голоду в Сомали, на Филиппинах, юге Китая. Что бы ни служило основанием для потепления климата, данный процесс имеет место и его последствия проявляются уже сейчас. Для решения потенциальной угрозы глобального изменения климата необходима координация усилий мирового сообщества, политических деятелей и соответствующих экспертов. Под эгидой программы ООН по окружающей среде и Всемирной метеорологической организации с 1988 года функционирует авторитетная Межправительственная группа экспертов по изменению климата, оценивающая доступные данные, вероятные последствия климатических изменений, разрабатывающая и предлагающая стратегию реагирования на них. Внимание к вопросам глобальных климатических изменений и оценка социально-экономических последствий позволили на международном уровне заключить ряд конвенций и протоколов к ним.
Первым шагом в решении этой проблемы было принятие в 1992 году Рамочной конвенции Организации Объединенных Наций об изменении климата цель которой, объединение усилий по предотвращению опасных изменений климата и стабилизация концентрации парниковых газов в атмосфере. В настоящее время сторонами Рамочной конвенции являются более 190 стран мира. Ограничение антропогенной эмиссии парниковых газов в атмосферу предполагает создание соответствующей системы экономических отношений. Юридическую сторону регулирования этих вопросов отражает принятый в 1997 году Киотский протокол, согласно которому подписавшие его страны к 2008-2012 годам обязуются сократить свои совокупные выбросы парниковых газов, по меньшей мере, на 5% по сравнению с уровнем 1990 года. Регламентируя экономические механизмы снижения эмиссии парниковых газов в атмосферу, Протокол не содержит ограничений на какие-либо виды деятельности, а также штрафных санкций.
Киотский протокол установил квоты на выбросы парниковых газов для развитых стран и стран с переходной экономикой. Ожидается, что такие механизмы, как торговля квотами на эмиссии парниковых газов будут не только способствовать сокращению глобальных затрат на снижение эмиссий, но и породят новые экономические стимулы для внедрения более экологически чистых видов топлива и энергосберегающих технологий.
КЛИМАТ КАК ГЛОБАЛЬНАЯ ПРОБЛЕМА: ПРОШЛОЕ, НАСТОЯЩЕЕ, БУДУЩЕЕ
Уварова Н.Н. Тамбовский государственный университет им Г.Р. Державина, Тамбов
Что с нами сделали снег и морозы – короткие дни без солнца как причина зимней депрессии. По статистике, ей подвержено более чем половина россиян. Весны ждут как чуда, но, объявили на этой неделе синоптики, весны может и не быть. Из-за сдвижки климатических сезонов вслед за зимой сразу может прийти лето. Никакой романтики. То есть в российском климате наметилась новая тенденция - не будет больше четырех времен года.
Температура на Земле меняется. Всего на один градус. На экране, за секунду, кто заметил? Но этот один градус еще даст жару. Уже понятно: с погодой что-то не так.
От метеосводок за пять лет мороз по коже. Летом - горит. То Греция, то Испания. Про Подмосковье в 2010 году даже вспоминать не хочется. Зимой - заваливает снегом. Метровые сугробы за день в Европе - легко. Или происходит что-то вообще небывалое. Как ледяной дождь 2 года назад. А то вдруг торнадо под Санкт-Петербургом.
Это все гримасы глобального изменения климата, говорят ученые. Но спорят: потепления или похолодания?
"Нужно готовиться уже сейчас, начинать заготавливать дрова. Как в прямом, так и в переносном смысле, потому что времени осталось очень мало",- считает заведующий сектором космических исследований Солнца Главной (Пулковской) обсерватории РАН Хабибулло Абдусаматов.
Он дает прогноз погоды на пару веков вперед. Температура на планете начнет медленно, но неумолимо падать уже через год. В Солнечной системе, оказывается, тоже есть сезоны. Сейчас - осень. А через 40 лет наступят зима, холода. Малый ледниковый период приходит раз в 200 лет. До этого был в конце XVII века.
"Это имело серьезные последствия. При Маундерском Минимуме Финляндия, Швеция, Эстония потеряли половину населения. Из-за голода, из-за холода, из-за миграции. Так что серьезная проблема ждет нас в будущем", - добавляет Абдусаматов.
Вот как это было: замерзли европейские реки Темза, Сена; каналы в Голландии. Тогда легкомысленные французы и даже чопорные англичане просто расслабились - на коньках катались. Не думая, почему так холодно.
Все дело в Солнце. Светит, но не греет. Нет, греет, конечно, но раз в 100 лет чуть меньше, чем обычно. Излучение ослабевает. Земля получает меньше тепла. На линии экватора это не так ощутимою. А вот чем дальше - тем холоднее. Просто из-за расстояния. И вот тут начинается...
Но если планете грозит ледниковый период, почему сейчас летняя жара стоит чуть ли не с апреля по октябрь? По крайней мере, в центральной части Европы и России.
"Погода становится дерганой, и таких ситуаций, когда пропала весна или осень, их становится больше", - поясняет заместитель директора Гидрометцентра России Дмитрий Киктев.
Потому что морозы послезавтра. А завтра - глобальное потепление. Штефан Рамсторф с немецкой педантичностью изучил русскую жару. Вывод: горячее лето 2010 года повторится еще не раз.
"Самые сильные изменения климата в ближайшие лет двадцать будут связаны именно с жарой. Засуха, лесные пожары, как в 2010 году в России. Или экстремальные осадки, как в Пакистане в том же году", - отмечает ведущий климатолог института последствий климатических изменений, г. Потсдам Штефан Рамсторф.
На Земле действительно стало теплее. Выросла среднегодовая температура в Антарктиде, станция Беллинсгаузен. А вот данные по Арктике: за 70 лет наблюдений - плюс 1,5 градуса.
"К концу столетия уровень моря поднимется примерно на 1 метр, это грозит тем, что многие прибрежные города начнет затапливать. Например, ваш Санкт-Петербург. Ну, или маленькие острова в тихом океане", - считает Рамсторф.
Схема простая. Печет солнце - тают льды. Растет темная поверхность океана. То есть он впитывает тепло большей площадью. Лед тает еще быстрее. И так - до бесконечности. А говорят еще, Гольфстрим остыл. Те самые талые айсберги разбавляют течение. Оно несет все меньше тепла в Европу.
"Гольфстрим может замедляться, ускоряться. У него ведь тоже есть сезонность. Когда-то он теплее, холоднее. Но это все короткие колебания температуры. Если бы он, правда, остыл, хотя бы на пару градусов, мы бы, конечно это заметили", - говорит климатолог Института метеорологии и водного хозяйства (Польша) Михаил Ковалевский.
Польский климатолог улыбается: волноваться не надо. Но страхи перед глобальными изменениями климата в обществе есть. Их даже разогревают. Они неплохо окупаются.
На вид - гараж обклеенный фольгой. Спасательная капсула - настаивает изобретатель Александр Убийко. Это его блестящий ответ на все страхи: от абсолютного нуля до испепеляющей жары.
"Температура рабочая 800 градусов. Кратковременная, час - до 1400 градусов, то есть как бы озеро лавы или вулканическая бомба не помеха. Холода – ну, абсолютного нуля у нас не может быть, но минус 100 может быть", - рассказывает изобретатель Александр Убийко.
Опасения глобального изменения климата давно обсуждают на уровне государств. Одной из причин считают углекислый газ в атмосфере. Заводы, транспорт.
"За один день сжигают столько углеводородов, сколько Земля запасала в течение 11 тысяч лет. Естественно, это не может не сказаться именно на устойчивости системы климатической, она сейчас разбалансирована, ищет новое равновесие", - считает директор Института водный проблем РАН Виктор Данилов-Данильян.
Ввели систему квот: та страна, где выбросов мало, может продать свою долю кому-то другому. Но некоторые ученые считают: это всего лишь экономическая игра.
"Земля уже переживала эпохи мощных климатических преобразований еще в те времена, когда еще о промышленной революции слыхом не слыхивали, да и человека еще на лике нашей планеты еще не существовало", - замечает ведущий специалист Центра погоды "Фобос" Вадим Заводченков.
Мы опросили десяток экспертов по всему миру: каков самый плохой сценарий? Нам ответили: грядут большие перемены, но конца Света нет ни в одном прогнозе. Так что просто ждите хорошей погоды. Или плохой.
Полный прогноз погоды для всех регионов России на сайте
Каким же будет климат? Одни считают, что на планете будет похолодание. Конец XIX и XX столетие - это передышка, подобная той, какая была в средние века. После потепления температура вновь понизится и наступит новый ледниковый период. Другие говорят, что температуры будут непрерывно повышаться.
В результате хозяйственной деятельности человека в атмосферу во все возрастающем количестве поступает углекислый газ, создающий тепличный эффект; Окислы азота вступают в химические реакции с озоном, разрушают преграду, благодаря которой существует на Земле не только человечество, но и все живое. Хорошо известно, что озоновый экран препятствует проникновению ультрафиолетового излучения, которое пагубно воздействует на живой организм. Уже сейчас в крупных городах и промышленных центрах повышена тепловая радиация. В ближайшем будущем этот процесс усилится. Тепловые выбросы, в настоящее время оказывающие влияние на погоду, в будущем будут интенсивнее воздействовать на климат.
Установлено, что в земной атмосфере прогрессивно снижается количество углекислого газа. В течение всей геологической истории содержание этого газа в атмосфере довольно сильно менялось. Было время, когда углекислого газа в атмосфере было в 15-20 раз больше, чем в настоящее время. Температура Земли в этот период была довольно высокой. Но стоило количеству углекислоты в атмосфере снизиться, как температуры понижались.
Прогрессивное снижение углекислого газа в атмосфере началось около 30 млн. лет назад и продолжается ныне. Расчеты показывают, что уменьшение атмосферной углекислоты будет происходить и в будущем. В результате снижения количества углекислого газа произойдет новое сильнейшее похолодание, наступит оледенение. Это может случиться через несколько сотен тысяч лет.
Это достаточно пессимистическая картина будущего нашей Земли. Но здесь не учитывается влияние хозяйственной деятельности человечества на климат. А оно настолько велико, что равноценно некоторым природным явлениям. В предстоящие десятилетия основное воздействие на климат будут оказывать, по крайней мере, три фактора: скорость роста выработки различных видов энергетики, главным образом тепловой; увеличение содержания углекислого газа в атмосфере в результате активной хозяйственной деятельности людей; изменение концентрации атмосферного аэрозоля.
В наше столетие естественная убыль атмосферной углекислоты не только была приостановлена в результате хозяйственной деятельности человечества, но в 50-е и 60-е годы начали медленно повышаться концентрации углекислого газа в атмосфере. Это было обусловлено развитием промышленности, резко возросшим количеством сжигаемого топлива, необходимого для выработки тепла и энергии.
Значительное влияние на содержание атмосферной углекислоты и формирование климата оказывают вырубки лесных массивов, продолжающиеся во все возрастающих размерах, как в тропических странах, так и в умеренном поясе. Уменьшение площади лесных массивов приводит к двум весьма нежелательным для человечества последствиям. Во-первых, сокращается процесс переработки углекислого газа и выделение растениями свободного кислорода в атмосферу. Во-вторых, при вырубке лесов, как правило, оголяется земная поверхность, а это приводит к тому, что солнечная радиация отражается сильнее и вместо нагревания и сохранения тепла в приземной части поверхность, наоборот, охлаждается.
Однако при прогнозе климата будущего надо исходить из реально существующих тенденций, вызванных хозяйственной деятельностью человека. Анализ многочисленных материалов по антропогенным факторам, воздействующим на климат, позволил советскому ученому М.И. Будыко еще в начале 70-х годов дать достаточно реалистический прогноз, согласно которому увеличивающаяся концентрация атмосферной углекислоты приведет к повышению средних температур приземной части воздуха к началу XXI в. Этот прогноз в то время был практически единственным, так как многие климатологи считали, что процесс похолодания, начавшийся в 40-е годы нынешнего столетия, будет продолжаться. Время подтвердило правильность прогноза. Еще 25 лет назад содержание углекислого газа в атмосфере составляло 0,029 %, но за прошедшие годы оно увеличилось на 0,004%. Эта, в свою очередь, привело к возрастанию средних глобальных температур почти на 0,5°C.
Каким образом распределятся температуры на земном шаре после повышения? Наибольшие изменения температуры приземной части воздуха будут происходить в современных арктическом и субарктическом поясах в зимний и осенний сезон. В Арктике средняя температура воздуха в зимний сезон возрастет почти на 2,5- 3°C. Такое потепление в области развития морских арктических льдов приведет к их постепенной деградации. Таяние начнется в периферических частях ледникового щита и медленно будет смещаться в центральные районы. Постепенно толщина льда и площадь ледяного покрова будут уменьшаться.
В связи с изменением температурного режима в ближайшие десятилетия должен стать другим и характер водного режима земной поверхности. Глобальное потепление на планете всего на 1° приведет к уменьшению количества осадков в значительной части степной и лесостепной зон умеренного климатического пояса примерно на 10-15 % и к увеличению примерно на такую же величину увлажненной зоны в субтропическом поясе. Причины такого глобального изменения заключаются в существенном изменении атмосферной циркуляции, которая происходит в результате уменьшения разности температур между полюсами и экватором, между океаном и континентами. В период потепления таяние льдов в горах и особенно в полярных областях вызовет повышение уровня Мирового океана. Увеличившаяся площадь зеркала водной поверхности будет оказывать сильное влияние на формирование атмосферных фронтов, облачности, увлажненности и в значительной степени повлияет на рост испаряемости с поверхности морей и океанов.
Предполагается, что в первой четверти XXI в. в тундровой зоне, которая к тому времени полностью исчезнет и заменится таежной, осадки в основном будут выпадать в виде дождей и общая сумма осадков намного превысит современные. Она достигнет величины 500-600 мм в год. Учитывая, что средние летние температуры в современной тундровой зоне повысятся до 15-20°С, а средние зимние - до минус 5-8 °С, эти области перейдут в пояс умеренного климата. Здесь возникнут ландшафты хвойных лесов (таежная область), но не исключена возможность появления зоны смешанных лесов.
При развитии потепления в Северном полушарии расширение географических или ландшафтно-климатических областей будет происходить в северном направлении. Сильно расширятся области равномерного и переменного увлажнения. Что же касается областей с недостаточным увлажнением, то смена температурного режима отразится на миграции областей пустынь и полупустынь. Увеличивающееся увлажнение в тропических и экваториальных областях вызовет постепенно сокращение пустынных и полупустынных ландшафтов. Они будут сокращаться на южных границах. Однако взамен этого произойдет расширение их к северу. Засушливые области как бы будут мигрировать к северу. Предполагается также расширение в пределах умеренного пояса лесостепных и степных областей за счет сокращения зоны широколиственных лесов.
Во многих регионах планеты продолжается невыносимая аномальная жара. Устанавливаются новые температурные рекорды. Лесные пожары захватывают территории, до которых не добирались ранее. По прогнозам учёных, в течение следующих 5 лет на планете будет наблюдаться повышенная температура воздуха, а в океане подобная тенденция может продлиться ещё больше. Как влияет глобальное потепление на Большой Барьерный риф?
Жара! Какие причины? Аномальная погода! Что сейчас происходит на Земле? Учёные отмечают, что климатические события на планете цикличны и повторяются, по разным источникам, каждые 9-13 000 лет.
Климатологи уже не успевают прогнозировать погоду из-за большого количества аномалий.
Волны Россби. Их существенное влияние на климат планеты. Почему волны Россби последние годы изменяются? Мнение учёных. Смотрите в передаче «Климат контроль. Выпуск 107» на АЛЛАТРА ТВ.
Во многих регионах планеты продолжается невыносимая жара. Ставятся новые температурные рекорды. Лесные пожары захватывают территории, до которых не добирались ранее. В то же время в других областях Земли под водой оказываются целые города и районы, а крупный град перемалывает посевы на полях.
По прогнозам климатологов Флориан Севелле из университета Бреста, Франция, и Сибрен Дрижфхоут из Метеорологического института Нидерландов, в течение следующих 5 лет на планете будет наблюдаться повышенная температура воздуха, а в океане подобная тенденция может продлиться ещё больше. Это показал результат моделирования с использованием новой методики просчёта климатических колебаний.
Одним из последствий глобального потепления считаются так называемые «экстремальные погодные явления» — периоды аномальной жары зимой или холода летом, волны жары, недельные проливные дожди, засухи и прочие феномены, связанные с нехарактерной погодой. Одни из самых ярких примеров подобных явлений — летняя жара в России в 2010 году или потоп в Крымске в 2012 году, о котором мы говорили в прошлом выпуске Климат-контроля.
Одна из причин установившейся аномальной жары — крупные воздушные потоки, дующие с запада на восток на высоте от 8 до 11 км над землёй, так называемые Джет Стримы (англ. Jet Stream) или высотные струйные течения.
Как рассказал британскому изданию "The Guardian" старший преподаватель Университета Бристоля Дэнн Митчел, в 2018 году эти течения крайне ослабли, поэтому области высокого давления долго задерживаются на одном месте.
Эксперты отмечают, что антициклон (область высокого давления) над северной Европой блокирует движение воздушных масс и это оказывает значительное влияние на погоду.
Эти атмосферные изменения привели к повышению температуры морской поверхности в Северной Атлантике. Аномальный прогрев вод Мирового океана в 2018 году стал причиной остановки одного из реакторов на крупнейшей АЭС Швеции «Рингхальс». Остановка была вызвана экстремальным увеличением температуры Балтийского моря, так как вода, прогревшаяся до 25 ℃, не способна в должной мере охлаждать реакторы.
А у берегов Флориды в США наблюдается самое масштабное за последнее десятилетие цветение водорослей. Цветение фитопланктона, придающее воде красный цвет, стимулируется высокой температурой воды и приводит к уменьшению количества кислорода в воде. Это явление, называемое «Красным приливом», вызывает массовую гибель живых организмов от удушья. В этом году из-за кислородного голодания рыба умирает в таком количестве, что сплошным ковром покрывает прибрежные территории. Вслед за «Красным приливом» на побережье Флориды в этом году последовало цветение цианобактерий, которые производят токсины, негативно влияющие на людей и животных, вплоть до отравлений, удуший и серьёзных аллергических последствий. Это ещё более усугубило катастрофу как для фауны Мексиканского залива, так и для купавшихся там людей. Интересно, что подобное цветение цианобактерий наблюдается и в Балтийском море.
И ещё одно катастрофическое последствие повышения температуры уже несколько лет наблюдается в Австралии. В результате нагрева океана стремительно разрушается Большой Барьерный риф. Специалисты сообщают, что примерно за 2 года умерло около половины рифа. Точка невозврата пройдена, и остановить процесс разрушения уже невозможно. По прогнозам учёных, к 2030 году будет разрушено 60% всех рифов на планете, а к 2050 их не останется вовсе. Рифы чувствительны к температуре воды и с её повышением начинают обесцвечиваться и разрушаться. А ведь рифы — это важный компонент экосистемы океанов, с ними связан жизненный цикл 25% рыб. Помимо этого, рифы защищают береговую линию от морских волн и предотвращают эрозию почвы. Исчезновение рифов приведёт к неизбежным изменениям всей океанической экосистемы.
Экстремальные погодные и климатические явления, такие как засуха, сильный дождь и тепловые волны, являются естественной частью климатической системы Земли. Таким образом, в случае стабильности климата при экстремальных температурных показателях, которые имеют место в определённый период времени, биосфера не будет страдать, так как успеет акклиматизироваться к относительно небольшим отклонениям климатической обстановки. Однако по мере изменения всего климата на планете, эти крайности температур могут уходить далеко за пределы уже привычных экстремумов. Это приводит, прежде всего, к уязвимости человеческого общества перед лицом погодных и климатических явлений. Согласно IV оценочному докладу Межправительственной группы экспертов по изменению климата, некоторые погодные и климатические явления участятся в течение XXI века.
Мы можем наблюдать учащение этих явлений уже сейчас. Например, на основе предварительного анализа, средняя годовая температура 2017 года для США составила 54,6 °F, что на 2,6 градуса выше среднего значения ХХ века. Это был 3-ий самый тёплый год с 1895 года после 2012 года (55,3 °F) и 2016 года (54,9 °F), и 21-й подряд год, более тёплый, чем средний для США (с 1997 по 2017 год).
Индекс климатических экстремумов США на 2017 год был более чем в 2 раза выше среднего и занял второе место в ежегодном исследовании USCEI за 108-летнюю историю.
А на этом графике показана статистика ежегодных аномалий глобальной температуры поверхности суши и океана с 1880 по 2017 год, основанная на температурном отклонении от среднего значения ХХ века. В 2017 году температура поверхности суши и океана была примерно на 0,84 ℃ выше среднего значения.
Учёные предупреждают, что вследствие изменения климата участятся и станут сильнее краткосрочные периоды жары, а одной из основных причин этого изменения называют глобальное потепление. Но что скрывается за этой размытой и привычной формулировкой? Что является причиной самого глобального потепления? В этом выпуске мы рассмотрим явление, которое вносит значительный вклад в формирование планетарного климата. Речь пойдёт о волнах Россби.
В 2013 году израильские учёные показали, что температура и ветер на планете не являются хаотическими, а перемещаются согласно волнам Россби. Это говорит о том, что волны Россби являются одним из ключевых факторов формирования климата. Это волны очень большой длины, которые простираются на сотни и даже тысячи километров. В атмосфере они формируются из-за разницы температур между приполярными и тропическими широтами под действием силы Кориолиса. Одно из проявлений волн Россби в атмосфере — это формирование циклонов и антициклонов.
Циклоны — это области низкого давления, которые приносят ветра, грозы и ливни. Антициклоны — области высокого давления, которые устанавливают ясную, малооблачную погоду, жару или мороз в зависимости от сезона.
Характеристики волн Россби зависят от многих факторов. Как было сказано ранее, они формируются из-за разницы температур между тропиками и полярной зоной. Ледники тают всё быстрее и их площадь всё меньше, а это приводит к ещё большему поглощению солнечного тепла. Температура в полярных широтах повышается быстрее, чем на экваторе. Соответственно, изменяются волны Россби.
Волны Россби существуют, потому что есть сила Кориолиса, которая действует на все тела, движущиеся по вращающемуся объекту, в нашем случае, по Земле. Например, воздушные потоки немного отклоняются в северном полушарии вправо, а в южном — влево. Для малых скоростей это отклонение незаметно, но чем выше скорость, тем значительнее проявляется отклонение.
Сила Кориолиса задаёт волнам Россби западное направление. Сама сила Кориолиса зависит от скорости вращения Земли вокруг своей оси. Многочисленные исследования, в том числе групп из Даремского университета, подтверждают снижение скорости вращения Земли. Это изменяет значение силы Кориолиса, следовательно, меняются волны Россби. Возможно, наблюдаемое в последнее время смещение зон засухи и дождей связано именно с замедлением скорости вращение планеты.
Помимо атмосферы, волны Россби повсеместно наблюдаются в океане. Они играют ключевую роль в формировании всех крупных морских течений, таких как Гольфстрим, Куроси́о, Течение Западных Ветров, а также таких явлений как Эль-Ниньо и Ла-Нинья. Если обобщить, то волны Россби оказывают колоссальное влияние на климат планеты и зависят от температуры атмосферы и силы Кориолиса, которые в последнее время меняются из-за объективных процессов планетарного и астрономического масштаба.
Изменения климата замечают в разных сферах научной деятельности, не только в климатологии и метеорологии, но и в океанологии, астрофизике, геофизике. Учёные отмечают, что климатические события на планете цикличны и повторяются, по разным источникам, каждые 9-13 000 лет. Находят всё больше подтверждений, что наша планета неоднократно подвергалась глобальным климатическим изменениям.
В чём же причина такой закономерности? Почему история повторяется? Причины и следствия. Как нам можно выйти из сложившейся ситуации?
Полканов Юрий Алексеевич (Физик. Структура сигнала, шумоподобная структура, самоорганизующаяся система, её устойчивость и реорганизация, алгоритмы дистанционного зондирования. Белорусский государственный медицинский университет, кафедра медицинской и биологической физики, руководитель лаборатории): В атмосфере из-за слоистой стратифицированной структуры есть практически волны всегда. Если более-менее устойчивая атмосфера, процессы происходят аналогичные, как на поверхности, допустим, океана, то есть всегда какие-то волны существуют. Вопрос в том, что волны Россби там очень большие, соединимы с планетарными масштабами. Но тут целая градация и пирамида волн есть, которые взаимодействуют друг с другом, и волны Россби — это как бы вершина айсберга. Две недели в Мурманске больше 30 ℃. И это в условиях, когда ночи нету, грубо говоря. Это ясно, что тут уже пошли какие-то воздействия, связанные с человеческой деятельностью, но вместе с тем нельзя отрицать, что есть какие-то природные циклы. Они влияют на общую ситуацию, и нами оцениваются как какие-то катастрофические. Но это было около 10 000 лет назад. Просто пришёл цикл, как тот, который мы опять не знаем. Но эти подсказки были в древней Индии, например. Эпос говорит о том, что что-то такое было похожее, включая даже ядерные войны. Последствия отслеживаются. То есть я думаю, что да, это не первые факты. Информация есть, но она в летописях. С точки зрения метеоролога или вулканолога, летописи — это не информация, и они там не интересуются, не смотрят. А в том-то и дело, что вот эта цепочка тех поколений, которые эту информацию фиксировало, тоже надо отслеживать. Вопрос, если мы случайно не задаём этих вопросов, ну значит, тогда всё повторится, как было в эпоху. Там кончилось и нехорошо, и мы опять натыкаемся на те же грабли».
Фрагмент передачи «От атеиста к святости»
Игорь Михайлович Данилов: Есть тот, кто представляет Мир Духовный. И когда всё заходит за грань, то… и уже нельзя повернуть, когда люди глухи и слепы, естественно, что их смывает.
Полканов Юрий Алексеевич: Человек над собой должен работать. Если он над собой будет работать и приведёт в порядок свои внутренние дела, ему станет понятно, что происходи снаружи. Это единый процесс, нельзя это разделить. Просто это ещё раз говорит о том, что катастрофы будут и дальше, если человек не разберётся сам с собой. Разберётся сам с собой и ему станет понятно, что, так сказать, происходит и почему. Все эти идеи Big Data, искусственный интеллект — это какая-то база, которая позволит вот это всё отследить по определённым алгоритмам и получить какие-то выводы, которые уже на таком большом формате человек проанализирует и поймёт на уровне не логики даже, а чувства и ощущения, то это шанс нам. Нам шанс. Имеющий уши, да услышит.
Фрагмент передачи «Се грядёт. It is coming »
Игорь Михайлович Данилов: В действительности очень многие люди, они чувствуют, что происходит с климатом, чувствуют, что происходит с миром в целом. И они чувствуют ту потребность, которая в действительности на сегодняшний день очень сильно назрела в духовном становлении, в духовном развитии. Из того, что им рассказывают, они не находят ответа на свои внутренние вопросы. И вот люди пытаются сами разобраться. И вот когда они начинают находить, естественно, все преграды рушатся. Это правда.
Анна Дубровская: Да, действительно, понимание…
Игорь Михайлович Данилов: Это мы сейчас видим. И это не может не радовать, хотя бы потому, что это даёт шанс.