Почему co2 не служит фактором потепления. Глобальное потепление. Проблемы и пути решения. Влияние потепления на живую природу

Данной проблемой занимаются такие организации, как ООН, ЮНЕСКО,ВОЗ, Всемирная Метеорологическая организация(ВМО), Всемирная служба погоды(ВСП), Международный Союз охраны природы и природных ресурсов (МСОППР),Всемирная Хартия природы и др. Большую роль играют международные общественные организации(Green Peace).Было выяснено что основной причиной глобального потепления является накопление в атмосфере Земли CО2 .Позже, вследствие научных разработок, а также опыта ряда стран было выявлено, что снижение СО2в атмосфере может быть достигнуто при:

Что говорит парниковый эффект? Определение и простое объяснение. Парниковый эффект описывает влияние различных газов на ультрафиолетовое излучение Солнца. В зависимости от причин и характеристик проводится различие между двумя типами. Атмосферный или природный парниковый эффект создает основу для теплого климата на земле, что делает жизнь возможной в первую очередь. Сжигание ископаемых источников энергии человеком приводит к так называемому антропогенному парниковому эффекту, что приводит к неестественному повышению температуры как причину глобального потепления.

уменьшении использования в промышленности природного топлива и замене его новыми видами энергии (ядерная, солнечная, энергия ветра, приливов и отливов, геотермальных источников);

создании менее энергоемких процессов;

создании безотходных производств и поточных линий с замкнутым циклом (сейчас показано, что при некоторых процессах отходы составляют 80-90% от исходного сырья).

Глобальное потепление играет важную роль в изменении и уничтожении экосистем и исчезновении различных видов животных и растений. Основы атмосферного парникового эффекта. В воздухе, окружающем землю, в так называемой атмосфере, существуют различные газообразные вещества, которые раскрывают их влияние на входящий солнечный свет. Диоксид углерода выделяется естественным путем в ходе лесных пожаров, выдоха людей и животных, извержений вулканов и разложения растительного материала. Он попадает в атмосферу, остается там около ста лет и постепенно деградирует за счет метаболизма растений, так называемого фотосинтеза.

Поэтому была разработана программа, которая должна привести к достижению ряда главных целей. Во-первых, вся планета перейдет на жесткие стандарты энергосбережения, подобные тем, которые в настоящее время в США действуют только в Калифорнии. Так же в программе ООН рассматриваются экологические проблемы на различных территориях, проблемы здоровья и благосостояния человека, охрана наземных экосистем, Мирового океана, растительности, диких животных, экологические вопросы энергетики, а также экологическое образование и информация, торговые, экономические и технологические аспекты. В программе ВОЗ специальным разделом включены исследования по охране окружающей среды и её влиянию на здоровье человека. Большое внимание уделяется возможности повышения уровня заболеваемости уже известными инфекциями(малярия и другие природно-очаговые инфекции), а также возможности появления новых инфекций. Программа ВМО предусматривает разработку методов долгосрочного прогнозирования возможных изменений климата и его влияния на

Метан также образуется в качестве побочного продукта разложения органического материала бактериями и поднимается из лесов и вод, а также из болот и болот. Водяной пар, еще один важный природный парниковый газ, выделяется через водный цикл, а также накапливается в атмосфере Земли. Эти газы отвечают за то, что часть солнечного ультрафиолетового излучения не отражается на Земле, но уже сохраняется в атмосфере. Эти длинноволновые лучи нагревают землю и вызывают среднюю температуру около 18 градусов по Цельсию.

Этот процесс можно сравнить с потеплением теплицы, что дало ему название парникового эффекта. Отсутствие естественных парниковых газов в атмосфере, температура до минус 18 градусов Цельсия на Земле и колонизация людьми, животными и растениями были бы совершенно невозможны. Таким образом, природный или атмосферный парниковый эффект действует как регулятор температуры, который обеспечивает идеальные условия жизни для флоры и фауны.

человека, а также влияние на климат различных факторов. Практическое значение программы состоит в том, что она поможет народам использовать данные о климате при планировании и регулировании всех сторон человеческой деятельности. Программа МСОППР обобщает опыт всех стран в области охраны природы, определяет основные экологические проблемы современности и предлагает систему рациональных методов управления ресурсами биосферы. Программа ВСП координирует деятельность всех заинтересованных стран в области сбора и обмена метеорологической информацией и имеет три мировых центра– в Москве, Вашингтоне и Мельбурне.

Мировая промышленность перейдет на современные энергосберегающие технологии; в частности, удастся вдвое повысить коэффициент полезного действия электростанций на органическом топливе, за счет более полного использования остаточного тепла. Будет введен в действие миллион крупных ветрогенераторов электричества. Будет построено800 мощных электростанций на угле, выбросы которых будут полностью очищаться от углекислого газа. Будет построено 700ядерных электростанций, причем ни одна из ныне действующих не будет закрыта. Мировой парк легковых автомобилей и легких грузовиков полностью перейдет на машины, проезжающие не менее 25 км на литр бензина. Со временем все машины получат гибридные двигатели, которые позволят им на коротких маршрутах включать только электромоторы, получающие питание от аккумуляторов. Для их снабжения электричеством будет построено еще 0.5 млн. ветрогенераторов. Будут резко расширены посевные площади под сельскохозяйственные культуры, способные служить сырьем для производства биотоплива из растительной целлюлозы. Государства, расположенные в тропиках, с помощью международного сообщества полностью остановят процесс исчезновения лесов и удвоят нынешние темпы посадки молодых деревьев.

Причины глобального потепления и похолодания

Антропогенный парниковый эффект и его причины. Естественный парниковый эффект еще больше усиливается людьми и, следовательно, принимает неестественные масштабы. Тем более, что с начала промышленной революции выброс углекислого газа неуклонно растет. В дополнение к промышленности ежедневное потребление энергии людьми, особенно отопление, использование электроэнергии и интенсивного движения также приводит к высоким уровням выбросов углекислого газа. Крупномасштабное обезлесение в пользу сельского хозяйства и животноводства является еще одним важным фактором, приводящим к значительному увеличению количества парниковых газов.

Уже сейчас во многих высокоразвитых индустриальных странах действуют жесткие природоохранные законы: установлены требования к очистке выбросов, разрабатываются новые технологии, предотвращающие загрязнение атмосферы, ужесточены стандарты на выбросы отработанных газов автомобилей и т.д. В одних государствах(США, Канада)создан центральный орган управления природопользованием. Цель его – разработка общенациональных экологических нормативов, обеспечивающих улучшение экологической ситуации и контроль за их выполнением. Специфика японской культуры(культ жилища, человека, здоровья)позволяет решать все проблемы не на уровне государственных агентств, а на уровне города, района, что дает хорошие результаты. В целом, нужно сказать, что в Европе контроль за выбросами в атмосферу не так строг, как в США.

Природа больше не может нейтрализовать эти количества парниковых газов. Это можно сравнить со стеклянным домом, стеклянные стекла которого более толстые и, следовательно, сохраняют больше солнечного тепла внутри. Этот антропогенный парниковый эффект считается основной причиной глобального потепления, что приводит к изменению климата, которое оказывает негативное воздействие на окружающую среду.

Последствия антропогенного парникового эффекта. Глобальное потепление, вызванное искусственным парниковым эффектом, связано с изменением климата, которое имеет разрушительные экологические последствия. Первые признаки значительного изменения экосистемы Земли уже стали ясными. Снижение и таяние полярных льдов и ледников не только приводит к исчезновению видов в пострадавших регионах, но и увеличивает уровни моря на несколько сантиметров каждое десятилетие. Согревание и избыточное охлаждение океанов, особенно в тропиках, вызывает быстрое снижение коралловых рифов, которые являются важным местом обитания бесчисленных видов животных.

Важнейшим инструментом научного анализа процессов глобализации является метод математического моделирования. Однако его возможности ограничены рамками используемых моделей, которые не всегда адекватны наблюдаемым процессам и явлениям. Адекватная модель позволяет не только классифицировать состояние изучаемой системы, но и сделать прогноз относительно ее поведения в ближайшем (в соответствующем масштабе времени) будущем.

Также угрожают тропические тропические леса горных равнин, где обезвоживание, вызванное изменением климата, представляет значительную угрозу для флоры и фауны. Чрезвычайные погодные условия, такие как длительные сухие периоды и сильные осадки, также являются прямым следствием антропогенного парникового эффекта. Тропические штормы, нерегулярные периоды муссонов и лесные пожары, вызванные засухой, в значительной степени разрушают, а также значительный ущерб и потери в сельском хозяйстве. Поскольку негативные последствия для существования человека и природы становятся все более очевидными, резкое сокращение парниковых газов в последние десятилетия стало предметом международных политических устремлений.

При построении моделей сложных явлений, к которым, безусловно, относятся явления планетарного масштаба, важнейшую роль играет полнота используемой базы данных. К сожалению, именно для явлений планетарного масштаба такую базу создать исключительно сложно: по экономическим соображениям и историческим причинам возможности эксперимента и наблюдений ограниченны. Тем не менее физико-математических моделей очень много, и они неплохо согласуются с экспериментом (если не иметь в виду прогнозы).

Естественный парниковый эффект создает основу для благоприятных для жизни температур на Земле, тогда как антропогенный парниковый эффект означает глобальное потепление, вызванное человечеством. Восемь градусов по Фаренгейту, похоже, не много. Единственная разница заключается в том, надеть ли свитер ранней весной или нет.

По данным Национальной организации по оценке климата, влияние человека является самой большой причиной глобального потепления и, более конкретно, двух действий, в частности: загрязнение углерода, вызванное сжиганием ископаемого топлива и обезлесением, что предотвращает захват указанного загрязнения. Углекислый газ, метан, сажа и другие загрязняющие вещества, которые мы позволили выходить в воздух, создают своеобразное одеяло или слой, который поглощает солнечное тепло внутри атмосферы, что, в свою очередь, вызывает повышение температуры поверхности атмосферы.

Поскольку имеющиеся фактические данные наблюдений и экспериментов неточны и неполны, для областей, не охваченных измерениями, часто приходится прибегать к экстраполяции (не всегда обоснованной). Помимо этого, для упрощения модели (чтобы можно было провести расчеты за какое-то разумное время) приходится пренебрегать некоторыми физически важными, но сильно усложняющими задачу деталями. Такая методология автоматически подразумевает неточность описания явления.

Наиболее частые и экстремальные погодные явления

Это потепление создало изменения в наземной климатической системе, и воздействие ощутимо трансцендентно на материке, в атмосфере, в океанах и на льду. Повышение температуры дало более разрушительные силы большому количеству стихийных бедствий, включая штормы, тепловые волны, наводнения и засухи. Тепло создает атмосферу, более подходящую для сбора, удержания и выгрузки большего объема воды, что, в свою очередь, вызвало изменения в погодном узоре, так что обычно на дождевые районы все больше выпадают осадки, тогда как Обычно засушливые районы страдают все больше засух. «Крайняя неблагоприятная погода стоит все больше и больше», - говорит Алия Хак, помощник директора по проекту «Чистая энергия» Совета по защите природных ресурсов. «Ожидается увеличение числа многомиллиардных бедствий».

Учитывая описанные трудности создания математических моделей планетарных процессов и составления с их помощью долговременных прогнозов, мы рассмотрим одну из широко обсуждаемых сегодня проблем – глобальное потепление климата на нашей планете.

Что такое глобальное потепление?
Глобальная средняя годовая температура и климат

Под глобальным потеплением обычно понимают среднее повышение в течение десятков лет средней годовой температуры. Сразу отметим, что в настоящее время это условие не выполняется. Вот типичный текст из Интернета: «Есть данные более чем по 20 регионам. Бросается в глаза то, что факт потепления более бесспорен для Северного полушария Земли. Причем в самом Северном полушарии заметен меридиональный градиент: на севере потепление заметнее, чем на юге. В Южном полушарии по-настоящему серьезное потепление отмечается только на Антарктическом полуострове. Причем на всей остальной территории Антарктиды, особенно в ее центральных районах, ничего похожего в последние 50 лет не наблюдается. Все это дает основание ряду ученых говорить, что потепление носит локальный характер, связанный с Северным полушарием Земли». Можно встретить и утверждения относящиеся к одному году, вроде таких: «В 2005 г. была самая высокая годовая температура на станции «Восток». Ясно, что такие данные вполне могут быть просто случайными.

Каждое из этих событий привело к потере не менее одного миллиарда долларов. Увеличение количества засух, серьезных штормов и наводнений, которые мы стали свидетелями глобального потепления, уступило место атмосфере с возможностью удерживать больше влаги, чем в прошлом, представляет собой общественную угрозу, как здоровье, так и безопасность. Обширные засухи - это не просто высушенные патио. Засухи поставили под угрозу доступ к питьевой воде и побудили к распространению лесных пожаров, помимо того, что в Соединенных Штатах стали причиной песчаных бурь и наводнений.

Логика измерений и осреднения температуры представлена на схеме (рис. 1).

Следует отметить, что рассчеты среднегодовых температур, сделанные разными организациями, далеко не всегда совпадают друг с другом. Некоторое представление о том, какой может быть результирующая точность, дает график изменений глобальной среднегодовой температуры по данным некоторых метеостанций США и Великобритании (рис. 2). Довольно явный разброс среднегодовых значений температуры (более 0,2 °С) сопровождается значительным расхождением результирующих сглаженных кривых – до 0,2 °С.

В других частях мира нехватка воды является основной причиной смерти и тяжелой болезни. А на другом конце спектра - ливни и ливни, которые вызывают переток ручьев, рек и озер, что, в свою очередь, наносит ущерб имуществу, подвергает риску жизни, загрязняет источники питьевой воды, вызывают утечки загрязняющих веществ и уступают место плесневым заражениям, ухудшающим качество воздуха. Более теплая и более влажная земля является идеальной средой для распространения болезней через воду и продукты питания, а также для ряда насекомых, которые передают другие виды заболеваний, таких как комары, блохи и клещи.

Не известны также и ошибки измерений, поскольку они зависят от методики измерений и полноты экспериментальных данных. Таким образом, на конечный результат влияют методика измерений, способ осреднения данных по времени и пространству и использованные для осреднения данные. Вполне вероятно, что ошибка может составить даже 0,3 °С, а не 0,1 °С (как обычно предполагают с необоснованным оптимизмом).

Увеличение смертности

Это угроза, которая затрагивает всех нас - особенно детей, пожилых людей, общины с небольшим количеством ресурсов и общин меньшинств. По мере роста температуры число случаев заболевания, посещений неотложной помощи и смертности также увеличилось. «Там было больше жарких дней в местах, где люди не привыкли к жаре», - говорит Хак. Люди, у которых нет кондиционеров или они не могут их купить. Если это один или два жарких дня, ничего не происходит. Но с четырьмя последовательными днями, когда он не обновляется или ночью, возникают серьезные последствия для здоровья.

На изменения глобальной температуры влияют многие факторы. Факторы, ведущие к потеплению : антропогенная эмиссия CO 2 , метана, закиси азота; увеличение содержания в атмосфере Земли водяного пара вследствие роста температуры, а значит, и испаряемости воды океанов; выделение CO 2 Мировым океаном вследствие его нагревания; уменьшение альбедо (отражающая способность) Земли в инфракрасном диапазоне; выделение метана при таянии вечной мерзлоты; разложение метангидратов – кристаллических льдистых соединений воды и метана, содержащихся в приполярных областях Земли.

Только в Соединенных Штатах сотни смертей, связанных с теплом, происходят каждый год из-за прямого или косвенного воздействия на болезни и потенциально фатальные состояния, усугубляемые теплом, такие как обезвоживание, гипертермия и сердечно-сосудистые и почковые заболевания. Дело в том, что интенсивное тепло убивает больше американцев в год, чем общая смертность от ураганов, торнадо, наводнений и молнии.

Деградация качества воздуха

Повышение температуры также ухудшается, уступив место созданию тропосферного озона, озона, который находится на уровне земли. Тропосфера возникает благодаря взаимодействию солнечного света и тепла с газообразным загрязнением, выделяемым автомобилями, фабриками и т.д. И является основным компонентом смога, более известного как «смог». Чем больше тепла, тем больше присутствие смога. Плохое качество воздуха связано с более высокой частотой госпитализаций и смертей у больных астмой; усугубляет проблемы со здоровьем у людей с сердечными и легкими заболеваниями; и повышение температуры значительно увеличивает количество пыльцы в воздухе, что, в свою очередь, представляет собой осложнения со здоровьем у людей с сенной лихорадкой и другими аллергиями.

Факторы, препятствующие потеплению : глобальное потепление вызывает замедление скорости океанических течений – замедление теплого течения Гольфстрим вызовет снижение температуры в Арктике; с увеличением температуры на Земле растет испаряемость, а значит, и облачность, которая является определенного рода преградой на пути солнечных лучей; с ростом испаряемости увеличивается количество выпадающих осадков, что способствует заболачиванию земель, а болота являются одними из главных депо CO 2 ; увеличение температуры способствует расширению площади теплых морей, а значит, и расширению ареала моллюсков и коралловых рифов, депонирующих CO 2 ; увеличение концентрации CO 2 в атмосфере стимулирует рост и развитие растений, которые являются потребителями CO 2 .

Увеличение темпов исчезновения дикой природы

Люди не единственные с водой до шеи. Внезапные изменения поверхности Земли как на суше, так и в океанах и других водоемах осуждают исчезновение животных, которые не могут адаптироваться во времени. Некоторые виды выживут, а другие - нет. Были изменения в структуре поведения за сезон, а также в миграционных маршрутах. Однако многие виды по-прежнему подвергаются «высокому риску вымирания из-за изменения климата».

Морские экосистемы ощутили влияние изменения климата. Океаны, поглощая избыточные выбросы человека, стали более кислотными. По мере того, как вода подкисляется более быстрыми темпами, угроза подводной жизни возрастает, особенно для организмов с экзоскелетами и оболочками или оболочками из карбоната кальция, таких как моллюски, ракообразные и кораллы. Через 15 штатов прибрежные сообщества, которые зависят от одного миллиарда долларов в год по всей стране, генерируют тот же экономический риск, который генерирует коллекцию устриц, моллюсков и других моллюсков с оболочкой.

Интересно проследить, как изменялась средняя годовая температура в геологическом масштабе времени (рис. 3) и как соотносились эти изменения с содержанием в атмосфере СО 2 и СН 4 за последние 800 тыс. лет (рис. 4).

Возникает вопрос: а каким образом можно узнать об изменениях в атмосфере Земли в такой глубине веков? Такие данные (например, за последние
420 тыс. лет) были получены при изучении результатов бурения ледника на станции Восток (Антарктида). По содержанию во льду изотопа кислорода 18 О с точностью до десятых долей градуса была реконструирована температура воздуха на поверхности ледяного щита, изменения в составе атмосферы концентраций углекислого газа и метана, а также колебания запыленности атмосферы.

Если сравнить уровень СО 2 в течение последних 800 тыс. лет с современным, равным 395 ppm, то стоит признать, что антропогенный выброс СО 2 действительно велик в сравнении с предыдущей эпохой, когда оледенения и межледнивековья (эпохи глобального потепления) происходили при низком уровне СО 2 , демонстрируя слабую зависимость этих процессов от самой концентрации СО 2 .

Отметим, что любой среднегодовой глобальной температуре может соответствовать несколько совершенно различных климатических многообразий на Земле. Например, при неизменной среднегодовой глобальной температуре в Северном полушарии может быть в среднем потепление, а в Южном – компенсирующее его похолодание. Или в Северном и Южном полушариях произойдет определенная климатическая перестройка, сильно изменяющая условия жизни многих экосистем, а формально найденная средняя глобальная температура не изменится.

Причины глобального потепления и похолодания

Основные гипотезы о причинах глобальных изменений климата сводятся к следующим.

Гипотеза 1. Причиной глобального потепления является изменение солнечной активности.

Гипотеза 2. Причина глобального потепления – изменение угла оси вращения Земли и ее орбиты. Здесь речь идет о медленных (сотни тысяч лет) изменениях.

Гипотеза 3. Виновник глобальных климатических изменений – океан. Это очень правдоподобное предположение, т.к. океан в силу своей большой теплоемкости и наличия теплых и холодных течений способен быть как стабилизирующим фактором, так и причиной изменчивости климата в разных масштабах пространства и времени.

Гипотеза 4. Вулканическая активность. При извержениях мощных стратовулканов, когда массы пыли и пепла выбрасываются высоко вверх, рассеиваются в стратосфере и вызывают хорошо известный эффект «ядерной зимы», влияние на климат прослеживается явно.

Гипотеза 5. Взаимодействия между Солнцем и планетами Солнечной системы, приводящие как к возмущению солнечной активности, так и к возмущению элементов орбиты Земли: и то и другое влияет на климат Земли.

Гипотеза 6. Изменение климата может происходить само по себе без каких-либо внешних воздействий и деятельности человека. Эта гипотеза вполне правдоподобна и отражает неизбежность собственных колебаний в системе оболочек Земли (атмосфера, океан, поверхность суши и горных массивов, ледников Арктики и Антарктики).

Гипотеза 7. Всему виной человек. Эта гипотеза самая радикальная. Она связана с недооценкой значения перечисленных выше гипотез, а также с желанием использовать «экологическое сознание» в политических целях.

Экспериментальная информация о климате черпается из следующих источников: исторические летописи и хроники; метеорологические наблюдения; спутниковые измерения площади льдов, растительности, климатических зон и атмосферных процессов; анализ палеонтологических (останки древних животных и растений) и археологических данных; анализ осадочных океанических пород и отложений рек; анализ древних льдов Арктики и Антарктиды (соотношение изотопов 16 O и 18 О); измерение скорости таяния ледников и вечной мерзлоты, интенсивности образования айсбергов; наблюдение за морскими течениями; наблюдение за химическим составом атмосферы и океана; наблюдение за изменениями ареалов (мест обитания) живых организмов; анализ годовых колец деревьев и химического состава тканей растительных организмов.

Климат древних эпох изучает палеоклиматология. Экспериментальные данные используются для построения глобальной климатической модели, но их точность и точность модели не может быть оценена однозначно.

Основные долговременные климатические циклы в течение четвертичного периода (2,6 млн лет) – это эпоха оледенений и межледниковий. Оледенение – это похолодание, разрастание покровных ледников до умеренных широт, понижение уровня океана на 100 м и более. За последние 800 тыс. лет было 8 оледенений. Во время межледниковий бывают также значительные вариации климата (рис. 5). Так, имел место малый ледниковый период – похолодание XIV–XIX вв., а также малый климатический оптимум X–XIII вв. В теплые периоды среднегодовая температура арктических широт поднималась до 7–13 °С, а температура самого холодного месяца января составляла 4–6 °C. На смену теплым периодам рано или поздно приходили похолодания, во время которых льды достигали современных тропических широт.

Так есть ли глобальное потепление? Существующие данные дают основание ряду ученых говорить, что потепление носит локальный характер и связано с Северным полушарием Земли. С другой стороны, по мнению некоторых климатологов, климатическое равновесие настолько хрупко, что наблюдаемое в XX в. потепление уже стало необратимым и закончится полным таянием льдов, по крайней мере, в Северном полушарии. Однако это не подтверждается прошлой климатической историей, поэтому большинство специалистов не столь радикальны в своих суждениях.

Парниковый эффект

Парниковый эффект – это повышение температуры нижних слоев атмосферы по сравнению с температурой верхних сравнительно холодных слоев, которая является эффективной температурой Земли, температурой, которую бы определили наблюдатели из космоса. Атмосфера прозрачна для солнечного излучения в оптическом диапазоне длин волн, поэтому оно беспрепятственно достигает поверхности Земли и нагревает ее. Эффективная средняя температура поверхности Земли составляет около 23 °С. Как и всякое нагретое тело, поверхность Земли излучает электромагнитные волны, причем при такой температуре максимум излучения приходится на инфракрасный диапазон. В этой области длин волн некоторые газы, получившие название парниковых (СО 2 , Н 2 О, СН 4 , и др.), очень хорошо поглощают излучение, что приводит к нагреванию нижних слоев атмосферы, т.е. к парниковому эффекту.

Парниковым газом номер один является водяной пар, его вклад в существующий атмосферный парниковый эффект составляет, по некоторым оценкам, 20,6 °С. На втором месте находится СО 2 , его вклад составляет, по тем же оценкам, около 7,2 °С. Из космоса мы видим излучение сравнительно холодных слоев атмосферы, а атмосфера – это теплоизолирующая оболочка. Разность температур на поверхности Земли и эффективной, видимой из космоса, составляет 30–39 °С. Схема, иллюстрирующая парниковый эффект, представлена на рисунке 6.

Миф о роли антропогенного (2–6 Гт СО 2) фактора в возможном глобальном потеплении состоит из недооценки естественного круговорота СО 2 (190 Гт) и роли других факторов (водяной пар, нелинейная теплопроводность, конвекция и т.д.). Главный поставщик СО 2 в атмосферу – океан. Увеличение содержания СО 2 в атмосфере по сравнению с доиндустриальной эпохой составило 31%, причем не доказано, что это следствие антропогенного влияния. За это время средняя глобальная температура выросла примерно на 0,3–0,9 °С.

Но не только СО 2 участвует в парниковом эффекте (вклад водяного пара примерно в 3 раза выше вклада СО 2), и не только парниковый эффект регулирует температуру в нижних слоях атмосферы. Факторов много, и важны динамика и обратные связи, противодействующие любым изменениям в большой термодинамической системе (принцип Ле-Шателье–Брауна).

Сторонники гипотезы глобального потепления утверждают, что избыток антропогенных парниковых газов нарушает устойчивость климата, приводя к катастрофическим последствиям для человечества. Противники этой гипотезы утверждают, что, согласно геологическим данным, значительное потепление на Земле всегда через некоторое время приводит к росту СО 2 . Кроме того, точность определения средней равновесной глобальной концентрации СО 2 остается под вопросом.

Считается, что за последние 100 лет средняя температура поднялась на 0,3–0,6 °С, но относительно причин этого явления единого мнения нет. Можно ли в сложной динамической и статистической системе отделить влияние человека от естественных факторов? Это главный вопрос.

Влияние потепления на живую природу

Влияние потепления на живую природу весьма разнообразно и может быть оценено по изменениям в фауне и флоре, хотя не все изменения связаны только с климатом. Есть естественный эволюционный ход с возможными скачкообразными переходами. Общая схема воздействия глобальных и региональных потеплений на организмы, их сообщества и в целом на экосистемы представлена на рисунке 7. Отметим, что приводимые ниже данные не всегда могут быть распространены на всю Землю, а касаются только местных экосистем.

Под статическим воздействием потепления понимается действие самой температуры как физической величины, а под динамическим – влияние скорости ее изменений во времени на экологию.

Глобальное потепление ускорило ход очень многих биологических событий. Специалисты изучили изменения, зафиксированные в 1976 и 2005 гг. у более чем 700 видов рыб, птиц, млекопитающих, насекомых, земноводных, планктона и растений. Выяснилось, что более 80% биологических событий – цветение растений, овуляция у млекопитающих, миграция птиц и др. – сегодня начинаются в среднем на 11 дней раньше, чем в 1970-х гг. С каждым десятилетием темп изменений ускоряется. Пока различия возникают независимо друг от друга на разных уровнях пищевой цепи. Причем в нижней части цепи изменения в биологических событиях проявляются сильнее, чем в верхней. Теоретически впоследствии это может оказаться серьезной проблемой. Например, сложно предположить, будут ли хищники в состоянии адаптироваться к изменениям, произошедшим с их добычей.

По данным наблюдений, некоторые виды птиц в Великобритании из-за потепления климата стали откладывать яйца значительно раньше, чем это происходило 40 лет назад. Согласно научной терминологии, эти процессы в жизни пернатых называются фенологическим сдвигом. Из-за климатических изменений в Северной Америке становится все меньше снега, а вместе с ним исчезают и росомахи. Леса вечнозеленой секвойи и другие экосистемы вдоль западного побережья США могут столкнуться с засухой.

Глобальное потепление, по оценкам ученых, может привести к гибели 30% растительного и животного мира. Причем гибель животных будет сопровождаться их ассимиляцией с мигрирующими особями, особенно с юга, а также возрастающим распространением переносчиков различных заболеваний, которые могут серьезно повредить и самому человеку, уничтожая посевы и провоцируя эпидемии.

В последнем отчете Всемирного фонда дикой природы приведен прогноз для России в связи с глобальным потеплением: распространение инфекций (энцефалит и малярия); засухи, которые коснутся всех степных районов; разрушение инфраструктуры, дорог и зданий в связи с таянием вечной мерзлоты.

Ботаники из Швейцарии показали, что реакция флоры умеренных широт на потепление будет зависеть от типа и состояния растительных сообществ. Растения пионерных и нарушенных экосистем будут быстро отвечать на потепление, зрелая экосистема широколиственных лесов более инертна. Это различие связано с преобладанием альтернативных механизмов регуляции сезонных циклов у растений пионерных и зрелых экосистем.

С нашей точки зрения, все предлагаемые прогнозы потепления будут опровергнуты временем, как это уже было, например, в случае прогнозов по уровню воды в Каспийском море или запасам нефти (прогнозы Римского клуба, о которых благополучно забыли). Вообще, далекие линейные экстраполяции в глобальных масштабах или в локальных масштабах, но на долгие времена, давно себя исчерпали. Об этом говорит весь накопленный опыт. В то же время следует сказать, что независимо от природы и длительности настоящего потепления, по крайней мере, в Северном полушарии, его надо учитывать в экологической охранной деятельности. Так, очевидно, что надо спасать леса, реки, экосистемы там, где это возможно, четко понимания, что действительно глобальному потеплению противостоять силами человечества невозможно (рис. 8).

Может ли современная наука ответить на все вопросы?

Нужно иметь в виду, что сложная климатическая машина Земли зависит от многих физико-химических параметров суши и океана, которые тесно связаны с деятельностью Солнца, его гравитационным полем и полем других космических объектов в Солнечной системе и вне ее. Эта система эволюционирует, имеет различные масштабы временных вариаций и определенную инерционность, позволяющую на разных временных и пространственных масштабах наблюдать относительную устойчивость климатических параметров.

В то же время под влиянием внутренних (земных) и внешних причин могут запускаться катастрофические процессы потери относительной устойчивости в периоды межледниковий, последствия которых неприемлемы для жизни человечества на современных обжитых территориях. Вопрос в том, может ли современная наука предсказывать такие катастрофы.

В настоящее время усилиями физиков и математиков построено большое число глобальных климатических моделей, которые часто претендуют на весьма точное описание эволюции климата. Прогресс в построении таких моделей обычно выражается в добавлении новых важных деталей в общую математическую модель, однако узнать, лучше или хуже согласуются прогнозы новых моделей с данными наблюдений, почти невозможно. К тому же теоретики не любят обсуждать вопрос о качестве экспериментальных данных и выборе самих экспериментальных методик. На глобальных картах температур, давлений, скоростей воздушных потоков все выглядит довольно убедительно и правдоподобно, но прогнозы редко бывают точны. Одной из причин является то, что быстродействие современных компьютерных комплексов не позволяет учесть все данные достаточно плотной сетки точек наблюдений на Земле, тем самым выбрасываются сильные локализованные в пространстве динамические эффекты.

Вопрос в том, может ли человечество конкурировать с естественными процессами с помощью пассивных или активных воздействий. Скорее всего, возможности человечества ограничены более или менее точным прогнозом глобальных катастрофических климатических перестроек и пассивными методами борьбы с потерей экологического равновесия в региональных масштабах. Но и это уже требует напряжения всех экономических сил да еще в условиях кризиса.

Романтики, забывая, что денег для осуществления проектов нет, предлагают такие оригинальные способы предотвращения глобального потепления, как выведение новых сортов растений и пород деревьев, листья которых обладают более высоким альбедо, покраска крыш в белый цвет, установка зеркал на околоземной орбите, укрытие ледников от солнечных лучей и т.д. Много усилий тратится на замену традиционных источников энергии, основанных на сжигании углеродного сырья, на нетрадиционные – солнечные батареи, ветряки, приливные электростанции, а также ГЭС, АЭС. В будущем планируется уделять большое внимание улавливанию парниковых газов при производстве электроэнергии и непосредственно из атмосферы путем захоронения растительных организмов, использования хитроумных искусственных деревьев, закачки CO 2 на многокилометровую глубину в океан, где он будет растворяться в водной толще.

Большинство перечисленных способов нейтрализации CO 2 очень дороги. В настоящее время стоимость улавливания 1 т СО 2 составляет приблизительно 100–300 долларов США, что превышает рыночную стоимость 1 т нефти, а если учесть, что при сгорании 1 т нефти образуется приблизительно 3 т CO 2 , то многие способы связывания CO 2 оказываются пока невыполнимыми.

Остается самый главный вопрос: как конкурировать с отлаженной за миллиарды лет космической тепловой машиной, включающей Землю, Солнце, океан, сушу, ледники, атмосферу, биосферу, стратовулканы, и как учесть ее постоянные сбои, к счастью для нас, на больших временных отрезках. Единственным, но и достаточным утешением может служить то, что за последние несколько тысяч лет эта машина не пыталась уничтожить человечество. Полагаясь на ее инерционность, с известной долей оптимизма можно считать, что человечество имеет еще лет 500 для самоусовершенствования.

Заключение

В вопросе о глобальном потеплении дьявол прячется в слове «глобальный». Очень трудно наполнить это слово точным физическим смыслом, если не иметь в виду некий упрощенный подход, когда Земля представляется малым телом с однородной температурой, характеризуемой одним числом. Этот параметр сам по себе ничего не определяет вне контекста сложной модели с большим числом разных эффектов, хотя бы таких, как парниковый эффект, циклонические вихри, холодные и теплые течения в океанах, распределение по глубине многих физически важных параметров. Кроме того, нет однозначной связи между динамикой процессов на Земле и этим средним: совершенно различные глобальные климаты в течение года могут дать одно и то же среднее.

Важно определить, что такое глобальное потепление и является ли оно именно глобальным, если иметь в виду все экспериментальные данные. Изложение причин похолодания и потепления в виде гипотез очень разумно. Казалось бы, так же разумно связывать глобальное потепление и похолодание с состоянием наших главных холодильников (Арктический и Антарктический бассейны) и главных инерционных сфер, прежде всего океана. Но здесь могут быть ловушки, если иметь в виду кратковременные измерения (20–30 лет), т.к. инерционность этих сфер очень велика и именно по этой причине происходят собственные колебания, природа которых очень сложна. Так что, на наш взгляд, вопрос о глобальном потеплении вряд ли может быть решен однозначно на основании всего лишь отдельных наблюдений, относительно которых даже нет единства среди разных групп ученых. Но несомненно, что в последние 20–30 лет в Северном полушарии потепление имеет место.

Что касается самой разницы температур на поверхности Земли и в верхних слоях атмосферы, то здесь все предлагаемые модели совпадают с достаточной точностью. Однако при увеличении концентрации CO 2 старые модели дают значительное усиление парникового эффекта. Недавно предложена модель, учитывающая дополнительно к тепловому излучению конвекцию и теплопроводность. В результате главную роль в парниковом эффекте стал играть водяной пар и «повышение концентрации CO 2 » перестало звучать устрашающе. Правда, специалисты пока не определили своего отношения к этому факту.

Влияние потепления на экологическую обстановку даже в региональном масштабе следует признать давно доказанным. В самом деле, если отвлечься от каких-то смелых экстраполяций в будущее, то обычно приводимые факты по локальным эффектам легко проверяются местными жителями, особенно когда речь идет о теплых зимах или таянии вечной мерзлоты. Кроме того, биосферные эффекты, касающиеся отдельных организмов, наблюдаются всеми нами на бытовом уровне и потому вопросов не вызывают. Более тонкие эффекты действия потепления или похолодания на экосистемы требуют оценок специалистов, особенно в случае глобальной связи региональных экосистем.

О возможностях фундаментальной науки в решении вопроса о глобальном климате говорилось уже много. Даже парниковый эффект пока рассчитывался в сильно упрощенном виде, так что серьезный анализ еще впереди. Глобальные климатические модели вызывают осторожный пессимизм. Дело в том, что математики довольно слабо представляют себе физику даже простых явлений, их больше интересует строгость в математическом смысле. Математическая физика также традиционно смещается в сторону математики и не спешит развивать методологию для таких сложных задач. Математические физики удовлетворены тем, что сильно упрощенная модель дает правдоподобные результаты. Более того, модели постоянно усложняются, что создает впечатление быстрого развития этого направления. Правда, иногда ученые признаются, что модель можно всегда «настроить» так, чтобы получить любой желаемый и удобный для политического манипулирования результат.

Статья подготовлена при поддержке магазина «Солярис». Атмосфера на рабочем месте, важная составляющая продуктивной работы ваших сотрудников. Благоприятные условия для работы предоставляет кондиционер. На сайте, расположенном по адресу www.Solyar.Ru, вы сможете, не отходя от экрана монитора, заказать покупку и установку кондиционеров в Москве , по выгодной цене. Компания «Солярис» имеет широкий ассортимент климатических систем, систем охраны и оргтехники.



Похожие статьи