Последствия глобального потепления климата


О глобальном потеплении сейчас говорится и пишется много. Чуть ли ни каждый день появляются новые гипотезы, опровергаются старые. Нас постоянно пугают, тем, что нас ожидает в будущем (Хорошо запомнился комментарий одного из читателей журнала www.priroda.su «Нас так долго и страшно пугают, что уже и не страшно»). Многие высказывания и статьи откровенно противоречат друг другу, вводя нас в заблуждение. Глобальное потепление для многих уже стало «глобальной путаницей», а некоторые и вовсе потеряли всяческий интерес к проблеме изменения климата. Попробуем систематизировать имеющуюся информацию, создав своего рода мини энциклопедию о глобальном потеплении.

 

1. Что такое глобальное потепление?
2. Способы получения информации о климатических изменениях
3. Факты, свидетельствующие о глобальном потеплении
4. Причины глобального потепления
5. Человек и парниковый эффект
6. Факторы, ускоряющие и замедляющие глобальное потепление
7. Возможные сценарии глобальных климатических изменений
8. Последствия глобального потепления
9. Способы предотвращения глобального потепления


1. Глобальное потепление — процесс постепенного роста средней годовой температуры поверхностного слоя атмосферы Земли и Мирового океана, вследствие всевозможных причин (увеличение концентрации парниковых газов в атмосфере Земли, изменение солнечной или вулканической активности и т.д.). Очень часто в качестве синонима глобального потепления употребляют словосочетание «парниковый эффект», но между этими понятиями есть небольшая разница. Парниковый эффект – это увеличение средней годовой температуры поверхностного слоя атмосферы Земли и Мирового океана вследствие роста в атмосфере Земли концентраций парниковых газов (углекислый газ, метан, водяной пар и т.д.). Эти газы выполняют роль плёнки или стекла теплицы (парника), они свободно пропускают солнечные лучи к поверхности Земли и задерживают тепло, покидающее атмосферу планеты. Более детально этот процесс мы рассмотрим ниже.

Впервые о глобальном потеплении и парниковом эффекте заговорили в 60-ых годах XX века, а на уровне ООН проблему глобального изменения климата впервые озвучили в 1980 году. С тех пор над этой проблемой ломают головы многие учёные, зачастую, взаимно опровергая теории и предположения друг друга.

2. Способы получения информации о климатических изменениях


Существующие технологии позволяют достоверно судить об имеющих место климатических изменениях. Учёные при обосновании своих теорий климатических изменений используют следующие «инструменты»:
— 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 O16 и О18);
— измерение скорости таяния ледников и вечной мерзлоты, интенсивность образования айсбергов;
— наблюдение за морскими течениями Земли;

— 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.

3. Факты, свидетельствующие о глобальном потеплении

Палеонтологические данные свидетельствуют о том, что климат Земли не был постоянным. Тёплые периоды, сменялись холодными ледниковыми. В тёплые периоды среднегодовая температура Арктических широт поднималась до 7 — 13°С, а температура самого холодного месяца января составляла 4-6 градусов, т.е. климатические условия в нашей Арктике мало отличались от климата современного Крыма. На смену тёплым периодам рано или поздно приходили похолодания, во время которых льды достигали современных тропических широт.


Человек был тоже свидетелем ряда климатических изменений. В начале второго тысячелетия (11-13 века) исторические хроники свидетельствуют о том, что большая площадь Гренландии не была покрыта льдами (именно поэтому норвежские мореплаватели её окрестили «зелёной землёй»). Затем климат Земли стал суровей, и Гренландия практически полностью покрылась льдами. В 15-17 века суровые зимы достигли своего апогея. О суровости зим того времени свидетельствуют многие исторические летописи, а также художественные произведения. Так на известной картине голландского художника Ян Ван Гойена «Конькобежцы» (1641) изображено массовое катание на коньках по каналам Амстердама, в настоящее время каналы Голландии уже давным давно не замерзают. В средневековые зимы замерзала даже река Темза в Англии. В 18 веке было отмечено незначительное потепление, которое достигло своего максимума в 1770 году. 19 век снова ознаменовался очередным похолоданием, которое продолжалось вплоть до 1900 года, а с начала 20 века уже началось довольно таки быстрое потепление. Уже к 1940 году в Гренландском море количество льдов сократилось вдвое, в Баренцевом – почти на треть, а в Советском секторе Арктике площадь льдов в сумме сократилась почти на половину (1 млн. км2). В этот период времени даже обычные суда (не ледоколы) спокойно проплывали северным морским путём от западных до восточных окраин страны. Именно тогда было зафиксировано значительное повышение температуры арктических морей, отмечено значительное отступление ледников в Альпах и на Кавказе. Общая площадь льда Кавказа снизилась на 10%, а толщина льда местами уменьшилась на целые 100 метров. Повышение температуры в Гренландии составило 5°С, а на Шпицбергене все 9°С.


В 1940 потепление сменилось кратковременным похолоданием, в скором времени на смену которого, пришло очередное потепление, а с 1979 года начался быстрый рост температуры поверхностного слоя атмосферы Земли, который вызвал очередное ускорение таяния льдов Арктики, Антарктики и повышение зимних температур в умеренных широтах. Так, за последние 50 лет, толщина арктических льдов уменьшилась на 40%, а жители ряда сибирских городов стали для себя отмечать, что крепкие морозы уже давно остались в прошлом. Средняя зимняя температура в Сибири повысилась почти на десять градусов за последние пятьдесят лет. В некоторых областях России безморозный период увеличился на две-три недели. Ареал обитания многих живых организмов сместился к северу вслед за растущими средними зимними температурами, об этих и других последствиях глобального потепления мы поговорим ниже.Особенно наглядно о глобальных изменениях климата свидетельствуют старые фотографии ледников (все фото сделаны в одном и том же месяце).


В целом за последние сто лет средняя температура поверхностного слоя атмосферы повысилась на 0,3–0,8°С, площадь снежного покрова в северном полушарии снизилась на 8%, а уровень Мирового океана поднялся в среднем на 10–20 сантиметров. Эти факты вызывают определённую озабоченность. Остановится ли глобальное потепление или дальнейший рост среднегодовой температуры на Земле продолжится, ответ на этот вопрос появится только тогда, когда будут точно установлены причины происходящих климатических изменений.

4. Причины глобального потепления

До сих пор учёные со 100% уверенностью не могут сказать, что вызывает климатические изменения. В качестве причин глобального потепления выдвигается множество теорий и предположений. Перечислим основные, заслуживающие внимания, гипотезы. С остальными гипотезами Вы можете ознакомится на нашем форуме. Там же Вы можете поделиться своим видением проблемы глобального потепления.

Гипотеза 1- Причиной глобального потепления является изменение солнечной активности
Все происходящие климатические процессы на планете зависят от активности нашего светила – Солнца. Поэтому даже самые малые изменения активности Солнца непременно сказываются на погоде и климате Земли. Выделяют 11-летние, 22-летние, а также 80-90 летние (Глайсберга) циклы солнечной активности.
Вполне вероятно, что наблюдаемое глобальное потепление связано с очередным ростом солнечной активности, которая в будущем может снова пойти на убыль.


Гипотеза 2 — Причина глобального потепление – изменение угла оси вращения Земли и её орбиты
Югославский астроном Миланкович предположил, что циклические изменения климата во многом связаны с изменением орбиты вращения Земли вокруг Солнца, а также изменением угла наклона оси вращения Земли, по отношению к Солнцу. Подобные орбитальные изменения положения и движения планеты вызывают изменение радиационного баланса Земли, а значит и её климата. Миланкович, руководствуясь своей теорией, вполне точно рассчитал времена и протяжённость ледниковых периодов в прошлом нашей планеты. Климатические изменения, вызванные изменением орбиты Земли, происходят обычно в течение десятков, а то и сотен тысяч лет. Наблюдаемое же в настоящий момент времени относительно быстрое изменение климата, по-видимому, происходит в результате действия ещё каких-то факторов.

Гипотеза 3 – Виновник глобальных климатических изменений – океан
Мировой океан – огромный инерционный аккумулятор солнечной энергии. Он во многом определяет направление и скорость движения тёплых океанических, а также воздушных масс на Земле, которые в сильной степени влияют на климат планеты. В настоящий момент времени мало изучена природа циркуляции тепла в водной толщи океана. Так известно, что средняя температура вод океана составляет 3,5°С, а поверхности суши 15°С, поэтому интенсивность теплообмена между толщей океана и приземным слоем атмосферы может приводить к значительным климатическим изменениям. Кроме того, в водах океана растворено большое количество СО2 (около 140 трлн. тонн, что в 60 раз больше, чем в атмосфере) и ряда других парниковых газов, в результате определённых природных процессов эти газы могут поступать в атмосферу, существенным образом оказывая влияние на климат Земли.


Гипотеза 4 – Вулканическая активность
Вулканическая активность является источником поступления в атмосферу Земли аэрозолей серной кислоты и большого количества углекислого газа, что также может значительным образом сказаться на климате Земли. Крупные извержения первоначально сопровождаются похолоданием вследствие поступления в атмосферу Земли аэрозолей серной кислоты и частиц сажи. Впоследствии, поступивший в ходе извержения CO2 вызывает рост среднегодовой температуры на Земле. Последующее долговременное снижение вулканической активности способствует увеличению прозрачности атмосферы, а значит и повышению температуры на планете.

Гипотеза 5 – Неизвестные взаимодействия между Солнцем и планетами Солнечной системы
В словосочетании «Солнечная система» не зря упоминается слово «система», а в любой системе, как известно, присутствуют связи между её компонентами. Поэтому не исключено, что взаимное положение планет и Солнца может влиять на распределение и силу гравитационных полей, солнечной энергии, а также других видов энергии. Все связи и взаимодействия между Солнцем, планетами и Землёй пока ещё не изучены и не исключено, что они оказывают значительное влияние на процессы, происходящие в атмосфере и гидросфере Земли.


Гипотеза 6 – Изменение климата может происходить само по себе без каких-либо внешних воздействий и деятельности человека
Планета Земля настолько большая и сложная система с огромным количеством структурных элементов, что её глобальные климатические характеристики могут ощутимо изменяться без всяких изменений солнечной активности и химического состава атмосферы. Различные математические модели показывают, что на протяжении века, колебания температуры приземного слоя воздуха (флуктуации) могут достигать 0,4°С. В качестве сравнения можно привести температуру тела здорового человека, которая варьирует течение дня и даже часа.

Гипотеза 7 – Всему виной человек
Самая популярная на сегодняшний день гипотеза. Высокая скорость климатических изменений, происходящих в последние десятилетия, действительно может быть объяснима всё возрастающей интенсификацией антропогенной деятельности, которая оказывает заметное влияние на химический состав атмосферы нашей планеты в сторону увеличения содержания в ней парниковых газов. Действительно повышение средней температуры воздуха нижних слоёв атмосферы Земли на 0,8°С за последние 100 лет – слишком высокая скорость для естественных процессов, ранее в истории Земли такие изменения происходили в течение тысячелетий. Последние десятилетия добавили ещё большей весомости этому аргументу, так как изменения средней температуры воздуха происходили еще большими темпами — 0,3-0,4°С за последние 15 лет!


Вполне вероятно, что имеющее место в настоящее время глобальное потепление результат действия многих факторов. С остальными гипотезами, происходящего глобального потепления Вы можете ознакомиться здесь.

5.Человек и Парниковый эффект

Приверженцы последней гипотезы, отводят ключевую роль в глобальном потеплении человеку, который кардинальным образом меняет состав атмосферы, способствуя росту парникового эффекта атмосферы Земли.

Парниковый эффект в атмосфере нашей планеты вызван тем, что поток энергии в инфракрасном диапазоне спектра, поднимающийся от поверхности Земли, поглощается молекулами газов атмосферы, и излучается обратно в разные стороны, в результате половина поглощенной молекулами парниковых газов энергии возвращается обратно к поверхности Земли, вызывая её разогрев. Следует отметить, что парниковый эффект – это естественное атмосферное явление. Если бы на Земле вообще не было парникового эффекта, то средняя температура на нашей планеты была бы около -21°С, а так, благодаря парниковым газам, она составляет +14°С. Поэтому, чисто теоретически, деятельность человека, сопряжённая с выбросом парниковых газов в атмосферу Земли, должна приводить к дальнейшему разогреву планеты.


Познакомимся подробнее с парниковыми газами, способными потенциально вызвать глобальное потепление. Парниковым газом номер один является водяной пар, его вклад в существующий атмосферный парниковый эффект составляет 20,6 °С. На втором месте находится СО2, его вклад составляет около 7,2°С. Рост содержания в атмосфере Земли углекислого газа сейчас вызывает наибольшую озабоченность, так как растущее активное использование углеводородов человечеством продолжится и в ближайшем будущем. За последние два с половиной века (с начала индустриальной эры) содержание СО2 в атмосфере уже выросло приблизительно на 30%.

На третьем месте нашего «парникового рейтинга» находится озон, его вклад в общее глобальное потепление составляет 2,4 °С. В отличие от других парниковых газов, деятельность человека наоборот вызывает уменьшение содержания озона в атмосфере Земли. Далее следует закись азота, её вклад в парниковый эффект оценивается в 1,4°С. Содержание закиси азота в атмосфере планеты имеет тенденцию к росту, за последние два с половиной века концентрация этого парникового газа в атмосфере выросла на 17%. Большое количество закиси азота поступает в атмосферу Земли в результате сжигания различных отходов. Список основных парниковых газов завершает метан, его вклад в суммарный парниковый эффект составляет 0,8°С. Содержание метана в атмосфере растёт очень быстро, за два с половиной столетия этот рост составил 150%. Основными источниками метана в атмосфере Земли являются разлагающиеся отходы, крупный рогатый скот, а также распад природных соединений, содержащих в своём составе метан. Особое опасение вызывает то, что способность поглощать инфракрасное излучение на единицу массы у метана в 21 раз выше, чем у углекислого газа.

Наибольшая роль в имеющем место глобальном потеплении отводиться водяному пару и углекислому газу. На их долю приходится более 95% всего парникового эффекта. Именно благодаря этим двум газообразным веществам происходит разогрев атмосферы Земли на 33°С. Антропогенная деятельность оказывает наибольшее влияние на рост в атмосфере Земли концентрации углекислого газа, а содержание водяного пара в атмосфере растёт вслед за температурой на планете, вследствие увеличения испаряемости. Общий техногенный выброс СО2 в атмосферу Земли составляет 1.8 млрд. т/год, общее количество углекислого газа, которое связывает растительность Земли в результате фотосинтеза составляет 43 млрд. т/год, но почти всё это количество углерода в результате дыхания растений, пожаров, процессов разложения снова оказывается в атмосфере планеты и только 45 млн.т/год углерода оказывается депонированной в тканях растений, болотах суши и глубинах океана. Эти цифры показывают, что деятельность человека потенциально может являться ощутимой силой, влияющей на климат Земли.

6. Факторы, ускоряющие и замедляющие глобальное потепление

Планета Земля настолько сложная система, что существует множество факторов, которые прямо или косвенно влияют на климат планеты, ускоряя или замедляя глобальное потепление.

Факторы, ускоряющие глобальное потепление:
+ эмиссия CO2, метана, закиси азота в результате техногенной деятельности человека;
+ разложение, вследствие повышения температуры, геохимических источников карбонатов с выделением СО2. В земной коре содержится в связанном состоянии углекислого газа в 50000 раз больше, чем в атмосфере;
+ увеличение содержания в атмосфере Земли водяного пара, вследствие роста температуры, а значит и испаряемости воды океанов;
+ выделение CO2 Мировым океаном вследствие его нагревания (растворимость газов при повышении температуры воды падает). С ростом температуры воды на каждый градус растворимость в ней CO2 падает на 3%. В Мировом океане содержится в 60 раз больше CO2, чем в атмосфере Земли (140 триллионов тонн);
+ уменьшение альбедо Земли (отражающей способности поверхности планеты), вследствие таяния ледников, смены климатических зон и растительности. Морская гладь отражает значительно меньше солнечных лучей, чем полярные ледники и снега планеты, горы лишённые ледников, также обладаю меньшим альбедо, продвигающая на север древесная растительность обладает меньшим альбедо, чем растения тундр. За последние пять лет альбедо Земли уже уменьшилось на 2,5%;
+ выделение метана при таянии вечной мерзлоты;
+ разложение метангидратов – кристаллических льдистых соединений воды и метана, содержащихся в приполярных областях Земли.

Факторы, замедляющие глобальное потепление:
— глобальное потепление вызывает замедление скорости океанических течений, замедление тёплого течения Гольфстрим вызовет снижение температуры в Арктике;
— с увеличением температуры на Земле растёт испаряемость, а значит и облачность, которая является определённого рода преградой на пути солнечных лучей. Площадь облачности растет приблизительно на 0,4% на каждый градус потепления;
— с ростом испаряемости увеличивается количество выпадающих осадков, что способствует заболачиванию земель, а болота, как известно, являются одними из главных депо CO2;
— увеличение температуры, будет способствовать расширению площади тёплых морей, а значит и расширению ареала моллюсков и коралловых рифов, эти организмы принимают активное участие в депонировании CO2, который идёт на постройку раковин;
— увеличение концентрации CO2 в атмосфере стимулирует рост и развитие растений, которые являются активными акцепторами (потребителями) этого парникового газа.

7. Возможные сценарии глобальных климатических изменений

Глобальные климатические изменения очень сложны, поэтому современная наука не может дать однозначного ответа, что же нас ожидает в ближайшем будущем. Существует множество сценариев развития ситуации.

Сценарий 1 – глобальное потепление будет происходить постепенно
Земля очень большая и сложная система, состоящая из большого количества связанных между собой структурных компонентов. На планете есть подвижная атмосфера, движение воздушных масс которой распределяет тепловую энергию по широтам планеты, на Земле есть огромный аккумулятор тепла и газов – Мировой океан (океан накапливает в 1000 раз больше тепла, чем атмосфера) Изменения в такой сложной системе не могут происходить быстро. Пройдут столетия и тысячелетия, прежде чем можно будет судить об сколько-нибудь ощутимом изменении климата.

Сценарий 2 – глобальное потепление будет происходить относительно быстро
Самый «популярный» в настоящее время сценарий. По различным оценкам за последние сто лет средняя температура на нашей планете увеличилась на 0,5-1°С, концентрация — СО2 возросла на 20-24 %, а метана на 100%. В будущем эти процессы получат дальнейшее продолжение и к концу XXI века средняя температура поверхности Земли может увеличиться от 1,1 до 6,4°С, по сравнению с 1990 годом (по прогнозам IPCC от 1,4 до 5,8°С). Дальнейшее таяние Арктических и Антарктических льдов может ускорить процессы глобального потепления из-за изменения альбедо планеты. По утверждению некоторых учёных, только ледяные шапки планеты за счёт отражения солнечного излучения охлаждают нашу Землю на 2°С, а покрывающий поверхность океана лёд существенно замедляет процессы теплообмена между относительно теплыми океаническим водами и более холодным поверхностным слоем атмосферы. Кроме того, над ледяными шапками практически нет главного парникового газа – водяного пара, так как он выморожен.
Глобальное потепление будет сопровождаться подъёмом уровня мирового океана. С 1995 по 2005 год уровень Мирового океана уже поднялся на 4 см, вместо прогнозируемых 2-ух см. Если уровень Мирового океана в дальнейшем будет подниматься с такой же скоростью, то к концу XXI века суммарный подъём его уровня составит 30 — 50 см, что вызовет частичное затопление многих прибрежных территорий, особенно многонаселённого побережья Азии. Следует помнить, что около 100 миллионов человек на Земле живёт на высоте меньше 88 сантиметров над уровнем моря.
Кроме повышения уровня Мирового океана глобальное потепление влияет на силу ветров и распределение осадков на планете. В результате на планете вырастет частота и масштабы различных природных катаклизмов (штормы, ураганы, засухи, наводнения).
В настоящее время от засухи страдает 2% всей суши, по прогнозам некоторых учёных к 2050 году засухой будет охвачено до 10% всех земель материков. Кроме того, изменится распределение количества осадков по сезонам.
В Северной Европе и на западе США увеличится количество осадков и частота штормов, ураганы будут бушевать в 2-а раза чаще, чем в XX веке. Климат Центральной Европы станет переменчивым, в сердце Европы зимы станут теплее, а лето дождливее. Восточную и Южную Европу, включая Средиземноморье, ждёт засуха и жара.

Сценарий 3 – Глобальное потепление в некоторых частях Земли сменится кратковременным похолоданием
Известно, что одним из факторов возникновения океанических течений является градиент (разница) температур между арктическими и тропическими водами. Таяние полярных льдов способствует повышению температуры Арктических вод, а значит, вызывает уменьшение температурной разницы между тропическими и арктическими водами, что неминуемо, в будущем приведёт к замедлению течений.
Одним из самых известных тёплых течений является Гольфстрим, благодаря которому во многих странах Северной Европы среднегодовая температура на 10 градусов выше, чем в других аналогичных климатических зонах Земли. Понятно, что остановка этого океанического конвейера тепла очень сильно повлияет на климат Земли. Уже сейчас течение Гольфстрим, стало слабее на 30% по сравнению с 1957 годом. Математическое моделирование показало, чтобы полностью остановить Гольфстрим достаточно будет повышения температуры на 2-2,5 градуса. В настоящее время температура Северной Атлантики уже прогрелась на 0,2 градуса по сравнению с 70-ми годами. В случае остановки Гольфстрима среднегодовая температура в Европе к 2010 году понизится на 1 градус, а после 2010 года дальнейший рост среднегодовой температуры продолжится. Другие математические модели «сулят» более сильное похолодание Европе.
Согласно этим математическим расчётам полная остановка Гольфстрима произойдёт через 20 лет, в результате чего климат Северной Европы, Ирландии, Исландии и Великобритании может стать холоднее настоящего на 4-6 градусов, усилятся дожди и участятся шторма. Похолодание затронет также и Нидерланды, Бельгию, Скандинавию и север европейской части России. После 2020-2030 года потепление в Европе возобновится по сценарию №2.

Сценарий 4 – Глобальное потепление сменится глобальным похолоданием
Остановка Гольфстрима и других океанических вызовет глобальное похолодание на Земле и наступление очередного ледникового периода.

Сценарий 5 — Парниковая катастрофа
Парниковая катастрофа — самый «неприятный» сценарий развития процессов глобального потепления. Автором теории является наш учёный Карнаухов, суть её в следующем. Рост среднегодовой температуры на Земле, вследствие увеличения в атмосфере Земли содержания антропогенного CO2, вызовет переход в атмосферу растворённого в океане CO2, а также спровоцирует разложение осадочных карбонатных пород с дополнительным выделением углекислого газа, который, в свою очередь, поднимет температуру на Земле ещё выше, что повлечёт за собой дальнейшее разложение карбонатов, лежащих в более глубоких слоях земной коры (в океане содержится углекислого газа в 60 раз больше, чем в атмосфере, а в земной коре почти в 50 000 раз больше). Ледники будут интенсивно таять, уменьшая альбедо Земли. Такое быстрое повышение температуры будет способствовать интенсивному поступлению метана из тающей вечной мерзлоты, а повышение температуры до 1,4–5,8°С к концу столетия будет способствовать разложению метангидратов (льдистых соединений воды и метана), сосредоточенных преимущественно в холодных местах Земли. Если учесть, что метан, является в 21 раз более сильным парниковым газом, чем CO2 рост температуры на Земле будет катастрофическим. Чтобы лучше представить, что будет с Землёй лучше всего обратить внимание на нашего соседа по солнечной системе – планету Венера. При таких же параметрах атмосферы, как на Земле, температура на Венере должна быть выше Земной всего на 60°С (Венера ближе Земли к Солнцу) т.е. быть в районе 75°С, в реальности же температура на Венере почти 500°С. Большинство карбонатных и метано-содержащих соединений на Венере давным давно были разрушены с выделением углекислого газа и метана. В настоящее время атмосфера Венеры состоит на 98% из СО2, что приводит к увеличению температуры планеты почти на 400°С
Если глобальное потепление пойдёт по такому же сценарию, как на Венере, то температура приземных слоев атмосферы на Земле может достигнуть 150 градусов. Повышение температуры Земли даже на 50°С поставит крест, на человеческой цивилизации, а увеличение температуры на 150°С вызовет гибель почти всех живых организмов планеты.

По оптимистическому сценарию Карнаухова, если количество, поступающего в атмосферу CO2, останется на прежнем уровне, то температура 50°С, на Земле установится через 300 лет, а 150°С через 6000 лет. К сожалению, прогресс не остановить, с каждым годом объёмы выбросов CO2 только растут. По реалистическому сценарию, согласно которому выброс CO2 будет расти с такой же скоростью, удваиваясь каждые 50 лет, температура 502 на Земле уже установится через 100 лет, а 150°С через 300 лет.

8. Последствия глобального потепления

Увеличение средней годовой температуры поверхностного слоя атмосферы будет сильнее ощущаться над материками, чем над океанами, что в будущем вызовет коренную перестройку природных зон материков. Смещение рада зон в Арктические и Антарктические широты отмечается уже сейчас.

Зона вечной мерзлоты уже сместилась к северу на сотни километров. Некоторые учёные утверждают, что вследствие быстрого таяния вечной мерзлоты и повышения уровня Мирового океана, в последние годы Ледовитый океан наступает на сушу со средней скоростью 3-6 метров за лето, а на арктических островах и мысах высокольдистые породы разрушаются и поглощаются морем в теплый период года со скоростью до 20-30 метров. Исчезают полностью целые арктические острова; так уже в 21 веке исчезнем остров Муостах вблизи устья реки Лены.

При дальнейшем увеличении среднегодовой температуры приземного слоя атмосферы, тундра может практически полностью исчезнуть на Европейской части России и сохранится только лишь на арктическом побережье Сибири.

Зона тайги сместиться к северу на 500-600 километров и сократиться по площади почти на треть, площадь лиственных лесов увеличится в 3-5 раз, и если будет позволять увлажнение, пояс лиственных лесов будет простираться непрерывной полосой от Балтики до Тихого океана.

Лесостепи и степи также продвинутся на север и покроют Смоленскую, Калужскую, Тульскую, Рязанскую области, вплотную подступив к южным границам Московской и Владимирской областям.

Глобальное потепление затронет и места обитания животных. Смена ареалов обитания живых организмов уже отмечается во многих уголках Земного шара. В Гренландии уже стал гнездиться сизоголовый дрозд, в субарктической Исландии появились скворцы и ласточки, в Британии появилась белая цапля. Особенно сильно заметно потепление арктических океанических вод. Теперь многие промысловые рыбы встречаются там, где их раньше не было. В водах Гренландии появилась треска и сельдь в количестве достаточном для осуществления их промышленного лова, в водах Великобритании – обитатели южных широт: красная форель, большеголовая черепаха, в дальневосточном заливе Петра Великого – тихоокеанская сардина, а в Охотском море появилась скумбрия и сайра. Ареал бурого медведя в Северной Америке уже продвинулся на север до такой степени, что стали появляться гибриды белых и бурых медведей, а в южной части своего ареала бурые медведи и вовсе перестали впадать в спячку.

Повышение температуры создаёт благоприятные условия для развития болезней, чему способствуют не только высокая температура и влажность, но и расширение ареала обитания ряда животных — переносчиков болезней. К середине 21 века ожидается, что заболеваемость малярией вырастет на 60%. Усиленное развитие микрофлоры и нехватка чистой питьевой воды будет способствовать росту инфекционных кишечных заболеваний. Быстрое размножение микроорганизмов в воздухе может увеличить заболеваемость астмой, аллергией и различными респираторными болезнями.

Благодаря глобальным климатическим изменениям ближайшие пол века могут оказаться последними в жизни многих видов живых организмов. Уже сейчас белые медведи, моржи и тюлени лишаются важного компонента их среды обитания – арктического льда.

Глобальное потепление для нашей страны влечёт за собой как плюсы, так и минусы. Зимы станут менее суровыми, земли с пригодным для земледелия климатом продвинутся дальше на север (в Европейской части России до Белого и Карского морей, в Сибири до Северного полярного круга), во многих районах страны станет возможным выращивание более южных культур и раннее созревание прежних. Ожидается, что к 2060 году средняя температура в России достигнет 0 градуса по Цельсию, сейчас она пока составляет в –5,3°С.

Не предсказуемые последствия повлечёт за собой таяние вечной мерзлоты, как известно вечная мерзлота покрывает 2/3 площади России и 1/4 площади всего Северного полушария. На вечной мерзлоте Российской Федерации стоит множество городов, проложено тысячи километров трубопроводов, а также автомобильных и железных дорог (80% БАМа проходит по вечной мерзлоте). Таяние мерзлоты может сопровождаться значительными разрушениями. Большие территории могут стать не пригодными для жизни человека. Некоторые учёные высказывают опасение, что Сибирь может вообще оказаться отрезанной от Европейской части России и стать объектом притязаний других стран.

Другие страны мира тоже ждут кардинальные перемены. В целом, согласно большинству моделей, зимой ожидается рост осадков в высоких широтах (выше 50° северной и южной широты), а также и в умеренных широтах. В южных широтах наоборот ожидается снижение количества выпадающих осадков (до 20%), особенно, в летний период. Страны Южной Европы, промышляющие туризмом, ожидают большие экономические потери. Летняя засушливая жара и зимние ливневые дожди поубавят «пыл» у желающих отдохнуть в Италии, Греции, Испании и Франции. Для многих других стран, живущих за счёт туристов, тоже наступят далеко не лучшие времена. Любителей покататься на горных лыжах в Альпах ждёт разочарование, со снегом в горах будет «напряжёнка». Во многих странах мира условия жизни значительно ухудшаться. По оценкам ООН, к середине XXI века в мире будет насчитываться до 200 миллионов климатических беженцев.

9. Способы предотвращения глобального потепления

Есть мнение, что человек в будущем попытается взять климат Земли под свой контроль, насколько это будет успешно, покажет время. Если человечеству это не удастся, и он не изменит свой образ жизни, то вид Homo sapiens ожидает участь динозавров.

Уже сейчас передовые умы размышляют над тем, как нивелировать процессы глобального потепления. Предлагаются 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 от солнечных лучей ледников и т.д. Много усилий тратится на замену традиционных видов энергии, основанной на сжигании углеродного сырья, на не традиционные, такие как производство солнечных батарей, ветряков, строительство ПЭС (приливных электростанций), ГЭС, АЭС. Предлагаются оригинальные не традиционные способы получения энергии такие, как использование тепла человеческих тел для обогрева помещений, использование солнечного света для предотвращения появления гололёда на дорогах, а также ряд других. Энергетический голод и страх перед угрожающим глобальным потеплением творит чудеса с человеческим мозгом. Новые и оригинальные идеи рождаются, чуть ли не каждый день.

Не малое внимание уделяется рациональному использованию энергоресурсов.
Для уменьшения выбросов CO2 в атмосферу, улучшается КПД двигателей, выпускаются гибридные автомобили.

В будущем планируется уделять большое внимание улавливанию парниковых газов при производстве электроэнергии, а также непосредственно из атмосферы путём захоронения растительных организмов, использования хитроумных искусственных деревьев, закачки углекислого газа на многокилометровую глубину океана, где он будет растворяться в водной толще. Большинство перечисленных способов «нейтрализации» CO2 очень дороги. В настоящее время стоимость улавливания одной тонны СО2 составляет приблизительно 100-300 долларов, что превышает рыночную стоимость тонны нефти, а если учесть, что при сгорании одной тонны приблизительно образуется три тонны CO2, то многие способы связывания углекислого газа оказываются пока не актуальными. Предлагавшиеся ранее способы депонирования углерода с помощью высадки деревьев признаются несостоятельными в связи с тем, бОльшая часть углерода в результате лесных пожаров и разложения органики поступает обратно в атмосферу.

Особое внимание уделяется разработке законодательных нормативов, направленных на снижение выброса парниковых газов. В настоящее время многими странами мира были приняты Рамочная конвенция ООН об изменении климата (1992) и Киотский протокол (1999). Последний не был ратифицирован рядом стран, на которые приходится львиная доля выброса CO2. Так на долю США приходится около 40% от всех выбросов (в последнее время появилась информация, что Китай обогнал США по объёмам выброса CO2). К сожалению, пока человек во главу угла будет ставить собственное благосостояние, прогресса в решении вопросов глобального потепления не предвидится.

А.В. Егошин

Источник: www.priroda.su

Разногласия и пути их решения

«Должны» заменили на «следовало бы»

На этапе обсуждения договора Россия выступала за то, чтобы соглашение носило юридически обязывающий характер для всех стран. Против этого выступали США. Как заявил неназванный дипломат, слова которого приводит агентство Associated Press, американская делегация настояла на том, чтобы в итоговом документе в разделе о показателях по сокращению выбросов в атмосферу слово «должны» было заменено на «следовало бы».

Такая структура договора позволяет обойтись без ратификации документа в Конгрессе США, который настроен крайне скептично в отношении экологической политики Обамы.

Конкретных обязательств нет

Другим предложением РФ было разделение ответственности за выбросы между всеми странами. Однако против этого выступили развивающиеся страны. По их мнению, большая часть нагрузки должна ложиться на развитые государства, которые долгое время являлись основными источниками выбросов. Между тем, сейчас в первую пятерку «загрязнителей» планеты, наряду с США и ЕС, входят Китай и Индия, которые считаются развивающимися странами. Россия находится на пятом месте по уровню выбросов СО2.

Как отметил французский эколог Николя Юло, в ходе конференции некоторые страны, такие как Саудовская Аравия, «приложили все усилия, чтобы максимально ослабить соглашение и вычеркнуть из него неудобные формулировки касательно сокращения выбросов и перехода к новым источникам энергии вместо традиционных углеводородов».

В результате в тексте документа отсутствуют какие-либо конкретные обязательства государств по снижению выбросов парниковых газов: предполагается, что каждая из стран будет самостоятельно определять свою политику в этой сфере.

Данный подход обусловлен тем, что среди стран — участников конференции — государства с разными возможностями, что не позволяет предъявлять им единые требования.

США «за все платить не собираются»

Еще одним пунктом, по которому страны долго не могли прийти к соглашению, стал вопрос финансирования. Несмотря на принятое решение продолжать выделять средства в Зеленый фонд, в Парижском договоре отсутствуют четко прописанные механизмы распределения средств и обязательств развитых стран.

В начале саммита президент Барак Обама признал, что Соединенные Штаты как один из главных «загрязнителей» планеты должны нести ответственность за сохранение окружающей среды для будущих поколений. Однако в кулуарах встречи члены делегации США четко дали понять, что «за все платить не собираются» и что они рассчитывают на активную финансовую поддержку других стран, таких как богатые нефтяные монархии Персидского залива.

Источник: tass.ru

Парниковый эффект

Основной причиной, которая приводит к росту средней температуры планеты, можно назвать индустриализацию. Рост интенсивности производства, количества заводов, автомобилей, населения планеты влияет на объем выделяемых в атмосферу парниковых газов. Это метан, водяные пары, оксид азота, углекислый газ и другие. В результуте их накопления повышается плотность нижних слоев атмосферы. Парниковые газы пропускают через себя солнечную энергию, которая нагревает Землю, но тепло, которое отдает уже сама Земля, эти газы задерживают, не выпуская в космос.  Этот процесс называется парниковым эффектом. Впервые он был обнаружен и описан в первой половине XIX века.

Парниковый эффект считается основной причиной глобального потепления, поскольку парниковые газы в той или иной форме выделяет практически любое производство. Больше всего выбросов приходится на углекислый газ, он выделяется в результате сгорания нефтепродуктов, угля, природного газа. Транспорт выделяет выхлопные газы. Большое количество выбросов попадает в атмосферу после обычного сжигания мусора.

Еще одним фактором увеличения парникового эффекта является вырубка лесов и лесные пожары. Все это сокращает количество растений, которые выделяют кислород, снижающий плотность парниковых газов в атмосфере.

Парниковые газы выделяют не только промышленные предприятия, но и сельскохозяйственные. Например, фермы крупного рогатого скота. Обычные коровники являются поставщиками еще одного парникового газа – метана. Это связано с тем, что жвачный скот поглощает огромное количество растений в день и пререваривая его вырабатывают газы. Это называется «метеоризмом жвачных животных». Метан в доле парниковых газов занимает меньше 25%, однако влияет сильнее, нежели углекислый газ.

Еще одним антропогенным фактором роста средней температуры Земли является большое количество мелких частиц пыли и сажи. Они, находясь в атмосфере, впитывают солнечную энергию, нагревая воздух и мешая прогреванию поверхности планеты. В случае выпадение они передают накопленную в себе температуру земле. Так, например, негативное влияние этот эффект оказывает на снега Антарктиды. Теплые частицы пыли и сажи при выпадении нагревают снега и приводят к таянию.

Источник: ecologynow.ru

Содержание CO2 в прошлом

800 тысяч лет, до начала индустриально-промышленной эпохи, содержание диоксида углерода в воздухе регулировалась происходящими на поверхности и в океане геологическими процессами и производящими фотосинтез организмами. В среднем концентрация колебалась от 150 ppm до 300 ppm (частиц на миллион). Колебание зависело от определенных временных периодов на планете, в том числе и ледниковых.

Земля ведёт подробный дневник, записанный в прошлогоднем снеге. Учёные-климатологии берут на исследования керны — образцы льда из ледников Гренландии и Антарктики, в которых сохранился древний воздух. Анализируя его, можно вести непрерывную запись состояния земной атмосферы за последние 800 тысяч лет.

За всё это время содержание углекислого газа в воздухе никогда не превышало 3 сотых процента. Одним из первых, кто нашёл способ точного измерения концентрации диоксида углерода в атмосфере, был океанограф по имени Чарльз Дэвид Киллинг. Свое открытие он совершил в 1958 году. Благодаря этому открытию мы знаем, что Земля наша дышит, но очень медленно. На один вдох требуется целый год. Большая часть земной жизни находится в её лесах. А основная масса лесов располагается в Северном полушарии.

Когда на север приходит весна, леса вдыхают углекислый газ из воздуха и вырастают, делая земли зелеными. Содержание CO2 в атмосфере падает. Когда приходит осень, деревья сбрасывают листья, которые разлагаются и выдыхают двуокись углерода обратно в атмосферу. Когда на север приходит осень, то же самое происходит и в Южном полушарии. Но большую часть Южного полушария занимает океан, так что именно леса севера контролируют ежегодные изменения глобального уровня углекислоты.

Процесс дыхания нашей планеты происходит подобным образом десятки миллионов лет. Казалось бы, что никто не сможет нарушить глобальное равновесие экосистемы на нашей планете. Но на Земле уже существовал и развивался человек.

Повышение CO2 в атмосфере

Зарождение цивилизаций
В 14000 году до нашей эры сельское хозяйство заложило основу оседлой жизни и появлению постоянных поселений. Это был период становления древнейших цивилизаций, таких как Шумерская, на территории современного Ирака. Чтобы выращивать урожай, люди начали вырубать леса еще в древности, используя освобожденные места для засева культурами. Древесина использовалась и используется повсеместно как: строительный материал, инструмент, топливо.

Добыча угляУже в 1750 году Западная Европа начинает использовать механизмы, работающие на сжигании каменного угля. В течение нескольких десятилетий, новые методы химического производства, паровые котлы и станки полностью заменили ручной труд. С этого момента установилась тесная взаимосвязь между загрязнением, выбросами углекислого газа и деятельностью человека.

Тяговое транспортное средствоВ 1781 году был запатентован первый паровой двигатель. Это стало важным шагом в промышленной революции и позволило ввести в эксплуатацию тяговые, транспортные средства и железнодорожные локомотивы. Что привело к увеличению добычи и использования каменного угля. Не стоит забывать и об увеличении населения и его потребностях. Оно составляло на тот момент 800 миллионов человек. До 1 миллиарда оставалось примерно 17 лет.

Добыча нефтиВ 1850-х нефть использовали в качестве топлива и сырья в различных промышленных производствах. Это «новое золото» используется повсеместно национальными и международными компаниями.

К концу 19-го столетия, на нефтяной сектор приходилось около 1/3 глобальных выбросов углекислого газа.

Пассажирские автомобилиВ 1908 году на рынок выходит автомобиль Ford, что дает начало массовому производству в автомобилестроении. Население Земли в это время перевалило за 1 миллиард 650 миллионов человек.

В настоящее время более миллиарда человек имеют собственный автомобиль.

Посадка на самолетУже в 1950 происходит бум гражданской авиации, и люди повсеместно начинают пользоваться услугами авиаперевозчиков. А население планеты в этот год достигло числа в 2,5 миллиарда человек. Спустя 8 лет Дэвид Киллинг обнаружил беспрецедентный в истории человечества резкий рост общего уровня CO2, который с тех пор только усиливался. По сравнению с содержанием этого газа во времена становления земледелия и цивилизаций, отрыв был шокирующим. 3 миллиона лет ничего подобного на земле не происходило.

Последствия глобального потепления климатаСейчас, в 2000-е годы, более половины населения Земли проживает в городах и потребляет приблизительно 70 процентов первичной энергии произведенной человеком. Население земли приближается к отметке в 8 миллиардов человек.

Обобщая все факторы, влияющие на избыток углекислого газа в атмосфере, можно сказать, что с ростом и развитием человечества и улучшением его комфортного существования растет содержание диоксида углерода в воздухе.

По состоянию на 2018 год основными источниками углекислого газа являются:

  • Сжигание угля;
  • Сжигание нефти;
  • Сжигание газа;
  • Производство цемента;
  • Сжигание попутного газа;
  • Изменение в типе пользования земли (вырубка лесов, строительство, земледелие).

Такие незначительные факторы как, увеличение численности населения, пастбищ и крупного рогатого скота в совокупности дополняют общую эмиссию CO2 и приводят к глобальному потеплению.

Причины глобального потепления климата на Земле

Сжигая уголь, нефть и газ наша цивилизация выдыхает двуокись углерода намного быстрее, чем Земля способна его поглотить. Из-за этого CO2 накапливается в атмосфере и планета нагревается.

Источники и поглотители CO2

Каждый тёплый объект излучает некий свет в невидимом невооружённым глазом диапазоне, это тепловое инфракрасное излучение. Все мы светимся невидимым тепловым излучением даже в темноте. Поступающий от солнца свет падает на поверхность, а Земля поглощает значительные объёмы этой энергии. Эта энергия нагревает планету и заставляет поверхность излучать в инфракрасном диапазоне.

Но углекислый газ атмосферы поглощает большую часть этого исходящего теплового излучения, отражая его обратно к поверхности Земли. Это ещё сильнее нагревает планету — это и есть парниковый эффект, который приводит к глобальному потеплению. Простейшая физика поддержания энергетического баланса.

Хорошо, но откуда мы знаем, что проблема в нас? Возможно, рост уровня CO2 вызван самой Землёй? Возможно сжигаемые уголь и нефть, тут не причем? Возможно, всё дело в этих проклятых вулканах? Ответ — нет, и вот почему.

Раз в несколько лет гора Этна на Сицилии впадает буйство.

Гора Этна на Сицилии

При каждом сильном извержении в атмосферу выбрасываются миллионы тонн CO2. Прибавим к этому результаты остальной вулканической активности на планете, возьмем самое большое расчетное число около 500 млн. тонн вулканического углекислого газа в год. Создается впечатление, что это много, да? Но это меньше 2% из 30 млрд. тонн CO2, выбрасываемых каждый год нашей цивилизацией. Увеличение содержания диоксида углерода в атмосфере совпадает с известными объемами выбросов от сжигания угля, нефти и газа. Совершенно очевидно, что причиной роста концентрации углекислоты в воздухе кроется не в вулканах. Более того, наблюдаемое потепление соответствует прогнозам, по результатам зарегистрированного увеличения содержания двуокиси углерода.

30 млрд. тонн углекислого газа в год, много ли это? Если сжать его до твердого состояния, то объем будет равняться всем «белым скалам Дувра» и такое количество CO2 мы выбрасываем в атмосферу каждый год беспрерывно. К несчастью для нас, главный побочный продукт нашей цивилизации, не какое-то другое вещество, а именно углекислый газ.

Свидетельства того, что планета нагревается, повсюду. Для начала стоит взглянуть на градусники. Метеостанции ведут регистрацию данных о температуре с восьмидесятых годов 19 века. Ученые НАСА использовали эти данные для составления карты, которая показывает изменения средних температур по всему миру с течением времени.

Сильнейшее воздействие на изменение климата сейчас оказывает, вызванное сжиганием ископаемых видов топлива, увеличение концентрации углекислого газа, удерживающего больше солнечного тепла. Эта дополнительная энергия должна куда-то деваться. Часть идет на нагрев воздуха, а большая часть оказывается в океанах и они становятся теплее.

Повышение температуры у поверхности океана вследствие глобального потепления влияет на развитие фитопланктона, ограничивая количество питательных веществ, поступающих из прохладных океанских глубин в поверхностные слои. Сокращение численности фитопланктона означает снижение способности океана поглощать углекислый газ и дополнительное ускорение глобального потепления, которое, в свою очередь, будет ускоряющимися темпами наносить урон морской экосистеме.

Очевиднее всего потепление видно в северном ледовитом океане и окружающих его районах. Из-за нагрева океанов мы теряем летние льды в местах, куда почти никто не заходит. Лёд — самая светлая природная поверхность на земле, а океанские просторы самые темные. Лёд отражает падающий солнечный свет обратно в космос, вода поглощает солнечный свет и нагревается. Что приводит к таянию новых льдов. Что в свою очередь обнажает еще больше поверхности океана, поглощающей еще больше света — это называется положительной обратной связью.

Мыс Дрю Пойнт, штат Аляска

На мысе Дрю Пойнт штата Аляска, берег Северного Ледовитого океана, 50 лет назад береговая линия находилась более чем в полутора километрах дальше в море. Берег отступал со скоростью около 6 метров в год. Сейчас эта скорость составляет 15 метров в год. Северный Ледовитый океан нагревается всё сильнее. Большую часть года в нём уже нет льдов, это делает берег ещё более уязвимым перед эрозией из-за штормов, которые становятся с каждым разом все мощнее.

Северные районы Аляски, Сибири и Канады — это по большей части вечная мерзлота. 1000 лет почва там была заморожена круглый год. В ней содержится много органического вещества — старые листья, корни растений, которые росли там до замерзания. Из-за того, что арктические регионы нагреваются быстрее других, вечная мерзлота тает, а ее содержимое начинает гнить.

Таяние вечной мерзлоты приводит к выделению в атмосферу углекислого газа и метана, еще более сильного парникового газа. Это еще больше усиливает глобальное потепление — новый пример положительной обратной связи. Вечная мерзлота содержит достаточно углерода, чтобы увеличить содержание CO2 в атмосфере более чем вдвое. При существующих темпах, глобальное потепление способно высвободить всю эту двуокись углерода до конца этого столетия.

Какие последствия может иметь глобальное потепление

Чем же опасен углекислый газ в больших концентрациях в воздухе и к чему приведет глобальное потепление? Такое будущее прогнозируют уже давно и вот каким оно будет в 2100 году.

При отсутствии действий по смягчению последствий изменения климата, со способами и темпами хозяйственной деятельности аналогичными сегодняшним, мы будем жить в энергоемкой мире, основанном на использовании все более дефицитного и дорогостоящего ископаемого топлива. Человечество будет испытывать большие проблемы в сфере энергетической безопасности. Лесной покров в тропиках будет замещен сельскохозяйственными и пастбищными угодьями практически повсеместно. К концу 21-ого века, глобальная температура достигнет отметки на ≈ 5°С выше, чем до индустриальной революции.

Сухая земля и заводы

Контрастность природных условий резко усилится. Мир полностью измениться при концентрации углекислого газа в атмосфере, равной 900 ppm. Произойдут широкие преобразования природной среды, часто в ущерб человеческой деятельности. Стоимость адаптации к новым условиям намного превысит стоимость смягчения последствий изменения климата.

Последствия в океане

Воды Арктики могут стать полностью свободными ото льда в летний период к 2050 году. Уровень моря повысится на 0,5-0,8 метров и продолжит повышаться после 2100 года. Многие населенные пункты и прибрежная инфраструктура по всему миру будут находиться под угрозой разрушения. Произойдет значительное увеличение случаев экстремальных ситуаций в прибрежной зоне (ущерб нанесут цунами, штормы и связанные с ними приливы).

Цунами на пляже

Возникнет повсеместная гибель коралловых рифов в результате окисления и нагрева океана, повышения уровня моря и усиления интенсивности тропических циклонов и ливней. Изменения в рыболовстве даже не поддаются предсказаниям.

Последствия на суше

Области распространения вечной мерзлоты сократятся более чем на 2/3, что приведет к эмиссиям в атмосферу, эквивалентным выбросам углекислого газа за всю историю вырубки лесов. Многие виды растений будут не в состоянии достаточно быстро приспособиться к новым климатическим условиям. Увеличение температуры негативно скажется на урожае пшеницы, риса и кукурузы в тропических и умеренных широтах. В результате чего произойдет массовое исчезновение видов. Повсеместно будет не хватать пищи людям, голод станет одной из основных проблем человеческой цивилизации.

Неурожай пшеницы

Последствия в атмосфере

Интенсивность и продолжительность периодов аномально жарких дней, по крайней мере, удвоится по сравнению с сегодняшним днем. Холодные и влажные северные регионы станут еще более влажными, а регионы с полусухим и пустынным климатом еще более сухими. Экстремальные осадки станут более интенсивными и частыми на большей части умеренных и тропических широт. Произойдет глобальное увеличение количества осадков, а ежегодная площадь наводнений увеличится в 14 раз.

Дождь в городе

Последствия для человека

Расчетный безопасный уровень концентрации CO2 для человека в 426 ppm будет достигнут в ближайшие 10 лет. Предполагаемый рост до 900 ppm в атмосфере к 2100 году очень негативно скажется на человеке. Постоянная вялость и усталость, чувство духоты, потеря внимания, обострение астматических заболеваний – это лишь малая часть неудобств, которые мы ощутим на себе. Постоянные перепады температур и погодных условий не принесут человеческому организму никакой пользы. Производительность труда сильно упадет. Эпидемиологический и болезненный риски очень повысятся в больших городах.

Человек устал от жары

Читайте также: Нормы углекислого газа в помещении для человека.

Пути решения глобального потепления

Решить проблему глобального потепления, кардинально изменив свое отношение к потреблению благ цивилизации, мы не можем на данном этапе времени. Слишком много факторов связывают нас с производством и промышленностью. А они, в свою очередь, являются основными источниками углекислого газа.

Электростанция

Но двигаться в этом направлении необходимо и нужно, если мы оставим все как есть, то какое будущее достанется нашим внукам и правнукам?

На данный момент есть четыре варианта решения:

  1. Поиск альтернативных источников энергии.
  2. Уменьшение выбросов CO2, совершенствуя существующее производство и транспорт.
  3. Посадка деревьев.
  4. Отбор углекислого газа из атмосферы и закачка в подземные пласты Земли.

Энергия солнца, ветер, приливы и отливы, тепловая энергия недр Земли – отличные экологические источники энергии.

Экологические источники энергии

Используя их, можно получать электрическую энергию не сжигая уголь и газ. Промышленные выбросы необходимо пропускать через химические сепараторы – станции очистки уходящих газов от диоксида углерода. Транспорт было бы неплохо заменить электрокарами, чтобы уйти от двигателей внутреннего сгорания. Зачастую вырубка лесов идет без насаждения в этих местах новых деревьев. Нужным шагом в сторону сохранения и приумножения лесов считалось бы образование всемирной организации озеленения планеты, которая следила за лесными массивами.

Отличием парниковых свойств CO2, по сравнению с другими газами, является его долговременное воздействие на климат. Это влияние, после прекращения вызвавшей его эмиссии, остаётся в значительной степени постоянным на протяжении до тысячи лет. Поэтому необходимо, в ближайшем будущем, наладить установку станций по закачке углекислого газа из атмосферы в недра планеты.

Источник: UglekislyGaz.ru

Предполагаемые изменения климата и их последствия в XXI веке

В предыдущих частях статьи [18, 19] мы рассмотрели доводы в пользу того, что на современном этапе происходит слишком быстрый рост температуры нижнего слоя атмосферы, причем скорее всего потому, что на естественное потепление накладывается антропогенное влияние – в основном выбросы углекислого газа при сжигании ископаемых углеводородов. Там же мы отмечали, что делать точные количественные прогнозы глобальных и региональных изменений климата пока нет возможности, поскольку еще нет ни одной идеальной математической модели, которая бы учитывала влияние всех факторов, а также прямых и обратных связей.

Предлагаются разные сценарии дальнейших климатических изменений и их последствий. Глобальная температура в соответствии с ними может увеличиться к концу XXI века на 1,4–5,8 град. или более по сравнению с «доиндустриальным» периодом (1850–1890 гг.) при значительных региональных вариациях. Над сушей в Северном полушарии температура будет примерно на 40% выше, чем в среднем по планете. В Арктике она может увеличиться на 5–8 град. (а то и на 10 град.).

В Северном полушарии продолжится деградация многолетней мерзлоты (о чем мы подробнее расскажем в следующем разделе). В болотистых арктических регионах уменьшится использование дорог-зимников, сделав менее досягаемыми некоторые удаленные районы. Продолжится сокращение площади и толщины морских льдов (рис. 1) и ледяного щита Гренландии. А оголившаяся более темная поверхность воды или суши станет еще быстрее нагреваться.

 

Рис. 1. Области, покрытые арктическим льдом, в зимние периоды 1979 г. (слева) и 2003 г. (справа). Космические снимки сделаны в одно и то же время года [56] Рис. 1. Области, покрытые арктическим льдом, в зимние периоды 1979 г. (слева) и 2003 г. (справа). Космические снимки сделаны в одно и то же время года [56]

 

В Южном полушарии толщина ледяного щита Антарктиды вдали от побережья в некоторых местах может даже увеличиться из-за повышения влажности воздуха и количества выпадающего снега, но в целом его объем сократится (в основном за счет деградации по периметру материка).

По всей Земле уменьшатся многие горные ледники (рис. 2).

 

Рис. 2. Ледник Энгабреен в Северной Норвегии в 1889 г. (слева) и в 2010 г. (справа). Фотографии сделаны из одной и той же точки в одно и то же время года [74] Рис. 2. Ледник Энгабреен в Северной Норвегии в 1889 г. (слева) и в 2010 г. (справа). Фотографии сделаны из одной и той же точки в одно и то же время года [74]

 

В связи с таянием указанных ледяных покровов, а также из-за расширения морской воды при нагревании будет продолжать подниматься уровень Мирового океана (он уже повышается примерно на 3 мм в год, а к концу XXI века может подняться на 0,3–0,6 м или более). В результате произойдет затопление или подтопление больших территорий (рис. 3).

 

Рис. 3. Мале (столица Мальдивской Республики) – один из городов, которые могут быть затоплены океаном в XXI или XXII веке [49] Рис. 3. Мале (столица Мальдивской Республики) – один из городов, которые могут быть затоплены океаном в XXI или XXII веке [49]

 

При нагревании океанической воды из нее в атмосферу будет выделяться растворенный углекислый газ, приводя к дополнительному потеплению. Повысится кислотность морской воды, а в Северном Ледовитом океане к тому же произойдет ее заметное опреснение, что может сказаться, например, на параметрах Гольфстрима и замедлить или даже остановить его течение (кстати, тогда в Западной Европе может даже похолодать).

В целом на планете увеличится количество атмосферных осадков, но изменится их распределение, поэтому в некоторых регионах будет больше сильных дождей и снегопадов, а в некоторых будет сухо и произойдет опустынивание.

Поскольку глобальное изменение климата не является плавным во временном и пространственном отношении, продолжится рост количества и интенсивности погодных аномалий, в том числе приводящих к стихийным бедствиям (ураганам, штормам, наводнениям, оползням, селям, засухам, лесным пожарам и т.д.).

Сократится отопительный сезон в северных регионах, но увеличатся расходы на кондиционирование во многих остальных местах.

Станет более длительным судоходный период без ледокольного сопровождения для Северного морского пути, но это преимущество перекроется ростом количества штормов и айсбергов, которые могут быть очень опасными для мореплавания. А увеличение судоходного периода на северных реках обесценится из-за повышения рисков возникновения катастрофических паводков.

Уменьшатся уловы в рыболовстве, изменится урожайность в сельском хозяйстве (где-то увеличится, но в целом на планете она скорее всего уменьшится).

Во многих регионах усилятся проблемы с продовольствием и пресной водой, ухудшится уровень жизни людей, вырастет количество миграций, эпидемий и войн. Причем больше всего пострадают бедные страны, поскольку у них будет меньше возможностей справляться с быстрыми изменениями.

Повсеместно нарушится экологическое равновесие, уменьшится биоразнообразие. Например, в северных районах России и Канады из-за более частых оттепелей с образованием слоя льда на грунте или снеге северные олени уже сейчас зачастую не могут добраться до ягеля и травяной ветоши, которыми они питаются, а сокращение периодов ледостава на реках нарушает традиционные пути их миграции между зимними и летними пастбищами. Уже сейчас в тундре сокращается количество грызунов, за счет чего хищники больше воруют яйца птиц, сокращая число выводимых птенцов. Уже сейчас началась массовая гибель тюленей в северных морях и кораллов в тропических и экваториальных зонах Мирового океана. А, например, в центральных, восточных и северных регионах России изменения климата привели к сильному увеличению численности и быстрому распространению клещей. Впрочем, перечисление изменений в живой природе, связанных с глобальным потеплением, можно было бы продолжать еще долго. Но мы пока остановимся.

Конечно, все последствия глобального потепления сегодня предвидеть невозможно. Можно говорить только об их большей или меньшей вероятности на качественном уровне. Но в любом случае будут необходимы большие экономические затраты на предотвращение или преодоление этих последствий.

 

Деградация многолетней мерзлоты

Отдельно остановимся на последствиях современных изменений климата для такого уязвимого компонента природной среды, как многолетняя мерзлота (часть верхних слоев земной коры, круглогодично находящаяся в замерзшем состоянии).

Современная многолетняя мерзлота в основном унаследована от прошлых ледниковых эпох. Территории ее распространения в прошлом неоднократно менялись. Сейчас она занимает не менее 1/4 суши на Земле и распространена на севере Евразии, Северной Америки, на островах Северного Ледовитого океана, в Антарктиде и в высокогорьях.

В России многолетнемерзлые породы занимают около 2/3 территории, в том числе 95% площади Сибири. Несмотря на низкую населенность, эти регионы очень важны для нашей страны, поскольку охватывают более 30% разведанных запасов нефти, примерно 60% запасов природного газа, месторождения каменного угля, цветных металлов, золота, алмазов, большую часть гидроэнергоресурсов, огромные запасы древесины и пресной воды. В связи с этим в зонах многолетней мерзлоты построены нефтегазопромысловые сооружения, нефте- и газопроводы, шахты, карьеры, аэродромы, порты, автомобильные и железные дороги, гидроэлектростанции, системы жизнеобеспечения, поселки и города.

Деградация многолетней мерзлоты – это оттаивание многолетнемерзлых грунтов с сокращением их мощности и площади распространения или, в более широком смысле, устойчивое повышение их температуры. И этот процесс в Северном полушарии уже начался (рис. 4) в связи с ростом температуры приземного воздуха, количества осадков, многоводности рек и уровня Северного Ледовитого океана. Уже сейчас происходит постепенное отступание южной границы многолетней мерзлоты к северу, а также уменьшение ее мощности ближе к южной границе и повсеместное повышение температур мерзлых пород. Глубина слоя сезонного протаивания во многих местах увеличивается на 1–4 см в год.

 

Рис. 4. Изменения среднегодовой температуры многолетнемерзлых пород на глубине около 9 м на десятках пунктов наблюдения по сравнению с базовой линией 2008–2009 гг. (температура увеличилась в 71 скважине, осталась неизменной в 40 скважинах и снизилась в 12 скважинах). Пункты наблюдений располагались: а – в Арктике; б – в высокогорьях [77] Рис. 4. Изменения среднегодовой температуры многолетнемерзлых пород на глубине около 9 м на десятках пунктов наблюдения по сравнению с базовой линией 2008–2009 гг. (температура увеличилась в 71 скважине, осталась неизменной в 40 скважинах и снизилась в 12 скважинах). Пункты наблюдений располагались: а – в Арктике; б – в высокогорьях [77]

 

Состояние криолитозоны в связи с глобальными изменениями климата активно изучается в соответствии с Международной программой по циркумполярному мониторингу деятельного слоя (CALM) и Международным проектом по термическому состоянию многолетней мерзлоты (TSP), в том числе в Российской Арктике начали восстанавливать прежде закрытые метеостанции. В этой сфере опубликовано множество статей, монографий и материалов международных и российских конференций. Но однозначной оценки вопрос деградации многолетней мерзлоты пока не получил.

Считается, что со временем этот процесс негативно скажется по крайней мере на 70% зданий и сооружений, построенных на многолетнемерзлых основаниях, и на жизни 3,6 млн человек в России, Канаде и США.

Хотя следует отметить, что сейчас, по крайней мере в России, происходит локальная деградация многолетней мерзлоты (особенно вблизи южных границ криолитозоны) из-за неправильного и недальновидного ведения хозяйственной деятельности. Мерзлота деградирует под строительными объектами, при нарушении почвенно-растительного покрова из-за движения транспорта по тундре, из-за непродуманных агротехнических мероприятий, вырубки лесов, загрязнения окружающей среды, нарушения естественного режима грунтовых вод и т.д. Неравномерные осадки, деформации и даже обрушения зданий и сооружений в результате растепления, оттаивания и соответствующего нарушения несущих свойств многолетнемерзлых оснований сегодня на 80% связаны с ошибками при проектировании, строительстве и эксплуатации. Но оставшиеся 20% все же вызваны деградацией многолетней мерзлоты из-за глобальных климатических изменений – роста температуры приземного воздуха и количества осадков, в том числе увеличения толщины теплоизолирующего снежного покрова в зимний период при уменьшении длительности этого периода.

В Магадане, Анадыре, Якутске, Мирном, Норильске, Игарке, Надыме, Воркуте и других городах, построенных на многолетней мерзлоте, уже сейчас в аварийном состоянии находятся сотни зданий и сооружений, а в более мелких населенных пунктах таких объектов уже от 20 до 100% (рис. 5). Ведь в России, к сожалению, более 75% инженерных объектов в криолитозоне было построено и эксплуатируется по принципу сохранения мерзлого состояния грунтовых оснований без учета возможного потепления климата – с небольшими коэффициентами запаса прочности (1,2–1,4). Сейчас этот запас прочности уже выбран. И при дальнейшем росте температуры могут начаться массовые деформации и обрушения.

 

Рис. 5. Cекция здания в поселке Черский, обрушившаяся в результате ослабления фундамента при растеплении его многолетнемерзлого основания [2] Рис. 5. Cекция здания в поселке Черский, обрушившаяся в результате ослабления фундамента при растеплении его многолетнемерзлого основания [2]

 

Деградация многолетнемерзлых пород сопровождается образованием несливающейся мерзлоты, таликов, просадками грунтов, развитием термокарста, термоэрозии, солифлюкции, морозобойным растрескиванием, местным и площадным пучением грунтов, затоплением, подтоплением и заболачиванием территорий, техногенным наледеобразованием, ускоренной эрозией побережий рек, озер и морей (рис. 6), развитием оползневых и селевых процессов (рис. 7) и т.д.

 

Рис. 6 Усиление береговой эрозии из-за деградации многолетней мерзлоты [58] Рис. 6 Усиление береговой эрозии из-за деградации многолетней мерзлоты [58]

 

Рис. 7. Последствия схода оползня на одном из склонов долины ручья Кириэстээх (Якутия) в июле 2013 года [20] Рис. 7. Последствия схода оползня на одном из склонов долины ручья Кириэстээх (Якутия) в июле 2013 года [20]

 

Возможно, будут оттаивать скотомогильники, хранилища радиоактивных и токсичных химических отходов, ядовитые соединения ртути природного происхождения, что может привести к распространению инфекций и опасному загрязнению окружающей среды.

Кроме того, при деградации многолетней мерзлоты под морским дном на шельфах арктических морей выделяются такие парниковые газы, как метан и углекислый газ, которые еще больше усиливают потепление. Из-за быстрой дестабилизации метангидратов при нагревании могут происходить (и уже происходят) мощные выбросы метана, опасные для морских судов и нефтедобывающих сооружений. И действительно, в воздухе над Арктикой концентрация метана на 10% выше, чем в других местах планеты. Кроме того, при размораживании подводных многолетнемерзлых пород в больших объемах образуются не только газы, но и оттаявшая вода, которая перемещается с прибрежных прогретых участков шельфа к более холодным глубоководным. При этом формируются субгоризонтально вытянутые конвективные ячейки, что активизирует перемешивание водных масс и деградацию многолетней мерзлоты даже в условиях отрицательных придонных температур.

Метан и углекислый газ выделяются и при деградации многолетней мерзлоты на суше. В том числе наблюдаемые в последнее время гигантские воронки на полуострове Ямал, возможно, образуются по причине мегавыбросов метана (рис. 8).

 

Рис. 8. Воронка газового выброса на Ямале [6] Рис. 8. Воронка газового выброса на Ямале [6]

 

Если принять наихудший возможный сценарий потепления климата с увеличением среднегодовой температуры воздуха в Сибири и на Дальнем Востоке на 4–8 град. по сравнению с доиндустриальным периодом, то имеются прогнозы, по которым к концу XXI столетия сплошная многолетняя мерзлота деградирует на 80% и сохранится только в высоких горах и на равнинах севера Восточной Сибири и Дальнего Востока (эти зоны показаны на рис. 9 зеленым, синим и фиолетовым цветами).

 

Рис. 9. Прогнозная карта [27], отражающая изменения криолитозоны России к концу XXI века при реализации наихудшего из возможных сценариев потепления климата. Разными цветами показаны зоны: 1 – полной деградации многолетней мерзлоты; 2 – мерзлоты несливающегося типа; 3 – мерзлоты островного типа; 4–6 – сплошной мерзлоты с понижающейся (в среднем к северу) температурой. Границы: 7 – современная южная граница распространения многолетней мерзлоты, 8–10 – границы между соответствующими зонами мерзлоты Рис. 9. Прогнозная карта [27], отражающая изменения криолитозоны России к концу XXI века при реализации наихудшего из возможных сценариев потепления климата. Разными цветами показаны зоны: 1 – полной деградации многолетней мерзлоты; 2 – мерзлоты несливающегося типа; 3 – мерзлоты островного типа; 4–6 – сплошной мерзлоты с понижающейся (в среднем к северу) температурой. Границы: 7 – современная южная граница распространения многолетней мерзлоты, 8–10 – границы между соответствующими зонами мерзлоты

 

Если же температура приземного воздуха повысится по сравнению с доиндустриальным периодом только на 2 град., то предрекают, что площадь, занятая многолетней мерзлотой на территории России, может сократиться к середине XXI века на 15–20%, а к концу столетия – на 30–50%. Ситуация будет усугубляться увеличением количества осадков на 10–15% или более.

Однако такие прогнозы основывались на большом количестве упрощений (неучете многих факторов) и строились с помощью палеоклиматических реконструкций. Однако глобальные потепления прошлого протекали в течение гораздо более длительных промежутков геологического времени по сравнению с современными быстрыми темпами изменений глобальной температуры приземного воздуха. То есть прогнозы, которые были построены с использованием палеоаналогов, относятся к квазиравновесным состояниям климатической системы, которые, вероятно, не наступят при современном потеплении еще достаточно долго (по крайней мере в течение нескольких десятилетий).

Кроме того, в имеющихся оценках реакции криолитозоны на изменения климата недостаточно учтена специфика теплообмена многолетнемерзлой толщи с внешней средой. Ведь климатические или техногенные факторы воздействуют на нее не непосредственно, как это происходит на поверхности ледников, а через ряд покровов (снежный, растительный, почвенный, сезонно-талый), свойства которых к тому же меняются в зависимости от сезонов года и по другим причинам. Изменения возникают и в других компонентах природной среды, влияющих на теплообмен между атмосферой и мерзлой толщей.

Таким образом, упомянутые прогнозы могут оправдаться лишь в пространственном, но не во временном отношении. То есть они, возможно, будут близки к истине к моменту наступления предельных квазиравновесных состояний климатической системы и многолетней мерзлоты, соответствующих исходному расчетному уровню глобального потепления. Но инерционное временное запаздывание реакций во всей толще многолетнемерзлых грунтов на изменение поверхностных условий может достигать десятков, сотен или тысяч лет.

Никто точно не знает, насколько значительным будет это отставание (в 2–8 раз или больше?). Кроме того, на каждом конкретном участке оно будет зависеть не только от потепления климата и/или локального техногенного воздействия, но и от таких факторов, как:

  • широта, абсолютная высота, рельеф;
  • начальная температура, мощность, тип и льдистость многолетнемерзлых грунтов;
  • мощность, влажность и тип сезонно-талого слоя;
  • толщина и тип почвенно-растительного покрова;
  • количество и тип атмосферных осадков;
  • сила, направление и частота ветра;
  • толщина, структура и длительность залегания снежного покрова;
  • близость к водоемам;
  • теплоприток из земных недр и т.д.

 

То есть скорость и даже направление изменений характеристик многолетней мерзлоты при потеплении климата определяются на каждом конкретном участке всей совокупностью свойств ландшафта и его компонентов, всей системой положительных и отрицательных обратных связей, меняющихся вслед за потеплением.

Например, несмотря на рост глобальной температуры воздуха, в определенных ландшафтных условиях могут даже наблюдаться процессы, обратные деградации мерзлоты, – аградационные (связанные с сохранением и новообразованием многолетнемерзлых пород – понижением или стабилизацией их температуры, увеличением льдистости их верхних горизонтов, уменьшением толщины сезонно-талого слоя и т.д.). Аградационные тенденции могут наблюдаться, например:

  • при сдувающих снежный покров сильных ветрах;
  • на пойменных, низкотеррасовых, мелкодолинных и межгрядово-низинных участках;
  • при увеличении толщины растительного покрова (между прочим, типичная высота растений в тундре уже увеличилась в среднем на 8 см за последние три десятилетия) и т.д.

 

Отметим, что внутриландшафтная дифференциация реакций многолетней мерзлоты на потепление приземного воздуха более характерна для регионов, расположенных ближе к южной границе криолитозоны.

В силу вышесказанного можно более уверенно предположить только то, что растепление многолетней мерзлоты в ближайшие десятилетия станет более интенсивным. При этом, поскольку в более южных районах ее подошва находится не глубже первых десятков метров, признаки деградации там будут наблюдаться раньше. В северной части криолитозоны нижняя граница многолетнемерзлой толщи залегает на глубине в сотни метров, поэтому изменения ее положения проявятся очень нескоро. Например, было рассчитано, что в южной части Новой Земли современная многолетняя мерзлота с глубиной подошвы до 420 м придет в соответствие с измененным климатом при повышении температуры на 1, 2, 3–4 град. только через 19–20, 26 и 30 тыс. лет соответственно (увеличение этих сроков с ростом температуры связано с тем, что мерзлый грунт должен будет протаивать на все большую глубину – от 90 до 315 м). Но все равно часть многолетнемерзлой толщи там останется непротаявшей.

Таким образом, процессы изменений в криолитозоне в связи с потеплением климата не носят линейный характер. Они будут достаточно медленными и вряд ли будут иметь катастрофический характер. И скорее всего многолетняя мерзлота в конце концов не исчезнет с лица Земли полностью. В северных районах она останется, а ближе к югу вызовет больше хлопот, но эти проблемы будут технически решаемыми. Времени на то, чтобы приспособиться, у людей будет достаточно, если, конечно, они будут серьезно относиться к мерам по адаптации. Вероятно, то же самое можно сказать и про остальные последствия глобального потепления.

О том, что человечество может предпринять, чтобы смягчить последствия современных изменений климата, мы поговорим в следующей части статьи.

Источник: www.geoinfo.ru


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.