Антропогенное влияние на изменение климата

Содержание

Введение

1.Антропогенное влияние на изменение климата

2.Влияние антропогенных факторов на изменение климата

Список используемой литературы

Введение

В последние десятилетия появляется все больше свидетельств и доказательств возникновения и усиления роли антропогенного фактора в результатах функционирования климатической системы и, в первую очередь, в глобальном изменении климата, причем эта роль оказывается чреватой негативными эффектами (усиление парникового эффекта и сопряженные с этим природно (экологические эффекты), представляющими угрозу устойчивости развития человечества (о климатической системе и глобальном изменении климата. Это требует выработки и принятия мер по адаптации к этим изменениям и смягчению их последствий. По сравнению с другими глобальными экологическими проблемами климатическую проблему отличает особенно сложный комплексный многокомпонентный характер. Для обеспечения эколого(экономической эффективности разрабатываемых мер по адаптации к климатическим изменениям и смягчению их последствий полезно, в частности, провести их рассмотрение и анализ в рамках экономики природопользования.

1.Антропогенное влияние на изменение климата

Со времени проведения Конференции ООН по вопросам окружающей среды, состоявшейся в 1972г. в Стокгольме, представления об изменениях, происходящих в окружающей среде, претерпели кардинальные изменения. От понятия о непосредственном ущербе, наносимом благосостоянию человека, был сделан шаг к пониманию природной среды как «естественного» капитала, от которого зависит удовлетворение человеком своих потребностей. Отсюда следовало, что «капитал» должен использоваться рационально, на основе эффективных технологий, при увязке потребностей человека и потенциальных возможностей природы. В соответствии с этими пределами развития проводился расчет истощения таких природных ресурсов, как нефть, металлы и т. п. В области охраны окружающей среды все чаще стали использовать превентивные, а не исправительные меры.

И все же пройденный почти за три десятилетия после Стокгольмской конференции путь показал, что основные тенденции быстрого ухудшения глобальных и региональных экологических условий не изменились, хотя за эти годы в природоохранные мероприятия были вложены сотни миллиардов долларов. Несмотря на заметные успехи развитых стран в области охраны природной среды и совершенствовании энерго- и ресурсосберегающих и природоохранных технологий, в глобальных масштабах продолжается деградация всех природных систем жизнеобеспечения.

Ныне становится ясно, что природа -- это не капитал человечества, а его естественное окружение, где человек лишь один из множества элементов. Вся же природная система поддерживает стабильные условия окружающей среды, благоприятные для жизни в целом и жизни человека в частности. Следовательно, пределы развития человечества определяются степенью экологических нарушений, а не простым потреблением ресурсов. Стало очевидным, что вмешательство человека в естественные природные процессы зашло уже так далеко, что связанные с этим изменения окружающей среды могут оказаться необратимыми, а разрушительные последствия не могут быть преодолены лишь природоохранными мероприятиями.

Многочисленные программы охраны окружающей среды, принимавшиеся после Стокгольмской конференции на глобальном, региональном и местном уровнях, оказались недостаточными и неэффективными. Однако это не означает, что они были плохими. Просто исходили они из неверных посылок и оценок реальной экологической ситуации. Очевидно, в природе действует более универсальный механизм, ведущий к разрушению биосферы и экосистем, поэтому принимаемые меры в условиях действия этого механизма всегда оказываются недостаточными. Этот механизм теперь становится все понятнее: рост населения и его потребностей, удовлетворить которые возможно только на базе расширяющегося потребления с использованием опережающего развития энергетики и разрушения бионты.

За последние 20-30 лет отрицательные тенденции изменений окружающей среды и условий жизни человека не только не уменьшились, но, скорее, увеличились, и в перспективе можно ожидать их усиления, или, в лучшем случае, сохранения.

Изменяется газовый состав атмосферы (усиливается воздействие парниковых газов на климат), на тысячи километров от источников загрязнений переносятся кислотные осадки. Несмотря на провозглашенную ООН задачу обеспечить всех жителей Земли чистой питьевой водой, около трети человечества, включая значительную часть населения Азии (и, увы, России), не имеет к ней доступа.

Все это требует понимания механизма планетарных изменений и выделения тех главных его составляющих, которые управляют глобальными законами, определяющими состояние окружающей среды и его изменения со временем. Именно на это направлена Международная геосферно-биосферная программа, исследования по которой ведутся уже более десяти лет. Вместе с тем следует подчеркнуть, что сложные процессы в природе не могут быть просто сведены к небольшому числу фундаментальных законов, они должны учитывать локальные модификации, а региональные особенности, в свою очередь, оказывают решающее влияние на перераспределение потоков тепла в рамках общего баланса, обусловленного меняющимся положением Земли относительно Солнца.

Важную роль в природных процессах играет углеродный цикл, в частности, эмиссия парниковых газов в атмосферу, обусловленная разностью между первичной их продукцией и поглощением. Степень влияния на климат углеродного цикла определяется тенденциями, охватывающими, как минимум, несколько десятилетий, причем баланс углерода в экосистемах далек от нуля даже за длительный промежуток времени. Например, болота, в которых накапливается торф, имеют значительный положительный баланс углерода.

В настоящее время углеродный цикл наземных экосистем находится в приблизительном глобальном равновесии по отношению
к поглощению и эмиссии углекислоты. Однако в XXI в. наземная
атмосфера может заметно обогатиться углекислым газом. Этому способствует быстрый рост человечества, что приводит к стремительному расширению посевных площадей (как правило, за счет сведения лесов) в Азии и Африке и, как следствие, к избыточному выделению углекислоты. Существуют серьезные опасения, что сокращение площади лесов в этих регионах может превысить возможное увеличение их площади в Европе и Северной Америке. Кроме того, за последние 30 лет в северных широтах значительно потеплело, а поэтому здесь гораздо чаще случаются засухи и пожары, что ведет к увеличению выбросов углекислоты в атмосферу.
Биоразнообразие и функционирование экосистем, т. е. накопление биомассы или органического углерода, не связаны между собой прямо пропорциональной зависимостью. Эта связь гораздо сложнее. Разнообразная экосистема не всегда продуктивнее. Однако с увеличением антропогенного давления биоразнообразие имеет тенденцию к уменьшению, а это, в свою очередь, ухудшает функционирование экосистем.

Впрочем, каковы бы ни были антропогенные изменения климата, они накладываются на его естественные вариации, масштаб которых все еще сильно превосходит влияния, обусловленные изменением облика поверхности Земли и эмиссией парниковых газов. Детальные исследования керна из глубоких скважин, пробуренных на ледниковых покровах Антарктиды (прежде всего на российской станции Восток) и Гренландии, позволяют сделать важные заключения.

Во-первых, понимание и предсказание последствий роста концентрации парниковых газов в атмосфере (так называемое глобальное потепление вследствие парникового эффекта) требует понимания естественной изменчивости природных процессов, на которые накладывается антропогенное влияние.

Во-вторых, концентрация парниковых газов и глобальная температура в прошлом изменялись параллельно, как это следует из анализа ледяных кернов, но содержание газов резко возросло за последние 100 лет, тогда как изменения температуры не выходят за рамки ее естественных флуктуаций.
В-третьих, ряд данных свидетельствует о том, что климат в прошлом менялся гораздо сильнее, чем в период регулярных инструментальных наблюдений, т. е. за последние 150 лет. В климатах прошлого отмечены значительные колебания уровня озер, режима рек, экстремальные засухи и наводнения.

Если события такого масштаба повторятся в будущем, они могут иметь настолько серьезные социально-экономические последствия, что к ним могут и не адаптироваться социальные и экономические системы.
Если десять и более лет назад главным фактором изменения климата считали увеличение выбросов парниковых газов, что повлекло за собой политические решения о квотах на выбросы, то сейчас позиция большинства ученых претерпела серьезные изменения. Главный вывод заключается в том, что неожиданные изменения климата в прошлом, очевидно, связаны с нелинейными процессами, в частности теми, которые влияют на формирование глубоких вод в Атлантике. Неустойчивость теплого климата может значительно расширить свои границы. В кернах сохранились следы быстрого потепления: подъем температуры на 5°С мог происходить за немногие десятилетия.

Если глобальный тепловой баланс Земли серьезно зависит от парникового эффекта, накладывающегося на космические закономерности поступления энергии от Солнца с присущими им изменениями (а именно таков главный вывод анализа керна из скважины на станции Восток), то региональные особенности климата определяются прежде всего колебаниями циркуляции вод океана в масштабах десятилетий. В оценке глобальных изменений циркуляции и их связи с климатом интерес сейчас в значительной мере смещается от циркуляции в атмосфере к циркуляции в океане. Океан играет важную роль в меридиональном переносе тепла к полюсам, меняя глобальный климат. Неверным оказалось предположение, что изменения в океане происходят очень медленно. Например, по Атлантическому океану к западу от Англии прокатываются тепловые волны с периодом 10 лет и амплитудой 0,05°C.

Из анализа циркуляции воды в океане следует, что в нескольких критических зонах небольшие колебания плотности воды, обусловленные образованием или таянием льда, могут существенно влиять на движение воды и, соответственно, на перенос тепла и климат. В частности, выяснилось, что критической для климата европейской части России оказывается глобальная циркуляция вод океана.

Таким образом, исследования последних лет показывают, что климатическая система -- одна из сложнейших на Земле, требующая взаимосвязанного изучения глобальных изменений в океане, атмосфере, криосфере, почве, лесах и других системах. Невозможно вычленить из нее выбросы парниковых газов и сконцентрироваться только на квотах, как нельзя допускать чрезмерной политизации этой далекой еще от решения научной проблемы.

2.Влияние антропогенных факторов на изменение климата

В основу развития человечества должна быть положена стратегия адаптации к природе и, в частности, к меняющемуся климату. В числе ключевых проблем должны быть: использование земель и изменение растительного и почвенного покрова, доступность воды, здоровье человечества, «устойчивое развитие» природы и общества М.В. Котляков. Глобальные изменения климата: антропогенное воздействие или естественные вариации // Климатология - оценка экологических экосистем. 2006г..

По-видимому, основными факторами антропогенного воздействия на климат являются увеличение концентрации парниковых газов, а также увеличение выбросов аэрозолей в атмосферу. Основные парниковые газы - это водяной пар (Н2О), углекислый газ (СО2), метан (СН4), окись азота (N2O), озон (О3) и, в меньшей степени, ряд хлорфторуглеводородных соединений. Увеличение концентрации этих газов приводит к увеличению поглощения излучения от Земли, которое имеет место в инфракрасной области спектра, (максимум излучения в области 8 - 13 мк). Это вызывает подогрев атмосферы и, следовательно, в свою очередь, поверхности Земли.

Влияние главных парниковых газов: водяного пара и углекислого газа, с одной стороны, являющихся главным условием существования жизни на Земле, а с другой стороны, на долю которых приходится более 95 % всего парникового эффекта, подогревающего атмосферу на 33 о С. Между ними есть принципиальная разница. Водяной пар в атмосфере является наименьшей по массе частью свободной воды, находящейся в гидросфере и криосфере в основном в жидкой и твердой форме. Масса водяного пара определяется притоком солнечной радиации и температурой воздуха и не может существенно изменяться при постоянстве этих факторов. Так как в геологическом прошлом происходили заметные изменения климата, количество водяного пара в атмосфере также изменялось в соответствии с колебаниями глобальной температуры. Однако эти изменения массы водяного пара были следствием, а не причиной изменения климата. Вследствие положительной обратной связи водяной пар при каждом очередном похолодании или потеплении климата лишь усиливал этот процесс. Точно так же, водяной пар является следствием, а не причиной существования морей и океанов. Его прямое влияние на биосферу несущественно по сравнению с его косвенным влиянием как источника воды, выпадающей в виде осадков.

Углекислый газ, как в климатических условиях геологического прошлого, так и в условиях современного климата может существовать только в газообразном состоянии. При этом его концентрация в атмосфере может меняться в широких пределах вне зависимости от внешней температуры. Наоборот, рост концентрации СО2 вследствие парникового эффекта неизбежно должен приводить к повышению глобальной температуры Земли. Наличие углекислого газа является необходимым условием существования жизни на Земле. Почти все живое вещество, создаваемое в биосфере, возникает из углекислого газа и воды в результате процесса фотосинтеза. Еще большее, чем в атмосфере (2,6 ? 1018 г), количество СО2 содержится в водоемах, где масса этого газа достигает 130 ? 1018г. Углекислый газ гидросферы используется в ходе фотосинтеза водных растений. Основная часть углекислого газа, израсходованного автотрофными растениями, возвращается в атмосферу и гидросферу в ходе процессов деструкции органического вещества, которые происходят при участии бактерий и других гетеротрофных организмов. Сравнительно небольшая часть органического углерода, полученного в результате фотосинтеза, сохраняется длительное время в составе почвенного гумуса, сапропеля, торфа и других органических веществ, масса которых частично расходуется в ходе окисления, но частично сохраняется и захороняется в литосфере в виде каменного угля, нефти, горючих газов и рассеянного органического углерода.

Еще больший расход углекислого газа атмосферы и гидросферы связан с образованием карбонатных отложений. Процесс формирования карбонатов наиболее активно происходит в мелких водоемах, куда потоки воды выносят с поверхности континентов продукты эрозии, включающие различные соединения углерода. Из этих продуктов образуются отложения известняка, мела, доломита и других минералов, содержащих углерод. Большую роль в процессе карбонатообразования играют водные организмы, скелеты которых создаются из содержащихся в воде соединений углерода. На активное участие живых организмов, выступающих в качестве геологических факторов эволюции земной коры и тропосферы, впервые обратил внимание академик Вернадский. Открытая Вернадским роль биоты как геологической силы была обобщена Перельманом в виде закона Вернадского: суммарный эффект деятельности живого вещества за всю геологическую историю огромен, т.к. живые организмы определили геохимические особенности верхней части земной коры.

Очевидно, что без постоянного притока СО2 из глубоких слоев Земли сохранение более или менее стабильной концентрации атмосферного углекислого газа в течение интервала времени, сравнимого с геологическими эпохами, невозможно. Углекислый газ поступает в атмосферу из глубоких слоев Земли в результате дегазации верхней мантии, а также более высоких слоев земной коры. Значительная часть СО2, получаемого атмосферой, выбрасывается при вулканических извержениях. Наряду с СО2 вулканические газы обычно содержат некоторое количество окиси углерода (СО), которая в относительно короткое время окисляется и превращается в углекислый газ. Из сказанного выше следует, что скорость прихода углекислого газа как для длительных, так и для сравнительно коротких интервалов времени может изменяться в широких пределах главным образом из-за колебаний уровня вулканической активности. Планета Земля стареет, и наряду с ритмическими колебаниями имеется общая тенденция к уменьшению вулканической активности, что должно вызвать, соответственно, снижение количества СО2 Влияние астрофизических и антропогенных факторов на глобальные изменения климата Земли/Ю. Ю. Балега; В. В. Власюк // Оценка экол. состояния экосистем. 2000 . Вып. 3. - С. 28-32.

В настоящее время является общепризнанным, что возрастание парниковых газов на протяжении ХХ века является следствием человеческом активности. Однако нет четкой корреляции между изменением температуры Земли и возрастанием концентрации парниковых газов в ХХ веке. Так, как видно из рис.1, глобальная температура между 1945г. и 1979г. немного понизилась. В то же время это был период быстрого роста мировой экономики. В докладе IРСС, 1996 это несоответствие объясняется эффектом охлаждения за счет отражения части солнечной радиации, вызванной сульфатными аэрозолями при горения угля и другого топлива. Однако это объяснение не может рассматриваться как удовлетворительное. Влияние аэрозолей - фактор очень неопределенный и недостаточный в данном случае. Температура особенно быстро возрастала в два последние десятилетия. Однако, количество СО2 увеличивалось монотонно, а концентрация метана вообще стабилизировалась.

Истощение стратосферного озона, наблюдаемое в последние два десятилетия ХХI века, вызваны, по-видимому, не антропогенным эффектом, а объясняется циклическими процессами в атмосфере. По данным последних измерений, общее содержание озона, как и предсказывалось, начало возрастать. И к 2040 - 2050г.г. глобальный озон снова достигнет своего максимума, а озоновая «дыра» над Антарктидой, соответственно, сократится до минимума Глобальные изменения климата: антропогенная и космогенная концепции А.А. Пабат (Национальный университет, г. Днепропетровск, Украина) .

Естественно, что локальное влияние на климат антропогенной и техногенной деятельности человека (создание искусственных водохранилищ, плотин на реках, вырубка лесов и др.) может быть существенно большим. Однако и здесь не стоит переоценивать человеческие возможности по сравнению с природными факторами, такими, как извержение вулканов, землетрясения, колебания уровня воды морей и внутренних водоемов (озер) и т.д.

Предельный случай самого мощного антропогенного воздействия на климат, которое бы произошло в случае тотального ядерного конфликта. За годы холодной войны в мире было накоплено 50 000 единиц ядерного оружия, мощность которых оценивается в 1,3 ?104 Мгт тротила. При этом с 1945 по 1980 гг. было проведено 541 атмосферных взрывов с общим эквивалентом 440 Мгт. Обсуждение возможных последствий ядерной войны были предметом широкой дискуссии в СССР и США в 70-е - 80-е годы. Были рассчитаны модели, согласно которым в случае ядерного конфликта гигантские облака аэрозолей (сажа, пыль и др.) на многие месяцы должны закрыть обширные районы Земли от Солнца. Произойдет резкое снижение температуры. Согласно расчетам при взрыве ядерных зарядов суммарной мощностью 104 Мгт так называемая "ядерная зима " в средних широтах северного полушария будет длиться полтора месяца. Причем температура у поверхности Земли снизится до - 15 о С ? - 25 о С и даже, согласно до - 23 о? -53 о С. Однако есть серьезное основание сомневаться в правильности этих модельных расчетов. Дело в том, что в прошлом Земли уже были неоднократно естественные катастрофы, по масштабам сопоставимые с ядерной войной. Только за последние сто с небольшим лет таких катастроф было три: взрыв вулкана Кракатау (август 1883 г.), падение Тунгусского метеорита (июнь 1908) и взрыв вулкана Катмай на Аляске (июнь 1912 г.). Энергия, выделившаяся при взрыве Тунгусского метеорита, оценивается в 1016 - 1017 джоулей, что соответствует 10 - 100 Мгт тротила.

Однако после падения Тунгусского метеорита никаких заметных аномалий в климате северного полушария Земли не было зарегистрировано. Взрыв вулкана Кракатау характеризовался гигантским выбросом в атмосферу вулканической породы, пепла и др. продуктов (» 19 км 3 ). Это соответствует энергии взрыва порядка 10 3 - 104 Мгт. Пыль, попавшая в высокие слои атмосферы (до 80 км), распространилась по всему земному шару, вызывая необычные оптические эффекты. Однако ни после взрыва Кракатау, ни после сравнимого по силе взрыва вулкана Катмай существенных отклонений в глобальной температуре Земли также отмечено не было. Несоответствие между теоретическими моделями и реальными последствиямикрупных природных катастроф заставили теоретиков быть более осторожными в прогнозах. Так, в более поздней работе было получено, что взрыв мощностью 10 5 - 10 6 Мгт (что, в принципе, невозможно сделать искусственным способом) вызовет понижение глобальной температуры Земли только на несколько градусов.

Список используемой литературы

1. Глобальные изменения климата: антропогенная и космогенная концепции А.А. Пабат (Национальный университет, г. Днепропетровск, Украина)

2. Влияние астрофизических и антропогенных факторов на глобальные изменения климата Земли/Ю. Ю. Балега; В. В. Власюк // Оценка экол. состояния экосистем. 2000 . Вып. 3. - С. 28-32

3. М.В. Котляков. Глобальные изменения климата: антропогенное воздействие или естественные вариации // Климатология - оценка экологических экосистем. 2006г.

4. Гринпис «Глобальное потепление», М.: Изд-во МГУ, 1993.

5. Лосев К.С. Климат: вчера, сегодня... и завтра? Л.: Гидрометеоиздат, 1985г.

6. Периодическая печать о проблемах климата Природа, 1992. № 6. Новости науки. С. 117.