Глобальное потепление – проблема мирового уровня

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Глобальное потепление -- процесс постепенного увеличения среднегодовой температуры атмосферы Земли и Мирового океана.

Ученые определили: неконтролируемые выбросы в атмосферу и другое несознательное поведение человека явилось причиной неуклонного изменения климата, способного полностью изменить планету. Опасность глобальной катастрофы признали правительства и народы развитых стран мира. Ширится борьба за спасение цивилизации.

Целью данной работы является раскрытие проблемы глобального потепления, выяснение причины появления глобального потепления, его характерных признаков, последствий которые в не далеком будущем могут быть опасны для Человечества, описание различных моделей климатических изменений, а также комплекса мер, принятие которых может уменьшить либо предотвратить негативные последствия.

Глобальное потепление является проблемой, касающейся каждого жителя нашей планеты, поэтому каждый из нас должен вносить посильный вклад в ее решение.

1. Глобальное потепление - проблема мирового уровня.

В настоящее время средняя температура по всему миру неуклонно повышается. Это называется - глобальное потепление. Причиной тому могут служить разные факторы, однако, многие ученые связывают это с парниковым эффектом.

Многолетние наблюдения показывают, что в результате хозяйственной деятельности изменяется газовый состав и запыленность нижних слоев атмосферы. С распаханных земель во время пыльных бурь поднимаются в воздух миллионы тонн частиц почвы. При разработке полезных ископаемых, при производстве цемента, при внесении удобрений и трении автомобильных шин о дорогу, при сжигании топлива и выбросе отходов промышленных производств в атмосферу попадает большое количество взвешенных частиц разнообразных газов. Определения состава воздуха показывают, что сейчас в атмосфере Земли углекислого газа стало на 25% больше, чем 200 лет назад. Это , безусловно, результат хозяйственной деятельности человека, а также вырубки лесов, зеленые листья которых поглощают углекислый газ. С повышением концентрации углекислого газа в воздухе связан парниковый эффект, который проявляется в нагреве внутренних слоев атмосферы Земли. Это происходит потому, что атмосфера пропускает основную часть излучения Солнца. Часть лучей поглощается и нагревает земную поверхность, а от нее нагревается атмосфера. Другая часть лучей отражается от поверхности Планеты и это излучение поглощается молекулами углекислого газа, что способствует повышению средней температуры Планеты. Действие парникового эффекта аналогично действию стекла в оранжерее или парнике (от этого возникло название "парниковый эффект").

Вполне возможно, что во всем происходящем виноваты естественные процессы, имеющие ту же природу, что и чередование малых и больших ледниковых периодов. Неожиданно высокая сегодняшняя скорость изменения температуры может быть лишь краткосрочным эпизодом, который впоследствии окажется рядовым всплеском на графике. Нельзя также исключить, что в прошлом уже были такие быстрые колебания, - просто при «записи» в ледниковые керны информация о скорости изменений исказилась, например, за счет диффузии. Результаты исследований все тех же ледниковых кернов заставили усомниться в обоснованности требований Киотского протокола. Дело в том, что повышение уровня CO2 в атмосфере зачастую не предшествовало, а следовало за потеплением. То есть оно являлось не причиной, а следствием потепления. Механизм этого явления нетрудно объяснить - при повышении температуры в атмосферу выходит углекислый газ, растворенный в воде (а здесь его в 60 раз больше, чем в воздухе) и находящийся в твердых породах. Этот эффект может, конечно, усиливать потепление, но вовсе не обязательно, что рост содержания С02 может спровоцировать потепление.

Другое дело, если земная атмосфера находилась в состоянии шаткого равновесия, будучи готова в любой момент перейти в режим потепления. В этом случае любое, даже малое воздействие - неважно, естественное или искусственное - вполне может спровоцировать начало такого перехода, подобно тому как маленький камень вызывает лавину.

1.1 Причины глобального потепления

Одно из наиболее значимых воздействий на биосферу и ее подсистемы, связанные с антропогенной активностью, глобальное потепление. Оно проявляется в изменении климата и биоты: изменении продукционного процесса в экосистемах, сдвиге границ растительных формаций, изменении урожайности сельскохозяйственных культур. Особое значение эти воздействия имеют для высоких и средних широт Северного полушария. Эти регионы оказываются одними из главных источников и одновременно объектов подобных воздействий. Здесь глобальное потепление проявится особенно сильно: по расчетам, температура атмосферы наиболее значительно повысится именно в высоких и средних широтах. Кроме того, природа высоких широт особенно восприимчива к различным воздействиям и крайне медленно восстанавливается. С другой стороны, процессы в Арктике могут оказать заметное влияние на глобальные изменения. Это, например, динамика и оптические свойства снега и льда, участие вечной мерзлоты в биогеохимических циклах и т.д. Оценка роли Арктики в формировании глобальных изменений должна учитывать взаимодействия следующих факторов: биота и глобальный цикл диоксида углерода, гидрологический режим, вечная мерзлота, снежный покров и ледники, прибрежные процессы, циркуляция океана и структура донных вод, динамика, тепловой баланс и состав атмосферы, солнечные и геомагнитные воздействия. Все это свидетельствует о важности математического моделирования климата и крупномасштабных процессов в экосистемах высоких и средних широт Северного полушария.

Глобальная изменчивость или глобальные изменения в последние годы превратились в основную проблему исследований в области окружающей среды главным образом благодаря тому огромному влиянию, которое она по всей вероятности будет оказывать на мировое сообщество.

Казалось бы, уж что-что, а глобальное потепление, которое давно стало настоящей притчей во языцех, не должно вызывать у нас никаких вопросов: мол, что тут неясного - планета нагревается, ледники тают, и все это происходит в результате выбросов в атмосферу так называемых парниковых газов. Ситуацию, близкую к катастрофической, не спасает даже пресловутый Киотский протокол, а потому очевидно, что данная проблема требует безотлагательного решения, иначе через несколько десятилетий нам не избежать нового Ледникового периода.

При этом мало кто задумывается над тем, что изменение климата, помимо всего прочего, может серьезно ударить по мировой экономике. Именно такую точку зрения высказал бывший главный экономист Всемирного банка сэр Николас Штерн. Стерн утверждает, что, если среднегодовая температура поднимется еще на три градуса, это вызовет множество наводнений, массовую миграцию людей, исчезновение целых видов животных и в конечном счете приведет к тотальному голоду. В первую очередь, по словам автора, это относится к Африке, которая больше всего пострадает от глобального потепления. В целом же изменение климата, считает Стерн, коснется всех регионов планеты и будет угрожать каждому двадцатому жителю Земли. Однако больше всего его волнует, понятное дело, возможный экономический коллапс. "Если начать сокращать выбросы углекислого газа в атмосферу сейчас, то это обойдется миру в 1% ВВП, - прогнозирует автор. - Если не делать ничего, то в недалеком будущем изменения климата обойдутся человечеству минимум в пять, а максимум - в 20% мирового валового продукта». Чтобы избежать катастрофических последствий глобального потепления, Штерн предлагает существенно сократить выбросы парниковых газов, для чего необходимо снизить мировое потребление нефти и энергии. В первую очередь это нововведение коснется автомобилистов и авиапассажиров: согласно проекту, владельцам больших полноприводных автомобилей, загрязняющих окружающую среду пуще остальных, придется серьезно раскошелиться за право пользования такими машинами, тогда как пассажиров бюджетных авиалиний обяжут еще больше платить за билеты. Согласно расчетам Штерна, глобальное изменение климата может нанести значительный урон мировой экономике, выражающийся в потере 20% общемирового дохода. Штерн заявил, что угроза настолько велика, что перед ее лицом богатые страны должны взять на себя максимум ответственности по предотвращению последствий глобального потепления. По прогнозам Штерна до 200 миллионов человек могут стать беженцами вследствие засух и наводнений. Несмотря на обилие катастрофических прогнозов, его оптимизм основывается на том, что у человечества достаточно знаний и времени для действий. Однако эти действия должны быть международными, интенсивными и срочными. Реагировать сейчас выгодно не только с точки зрения сохранения окружающей среды, но и экономически. Еесли сейчас на цели, противодействующие наступлению глобального потепления, немедленно не будет выделено 1% от всемирного валового внутреннего продукта, то человечество в ближайшем будущем ждут всемирные катастрофы. Глобальное потепление может вызвать глобальный экономический кризис, сравнимый по масштабам с последствиями двух мировых войн и Великой депрессии. Следует убедить развивающиеся страны, более озабоченные сегодня борьбой с бедностью, что глобальное потепление представляет угрозу в первую очередь для них. При этом у них должна быть возможность самим выбирать, какой из списка методов борьбы с потеплением они будут использовать. Необходимо привести в порядок систему торговли квотами на выбросы вредных веществ, находящуюся сейчас в прискорбном состоянии. Необходимы немедленные переговоры о дальнейшей судьбе Киотского протокола - инвесторам, желающим вкладывать деньги в экологически чистые технологии на протяжении нескольких десятков лет, нужна абсолютная ясность. Требуется заручиться согласием стран, не подписавших протокол - в первую очередь, США, Индии и Китая, - предпринимать необходимые меры по борьбе с глобальным потеплением.

1.2 Моделирование климатических изменений

Первый прогноз о глобальном потеплении был сделан шведским предсказателем Аррениусом в конце 19 века. На основании сложнейших математических расчетов лауреат Нобелевской премии предположил, что в результате индустриального развития содержание углекислого газа в воздухе достигнет небывалой величины на рубеже 21 века. Большинство современных экспертов ожидает, что атмосферный CO2 удвоится в течение следующей сотни лет даже, несмотря на то, что этот процесс сейчас контролируется. Межправительственная Группа по изменениям Климата в 21 веке считает, что удвоение уровня углекислого газа в воздухе может поднять среднюю поверхностную температуру Земли в диапазоне от 1.5 до 4.5 градусов C., в зависимости от того, как будет реагировать сложная система климата.

В конце 19 века, он был вынужден провести десятки тысяч ручных вычислений, чтобы сделать первый прогноз об изменениях климата, которым управляют углеродистые диоксиды. В его заключительном прогнозе, опубликованном в 1906 году, было предсказано, что удвоение содержания в воздухе CO2 поднимет температуру поверхности Земли на 4 градуса. Видя, какой размах приобретает промышленность, сметающая на своем пути устаревшие технологии, лауреат Нобелевской премии также отметил, что в результате индустриального развития содержание углекислого газа в воздухе достигнет небывалой величины на рубеже 21 века.

Прогноз Августа Сванке Аррениуса полностью соответствует заключению, данному специалистами Межправительственной Группы по Изменениям Климата в 21 веке. Это заключение было сделано при помощи моделирования климата на суперкомпьютере и оценках сотен ученых. Заключение устанавливает, что удвоение уровня углекислого газа в воздухе может поднять среднюю поверхностную температуру Земли в диапазоне от 1.5 до 4.5 градусов C., в зависимости от того, как будет реагировать сложная система климата. Большинство экспертов ожидает, что атмосферный CO2 удвоится в течение следующей сотни лет даже, несмотря на то, что этот процесс сейчас контролируется. Аррениус был больше заинтересован в изучении вопроса о том, как влияло воздействие естественных соединений CO2 на ледниковые периоды. Проблема неблагоприятного воздействия человечества на окружающую природную среду стояла для него на втором плане. Однако учитывая важность проблемы глобального потепления для всех людей, живущих на Земле, его работа, несомненно, является плодотворной. Прогноз же Аррениуса может быть оценен, как одно из наиболее знаменательных и важных предсказаний прошедшего миллениума. В то же самое время, было бы слишком просто концентрироваться только на проблеме углекислого газа. Существуют и другие газы, заманивающие в опасную ловушку парникового эффекта - типа окиси азота и метана.

Недавно ученые открыли новый газ, вызывающий парниковый эффект. Этот газ, имеющий искусственное происхождение, получил название трифлорметил-сульфар-пентафлорид. Имеются проблемы с компьютерным моделированием климата. Весьма нелегко точно смоделировать модель система климата, которая включает в себя сложное взаимодействие таких элементов, как воздух, море, и ледники, когда именно это взаимодействие до конца не понято. Компьютерное моделирование на сегодняшний день не может считаться точным, поскольку не учитывает некоторые ключевые факторы, такие как, например, облачность. В среднем в течение прошлого столетия на Земле стало теплее приблизительно на 0.6 градусов. Эта оценка соответствует компьютерным прогнозам глобального потепления, влекущим такие явления, как истончение Арктического льда и таяние ледников во всем мире. Аррениус положил начало научному исследованию проблемы, которая стала одной из ключевых проблем человечества нового тысячелетия: как и до какой степени должны меняться современная промышленность, сельское хозяйство, и другие отрасли человеческой деятельности, чтобы остановить парниковый эффект. Без таких изменений компьютерное моделирование поможет в решении проблемы глобального потепления не больше, чем карандаш и бумажные вычисления Архениуса, сделанные столетие назад. Для того чтобы разобраться в хитросплетениях климатических изменений, надо, во-первых, продолжать сбор и анализ данных, а во-вторых, научиться максимально точно моделировать происходящие в атмосфере процессы. Здесь важно различать предсказания погоды и климата. Из-за случайных атмосферных флуктуаций уверенный прогноз погоды ограничен сроком около недели, максимум двух. Однако при моделировании климата нам важны лишь средние значения и коридоры, которые описывают погоду. Эти показатели можно вычислить на основе некоторых общих принципов - закона сохранения энергии, химических превращений атмосферных газов, динамики морских течений. Но даже таких общих принципов довольно много и далеко не все из них хорошо известны. К примеру, недавно совершенно неожиданно обнаружилось, что обычные зеленые растения могут поставлять в атмосферу метан, а некоторые новые леса, растущие на влажной торфянистой почве, выделяют больше углекислого газа, чем поглощают. Другой пример: до недавнего времени в климатических моделях не учитывалось влияние соединений серы, которая способствует образованию аэрозолей, а вместе с ними и облаков. Пока еще плохо понятно, как происходит теплообмен между океаном и атмосферой. Неизвестны особенности долгопериодических океанических циркуляций.

Во всех подобных случаях климатологи вынуждены подбирать параметры модели методом проб и ошибок. Делается это примерно так. Строится компьютерная модель, по которой можно рассчитать эволюцию климата при различных вариантах параметров. Затем берется информация о состоянии климата, например в начале, ХХ века, и строится ретропрогноз - прогноз для уже прошедших десятилетий. Если модель дает результаты, близкие к тому, что было на самом деле, то считается, что на нее можно положиться и в прогнозе на десятилетия вперед, а если нет, то параметры немного изменяются, и делается новая попыткаТтаким способом удается построить довольно много моделей, которые хорошо согласуются с прошлыми данными, но дают разные прогнозы на будущее.

Именно таким способом получены прогнозы, приводимые в отчете Межправительственной группы экспертов по изменению климата. Вот некоторые из них. Ожидаемое глобальное потепление за период с 1990 по 2100 год составит от 1,4 до 5,8°С. Это многим больше, чем в ХХ веке, а температура в итоге станет рекордной за последние 10 тысяч лет. При этом в континентальных районах Северного полушария потепление будет примерно на 40% больше, чем в среднем по Земле. На всех материках уменьшится разница дневных и ночных температур. В Северном полушарии продолжится сокращение снежного покрова, площади морских льдов и объема Гренландского ледника. А вот масса антарктического льда, наоборот, вырастет из-за повышения влажности воздуха на Южном полюсе. Одним из самых долгосрочных эффектов нынешнего потепления должно стать повышение уровня моря. Здесь скажется не только таяние континентальных ледников, но и постепенный прогрев морской воды, сопровождающийся ее тепловым расширением. Кажется, что это незначительный эффект, однако, если учесть глубину океанов, прогнозируемое повышение уровня на 0,5 м за 100 лет (именно из-за расширения) уже не выглядит фантастическим. Впрочем, неопределенность этого прогноза очень велика - от 0,1 до 0,8 м. Для сравнения: в последнее время уровень моря возрастает примерно на 2-3 мм в год (0,2-0,3 м в столетие). Если потепление действительно имеет антропогенную природу и выбросы парниковых газов останутся на прежнем уровне, то температура на Земле будет продолжать расти и дальше, что приведет со временем к разрушению Гренландского ледника и pocтy уровня моря на З-7 м через тысячу лет. При этом огромные территории суши уйдут под воду. Это произойдет, конечно, не скоро, и кто-то может утешать себя мыслью, что после нас хоть потоп. Но, даже не заглядывая в столь отдаленное будущее, мы обнаруживаем весьма скорые и неприятные последствия глобального потепления. Например, похолодание в Европе. Оно может случиться, если остановится Гольфстрим - теплое течение, играющее роль европейской «системы центрального отопления», формирующее массы теплого влажного воздуха и гарантирующее мягкий европейский климат. Как показывает изучение осадочных пород, Гольфстриму уже случалось останавливаться в прошлом. Первые признаки его замедления зафиксированы двумя независимыми исследовательскими группами - британской и американской. Измеряя расход воды, они обнаружили ослабление потока примерно на 30% по сравнению с прошлыми исследованиями в 1957, 1981 и 1992 годах. Пока в Европе не замечают снижения температур (возможно, недостаток тепла от Гольфстрима компенсируется общим глобальным потеплением), но сам факт замедления течения выглядит тревожно.

Исследование изменений климата - это передний край науки. Для измерения уровня моря и ледников используются самые современные спутниковые технологии, для моделирования климата - мощные суперкомпьютеры. Данные собираются из глубин океанов и из стратосферы, из ледниковых кернов и из подводных скважин. При этом, как это ни странно, остро не хватает простых, но качественных измерений температуры, влажности, давления, ветра. Для выяснения происходящих в земной климатической системе процессов приходится привлекать физику и химию, астрономию и биологию. Прогнозы невозможно строить без учета влияния экономики и политики, а оценивать то, что говорится об изменениях климата, нельзя без знания истории и социальной психологии. Трудно привести пример другой столь комплексной задачи, которая с такой остротой когда-либо стояла бы перед человечеством. И тем важнее при ее решении не подменять честные исследования пропагандистскими заявлениями, будь они «за» или «против» потепления. Ведь в конечном счете важно не кто победит в споре, а что происходит на самом деле. Ну, а для того чтобы это узнать, надо продолжать исследования, держа в голове все возможные варианты и не забывая о том, что ставки в около климатических играх - по-настоящему глобальные.

1.2.1 Макроэкономические модели для расчета стоимости

Для определения масштаба затрат на сокращение выбросов парниковых газов на те или иные величины используются макроэкономические модели. В зависимости от уровня со-

выбросов данные модели демонстрируют воздействие мер по сокращению на мировой ВВП в 2050 году в диапазоне от -2% (рост ВВП) до +5% (снижение ВВП) ежегодно. Предполагаемые ежегодные расходы на сокращение выбросов оцениваются, исходя из уровня стабилизации концентрации парниковых газов в атмосфере к 2050 году на уровне около 500-550 ppm СО2-эквивалента. При таком подходе ежегодные расходы мирового ВВП составляют, по данным моделей, приблизительно 1%. При этом допускается диапазон в +/- 3%, отражающий все имеющиеся неопределенности. Величина в 1% от мирового ВВП ежегодно не является критичной для жизненных стандартов как в развитых, так и в развивающихся странах.

1.2.2 Влияние на экосистемы хвойных лесов

Отмечаемые ныне и прогнозируемые на ближайшие десятилетия повышение содержания СО2 в атмосфере и потепление ведут к серьезным изменениям в таежных и тундровых экосистемах Арктики и Субарктики: изменению продуктивности, смене видового состава, сдвигу границы между лесом и тундрой. Авторы предприняли попытку с помощью модели оценить, как повлияют изменения климата на продукционный процесс в лесной экосистеме и насколько сдвинутся северная и южная границы лесных экосистем умеренной зоны Северного полушария. Модель продукционного процесса экосистем хвойного леса описывает динамику углерода и воды, а также основные биотические и абиотические факторы в них. В модели учтены следующие процессы, протекающие в растениях: фотосинтез, дыхание, рост и отмирание органов, распределение усваиваемых питательных веществ между органами. Модель учитывает динамику влажности почвы и потока воды по ее профилю, интенсивность осадков и испарения, гидродинамическое сопротивление и водный потенциал почвы, действие гравитации на транспорт воды. После проверки модели по результатам наблюдений над ельниками в южной тайге на Валдае и другими участками в хвойно-широколиственных лесах и северной тайге ее использовали для описания глобальных процессов в высоких и средних широтах Северного полушария. В частности, оценивалось влияние возможных изменений климата на продукционный процесс экосистем еловых лесов в различных климатических зонах (на разных широтах и меридианах). Было получено распределение изменений годовой продукции и испарения воды в экосистемах при условии, что температура воздуха в течение вегетационного периода выше на 1°С. Оказалось, что продукция еловых лесов увеличивается севернее 60° (с широтой все больше у 66° рост достигает 3%) и уменьшается южнее этой широты. С ростом количества осадков продуктивность экосистем повышается, причем к югу все сильнее. Так, увеличение количества осадков на 6% на широте 62° влечет за собой рост продуктивности на 0,1%, а на широте 58° 3,4%.

1.2.3 Сдвиг природных зон

В модели заложены разделяемые большинством специалистов представления о том, что в постоянных климатических условиях экосистема в своем развитии неизбежно приходит к устойчивому состоянию климаксу. Иными словами, при постоянных условиях в данном месте экосистема пребывает в единственно возможном устойчивом положении равновесия, например «тундра» или «тайга». Предположим, содержание диоксида углерода в атмосфере вдвое выше современного. Чтобы проследить за перемещением северной границы леса, разобьем ее на участки в широтном направлении, на каждом из которых положение границы определяют температура, рельеф, речной сток и вечная мерзлота (перечень факторов заимствован из публикаций и экспертных оценок). Результаты модельных расчетов свидетельствуют, что зона тайги сдвинется к северу преимущественно на 100200 км. Кое-где этот сдвиг будет гораздо меньше или его не будет вовсе.

1.2.4 Влияние глобального потепления на арктический бассейн

Арктический бассейн весьма специфический объект для математического моделирования общей циркуляции из-за ряда важных отличий от остальной части Мирового океана. Во-первых, он почти повсеместно и постоянно покрыт льдом. При этом потоки тепла, влаги и импульса из атмосферы в океан в значительной мере определяются состоянием морского льда: его толщиной, сплоченностью и т.д. Во-вторых, распределение плотности воды в Северном Ледовитом океане обусловлено распределением ее солености, а не температуры, как в других океанах. В-третьих, значительная доля океана приходится на мелководные окраинные моря, а дно его глубоководной части изрезано высокими подводными хребтами. В Вычислительном центре РАН была разработана многослойная гибридная модель общей циркуляции океана. Вычисления выполнялись в точках, расположенных в узлах сетки с шагом 2° по широте, т.е. около 220 км. По вертикали толща воды в океане делилась на 6 слоев. Соленость соседних слоев различалась примерно на 0,8%. Рельеф дна задавался в самом общем виде, однако сохранял все основные особенности природного. Учитывались стоки основных рек, впадающих в океан. Дополнительный береговой сток распределялся равномерно по всей границе области. Результаты расчетов позволили выявить реакцию океана на парниковый эффект. Средневзвешенное по всей глубине океана потепление составило около 1,5°С, что меньше, чем в целом по Северному полушарию. Это вызвано тем, что верхний слой океана оказался сильно распресненным из-за таяния льда и увеличения речного стока. Более теплая, пресная и, стало быть, менее плотная вода, скапливаясь в верхнем слое, препятствует проникновению тепла в нижние слои. Таяние морского льда из-за потепления оказалось столь сильным, что его площадь в летние месяцы уменьшилась бы на 80%. Нарушение вертикальной конвекции океанских вод (наибольшее потепление в верхнем слое) вызывает перестройку всей циркуляции океана. В частности, увеличиваются скорости дрейфовых течений, что наряду с уменьшением толщины льда ведет к росту торосистости. Такие изменения климатического режима неизбежно будут иметь последствия не только непосредственно в акватории, но и в прибрежных областях. Так, подъем уровня океана за счет потепления составит от 0,1 до 0,2 м, что может привести к затоплению устьев крупных рек, особенно в Сибири.

В целом можно сказать, что климат Арктического бассейна станет более теплым и влажным, резко усилятся штормовые ветры, а в самом океане сократится площадь льдов, летом почти до нуля.

1.2.5 Изменение продуктивности и сдвиг зоны лесов

Модели, описывающие динамику экосистем, и экспертные оценки позволили определить смещение границ лесов при соответствующем изменении климата. Это ведет к изменению альбедо (отражающей способности) и влажности земной поверхности, что, в свою очередь, повлияет на глобальный климат. Конечно, заметное смещение растительных зон произойдет только через 100200 лет, однако указанный эффект может проявляться как тенденция изменения климата. Основные изменения состоят в смещении зоны лесов на север. Естественно, что это больше всего скажется на климате полярных и приполярных областей. В качестве граничных условий задавались новые значения альбедо в тех областях, где лес замещается другими растительными сообществами. Результаты расчетов предвещают заметное похолодание (на 12°С) в северных регионах Европы и Азии из-за ослабления нагрева земной поверхности вследствие увеличения альбедо. Таким образом, сдвиг природных зон частично компенсирует общее потепление, вызванное парниковым эффектом в Европе и Северной Азии. Итак, результаты расчетов предсказывают значительные изменения климата и биотических процессов в Арктике, а также перестройку общей циркуляции в Северном Ледовитом океане за счет парникового эффекта. Эти изменения будут иметь экономические и экологические последствия планетарного масштаба и должны вызвать адекватную реакцию человечества. Это тем более важно в свете возрастающей роли севера России как сырьевой базы (нефть, природный газ, цветные металлы, древесина) и важнейшей транспортной магистрали. Освобождение поверхности Северного Ледовитого океана от льда позволит превратить его в важнейшую круглогодичную транспортную артерию, однако увеличение влажности, усиление туманов и штормов потребует больших вложений в обеспечение безопасности морского и воздушного транспорта. Затопление устьев рек повлияет на планы размещения промышленных и жилых зон, а также транспортных терминалов. Изменение продуктивности и видового состава тундровых и таежных экосистем скажется на биоте всего региона, поэтому необходимо развернуть работы по сохранению уникальной природы Арктического бассейна. Для анализа возможной ситуации и определения адекватных превентивных мер, способных предотвратить (а если надо, то и использовать) последствия парникового эффекта в данном регионе, необходимо дальнейшее развитие и совершенствование математических моделей и методов, насыщение их новыми натурными данными.

1.3 Киотский протокол

О Киотском протоколе сейчас говорят много, особенно когда 30 градусный мороз сменяется уже привычной длительной январской оттепелью. Спектр мнений чрезвычайно широк: от требований об отказе от протокола до призывов немедленно начать свободную торговлю квотами.

Вероятно, тому есть основание, протокол, прежде всего, очень нов и необычен для международных соглашений. Во-вторых, он «стоит» на факте изменений климата, но фактически он лишь закладывает первые основы наших действий по этой проблеме, то есть «работает» на весьма отдаленное будущее.

Велись долгие переговоры, и чтобы достичь компромисса, сфера действия протокола постепенно сужалась. В итоге планируемые на ближайшие 10 лет меры по сути дела превращают протокол не в экологическое, а в экономико-энергетическое соглашение. Причем, так как в эти 10 лет США не участвуют в протоколе, то соглашение с Европой, Японией, Канадой и т.п., где страны ЕС, конечно, крупнейший партнер. То есть, в предельно утилитарном изложении вопрос сужается до двустороннего сотрудничества России с ЕС по выполнению энергетических проектов, которые повысят энергоэффективность экономики России, и при этом дадут снижение выбросов парниковых газов. Возможны еще лесные проекты, но тут дело обстоит сложнее. Европа главный партнер, а само соглашение в принципе междисциплинарно и выходит далеко за рамки традиционных экологических вопросов.

2. Роль глобального потепления в экологическом и экономическом аспектах мирового развития

Результаты последних научных исследований свидетельствуют о том, что потепление на 3°С по сравнению с доиндустриальной эпохой уже вызывает угрожающие потери в экологических системах и негативные воздействия на жизнь людей. В качестве допустимого уровня роста средней глобальной температуры в большинстве работ рассматривается уровень в 2°С. Расчеты Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК) показывают, что при всей неопределенности оценок максимально допустимая при этом концентрация СО2 в атмосфере равна 500-550 ppm. При таком росте концентрации в 2050 году выбросы должны составлять величину 9 млрд. т углерода в год (имеются в виду выбросы парниковых газов, выраженные в СО2-эквиваленте, а затем пересчитанные на углерод, 1 т углерода = 44/12 т СО2), в то время как в 2000 году выбрасывалось 8 млрд. т угле- рода. Такой сценарий выбросов предполагает, что в ближайшие 10-20 лет выбросы в развивающихся странах будут расти, а выбросы почти во всех развитых странах сокращаться. В дальнейшем выбросы крупнейших развивающихся стран стабилизируются. С 30-40 годов XXI столетия они должны начать сокращаться в результате интенсивного развития мировой экономики только на основе новых низкоуглеродных технологий и мер по повышению энергоэффективности и энергосбережения. Осуществление на практике такого сценария невозможно без устойчивого глобального экономического роста (примерно на 2,5% в год).

Формулирование цели глобальной климатической политики, безусловно, является стратегически важным шагом. Однако первым и основополагающим решением должно быть признание факта, что серьезные действия необходимо предпринять незамедлительно. Задержка с принятием мер на 20-30 лет может многократно увеличить цену негативных последствий изменения климата и даже привести к тому, что цель по стабилизации выбросов на уровне 550 ppm СО2-эквивалента окажется недостижимой.

Чем дольше будет продолжаться период непринятия специальных мер по сокращению выбросов парниковых газов, тем большая доля мирового ВВП будет тратиться на преодоление негативных последствий изменения климата. По достижении консенсуса по цели глобальной климатической политики очень важно найти согласие по вопросу участия каждой страны мира в ее реализации. Все страны мира будут вынуждены предпринимать меры по борьбе с изменением климата. Важно отметить, что затраты на реализацию мер по сокращению выбросов парниковых газов и адаптации к изменению климата должны и будут существенно различаться в разных странах. Крупнейшие страны мира уже прилагают серьезные усилия по борьбе с изменением климата. Так, например, Европейский союз создал крупнейшую в мире межгосударственную систему торговли квотами на выбросы парниковых газов. Данная система уже способствовала увеличению инвестиций в низкоэмиссионные технологии как в Европе, так и в развивающихся странах. Китайский 11-й пятилетний план предусматривает весьма амбициозные цели по сокращению энергоемкости ВВП на 20% в период с 2006 по 2011 год. Индия увеличивает долю возобновляемых источников энергии в балансе страны, поощряет меры по энергоэффективности.

2.1 Проблема глобального потепления: из прошлого в настоящее

В настоящее время проблема глобального потепления известна каждому жителю Земли. Она дала знать о себе особенно в 1996 - 1997 гг., когда погода в различных регионах Земли преподнесла немало сюрпризов. Уже неполная подборка информации на эту тему показывает, что в 1996 году на Земле произошло 600 различных природных катаклизмов (ураганы, землетрясение, наводнение, засухи, ливни, снегопады). Стихия унесла 11 тыс. человеческих жизней, причинив материальный ущерб на 60 млрд. долларов.

В литературе последних лет приводятся многочисленные данные о тенденциях изменения температуры на Земле на протяжении последних 100-150 лет. В частности, показано, что в конце XIX века началось потепление, которое особенно усилилось в 20 - 30-х годах ХХ века. В 40-х годах потепление закончилось и началось медленное похолодание, которое в 60-х годах прекратилось и сменилось новым потеплением. Четких объяснений этому явлению пока не дано. Приводимые результаты показывают, что в целом за столетний период среднегодовая температура на Земле увеличилась на 0,5 С. Для сравнения следует отметить, что со времен последнего ледникового периода (10 тыс. лет тому назад) температура на планете повысилась всего на 3-5С. Потепление происходит неравномерно на отдельных территориях Земли. Есть области, где среднегодовое повышение температуры значительно превышает таковое на всей планете, достигая 1,5 - 2,0 - 2,5С. Однако, на фоне всеобщего потепления есть территории, где погода меняется в сторону похолодания. Некоторые ученые говорят не о потеплении, а о похолодании на планете (Капица А.П.), появлении холодных течений (ответвление от течения Эль Ниньо, которое проходит вдоль Северо-западного побережья США и несет похолодание этой территории), превращение течения Гольфстрим из теплого в холодное и т.д. В настоящее время тенденция к увеличению температуры продолжается. К 2100 году в среднем температура на поверхности Земли повысится на 2 С. Повышение температуры будет вызывать исчезновение "ледяных шапок" Земли, начнется разрушение ледяного пласта Антарктиды, а, следовательно, повышение общего уровня Мирового океана и, как следствие этого, затопление значительных территорий. Повышение температуры - это нарушение в целом экологического равновесия на Земле (почва, вода, воздух, растительный и животный мир, человек).

Таким образом, в настоящее время общепризнанно, что на Земле имеет место изменение климата: на большинстве территорий в сторону потепления, а на некоторых - в сторону похолодания.

Проблеме изменения климата была посвящена Международная конференция в городе Киото (Япония) в 1997 году, организованная ООН, в которой приняло участие 160 стран. Центральный вопрос конференции - поиски путей замедления изменения климата.

Прежде чем ответить на вопрос, поставленный в заглавии доклада, необходимо рассмотреть, с чем может быть связано глобальное потепление. В настоящее время общеизвестно положение, что на Земле постоянно происходит как естественное, так и антропогенное изменения климата. Естественное изменение климата - это результат действия "глобальной климатической системы", состоящей из трех элементов: "оледенение - океан - атмосфера". Эта система работает как гигантская машина. Нарушение в одной её части вызывает ответные изменения в других частях. Для объяснения работы "глобальной климатической системы" было выдвинуто много геологических, палеогеографических, астрономических теорий, которые пытались объяснить причины изменения климата на Земле.

Общий вывод, который можно сделать после знакомства с этими теориями, заключается в том, что природа имеет свои собственные законы развития, так называемые естественные климатические циклы (периоды потепления и похолодания). На них влияют: солнечная энергия, воздушные и морские течения, уровень космической пыли, вертикальные подвижки земной коры, внезапные спуски крупных частей антарктического ледникового покрова в океан, изменение оси и угла вращения Земли вокруг солнца, полный цикл которого завершается за 22 тыс. лет и др. Есть основание полагать, что в естественных условиях происходит увеличение концентрации СО2 в атмосфере. Показано, что эта концентрация менялась на разных этапах истории Земли, но причины этого изменения полностью не раскрыты. Показано, что её повышение могло быть связано с извержением вулканических пород. Есть основание считать, что уменьшение углекислого газа в определенные периоды жизни Земли (Кайнозойская Эра) было главной причиной изменения климата в сторону похолодания и появление в высоких широтах ледниковых покровов. Нужно сказать, что ни одна из существующих теорий не может претендовать на полное объяснение причин изменений климата на Земле, ибо ни одна из них не нашла ещё своего экспериментального подтверждения. Естественные колебания температурного режима в современную эпоху сами по себе оказывают сравнительно небольшое влияние на природные условия и соответственно на хозяйственную деятельность человека. Они не могут вызвать резкого повышения температуры и тех катаклизмов, свидетелями которых мы являемся.). Однако жизнь вносит свои коррективы в этот естественный процесс. Благодаря человеку и его деятельности, развитие природной среды может пойти совсем по другому сценарию. Здесь в действие вступают так называемые антропогенные факторы, обусловленные деятельностью человека, которые оказывают существенное влияние на климат. Ещё в 40-х годах XX столетия академик В.И. Вернадский предостерегал, что производственная деятельность человека может приобрести масштабы, сравнимые с геологическими преобразованиями: "Человек становится геологической силой способной изменить лик Земли".

До определенного этапа развития человеческого общества, в частности индустрии, в природе существовало экологическое равновесие, т.е. деятельность человека не нарушала основных природных процессов. Оно продолжалось до конца XIX века. XX век вошел в историю как век небывалого технического прогресса, бурного развития науки, энергетики, сельского хозяйства. Одновременно с этим стало расти вредное воздействие индустриальной деятельности человека на окружающую среду. В результате происходят непредсказуемые изменения экосистем и всего облика планеты Земля. И над миром возникла угроза глобального нарушения природного равновесия.

Таким образом, Земля постоянно находится под естественным и антропогенным воздействиями. Действие их на Землю различно. Естественное воздействие обеспечивает смену климатических циклов, а антропогенное нарушает природное равновесие и естественные экосистемы, что и приводит к изменению климата.

В 70-х годах XX-го столетия были опубликованы работы, в которых обосновывалась концепция изменения климата в сторону его потепления и в качестве главной причины этого процесса указывалось на накопление в атмосфере углекислого газа. Основным источником образование СО2 является сжигание ископаемого топлива (каменный уголь, нефть), а также его производных (мазут, керосин, бензин, метан, природный газ). СО2 поступает в атмосферу от промышленных предприятий (металлургические, химические, теплоэлектростанции и др.), бытовых объектов (котельная, жилые дома, сжигание мусора и т.д.), а также от транспорта (сухопутный, воздушный, водный). Общепризнанно, что повышенное содержание СО2 создает, так называемый, парниковый эффект. Углекислый газ не препятствует поступлению солнечной радиации на Землю, но не пропускает длинноволновое излучение, которое идет от Земли, что приводит к повышению температуры нижнего слоя воздуха, а, следовательно, потеплению климата Земли. В настоящее время показано, что в атмосфере увеличилось содержание и других газов (закись азота, метан). Эти газовые примеси так же, как и СО2 способны влиять на климат, и они могут быть также названы парниковыми. Дополнительным источником углекислого газа для атмосферы является уменьшение растительного покрова Земли - вырубка лесов, которые являются мощным поглотителем СО2 из атмосферы. Кроме того, уничтожение растительности приводит к сильному нагреванию поверхности Земли, воздуха и повышению температуры. На уровень углекислого газа в атмосфере оказывает влияние температура океана, от которой зависит растворение СО2 в воде, а также фотосинтез в океане. Чтобы остановить процесс глобального потепления на планете, необходимо к 2050 году снизить общий уровень выбросов СО2 на 70%, по сравнению с уровнем 1990 года. Экономические расчеты показывают, что, если не принять срочных мер и не снизить темпа использования углеродного топлива, то концентрация СО2 в атмосфере будет увеличиваться до 0,04 % в начале ХХI столетия, а к 2030 г. составит 0,05-0,07%, т.е. удвоится, по сравнению с доиндустриальным периодом. Дальнейшие расчеты показали, что после 2030 г. концентрация углекислого газа будет расти и дальше, в течение одного-двух столетий и только достигнув значений в 5-10 раз больше ее доиндустриального уровня, начнет медленно снижаться.

2.2 Таяние ледников - признак глобального потепления

Таяние ледников на Аляске - признак глобального потепления. Ледники на Аляске тают намного быстрее, чем считалось ранее. По оценкам специалистов, образующаяся при таянии вода поднимает уровень моря на один сантиметр каждые 60 дней. Наблюдаемая скорость таяния ледяных шапок на Северном и Южном полюсах Земли является явным свидетельством глобального потепления. Теперь аналогичные процессы зафиксированы и на Аляске.

Ледник на территории Аляски и прилегающих районах Канады имеет площадь более 90000 км2. При проведении исследований учеными была применена новая технология измерений, названная лазерной телеметрией, позволяющая определить изменение объема льда в удаленных горных регионах за последние 40 лет.

В результате измерений было установлено, что размеры ледников Аляски уменьшаются намного быстрее, чем считалось ранее, и вносят наибольший вклад в подъем уровня воды по сравнению с другими ледниковыми регионами.

Результаты исследований являются дополнительным подтверждением высказанных ранее предположений о постепенном изменении климата на планете. Если таяние ледников будет происходить в таком же темпе, в течение следующего столетия уровень Мирового океана может подняться почти на целый метр.

Таяние гималайских ледников принимает катастрофические масштабы. Причиной таяния древних гималайских ледников стало глобальное потепление. Для исследования этого горного района была создана специальная группа альпинистов, которая была направлена в регион. В течение двух недель лучшие альпинисты мира, многие из которых являются по совместительству и экологами, изучали в горах последствия глобального потепления. По свидетельству альпинистов, признаки уже полностью вступившего в силу потепления видны всюду: на скалах обнаружены глубокие следы отступающих ледников, а ледниковые озера уже наполнены измельченным льдом. Знаменитый ледник, с которого около пятидесяти лет назад поднимались на Джомолунгму ее первые покорители - сэр Эдмон Хиллари и Серпу Тенцинг, - отступил более чем на пять километров вверх, и его таяние продолжается. Свыше сорока гималайских ледниковых озер могут вскоре полностью растаять и выйти из берегов. Если это произойдет - а, судя по всему, этого природного явления уже не избежать, - то последствия будут самыми плачевными. Таяние ледниковых озер вызовет горные сели и наводнения, представляющие угрозу жизням тысяч людей. Не говоря уже о том, что это повлияет на общее состояние мировой экологии.

2.3 Опасность усиления экстремальных погодных явлений

Летом 1999 года в средней полосе России невыносимая жара несколько раз прерывалась однодневными передышками, когда температура в полдень была всего плюс 25. Всего лет 20 назад такие дни в Подмосковье считались бы жаркими.

Разработанные в наше время методы определения температур ушедших времен (исследование намерзших в определенные века слоев полярного и горного льда, спилов выросших в те времена деревьев и т. д.) показывают, что в последние лет триста наша атмосфера заметно теплеет.

Для последних 100 - 130 лет этот вывод подтверждают и данные прямых метеорологических измерений: хотя в каждом десятилетии выпадают и аномально теплые и аномально холодные годы, средняя температура упорно ползет вверх. Обычно для объяснения этого поминают так называемый "парниковый эффект". "Парниковый эффект" возник не сегодня - он существовал с тех пор, как наша планета обзавелась атмосферой, и без него температура приземных слоев этой атмосферы были бы в среднем градусов на тридцать ниже реально наблюдаемой. Однако в последние век-полтора содержание некоторых "парниковых" газов в атмосфере очень сильно выросло: углекислоты - более чем на треть, метана - в 2,5 раза. Появились и новые, ранее просто не существовавшие вещества с "парниковым" спектром поглощения - прежде всего хлор- и фторуглеводороды, в том числе пресловутые фреоны.

Сам собой напрашивается вывод о связи между этими двумя процессами. Картину портит один пустячок: обусловленность глобального потепления антропогенными выбросами "парниковых" газов до сих пор строго не доказана. Более того - многие вполне серьезные ученые сомневаются в этом. Дело в том, что выброс газов в атмосферу - только одна сторона процесса. Атмосферная углекислота активно поглощается зелеными растениями в процессе фотосинтеза. Она растворяется в воде, откуда часть ее надолго уходит из глобального оборота, превращаясь (в основном стараниями различных живых существ) в химически малоактивные карбонаты - раковины моллюсков и некоторых одноклеточных, кости позвоночных и т. д.

Известны и другие пути связывания углекислоты и прочих "парниковых" газов. Построить же точную количественную модель их циркуляции до сих пор не удается, и потому нет гарантий, что наблюдаемое увеличение концентрации того или иного газа в случае снижения его выброса прекратится. Никто, правда, не спорит с тем, что глобальный климат действительно теплеет. Однако подобные изменения происходили в нем и раньше, когда деятельность человека никак не могла на них повлиять - достаточно вспомнить хотя бы наступления-отступления ледников. (Впрочем, как замечают сторонники антропогенной теории, в прошлом температурные сдвиги бывали и гораздо большими, но никогда не были такими быстрыми.) Никто не отрицает и данных, согласно которым всякое глобальное потепление сопровождалось увеличением содержания СО2 в атмосфере. Глобальное потепление сопровождается оттаиванием больших участков вечной мерзлоты (так, согласно вышеупомянутым моделям, к концу наступающего века ее южная граница в Сибири подымется примерно до 65-й параллели), что делает доступной для разложения (естественно, с образованием СО2 и метана) содержащуюся в оттаявших почвах органику. Впрочем, не исключено, что верны оба воззрения - рост концентрации атмосферного СО2 является как следствием, так и причиной глобального потепления; то есть эти два процесса работают по принципу положительной обратной связи, ускоряя друг друга. С этой точки зрения все меры по сокращению выбросов представляют собой трату немалых средств на замазывание щелей в стенках бочки, у которой отсутствует дно.

В еще худшем отношении окажется дикая природа. Речь идет не только о таких видах, как, скажем, белые медведи, которые ныне свободно странствуют почти по всей Арктике, а с потеплением окажутся привязаны к берегам материков и крупных островов. (Надо заметить, что решительный передел эколого-климатической карты мира вообще больше всего угрожает редким и исчезающим видам и прежде всего тем из них, которые встречаются только на ограниченной территории.)

Куда заметнее для человечества будет то, что произойдет с видами массовыми - например, с кровососущими насекомыми или вредителями леса. Дело в том, что скорость их размножения сильно зависит от температуры окружающей среды. Если эта температура станет выше, насекомые будут размножаться быстрее, выходя таким образом из-под контроля своих естественных врагов (птиц, лягушек и т. д.), для которых последствия потепления в лучшем случае ограничатся сдвигом сроков размножения, но не его интенсивности.

Кроме того, многие тропические и субтропические виды кровососов распространятся на север, и вместе с ними туда придут переносимые ими болезни - такие, как малярия, тропические вирусные лихорадки и т. д. (То же самое будет - и, похоже, уже происходит - с некоторыми грибковыми болезнями деревьев, возбудителей которых тоже разносят насекомые.)

Впрочем, по мнению многих специалистов, наибольшая опасность исходит даже не от самого температурного сдвига, а от его беспрецедентной скорости. Земная атмосфера и взаимодействующие с ней поверхность суши и верхние слои океана представляет собой сложнейшую комбинацию из множества разнородных и разномасштабных, но тесно связанных друг с другом процессов и механизмов, и резкий сдвиг какого-либо параметра прежде всего увеличит нестабильность в его работе.