Причины и последствия глобального потепления

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

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

Научное мнение, выраженное Межгосударственной группой экспертов по изменению климата (МГЭИК) ООН, и непосредственно поддержанное национальными академиями наук стран «Большой восьмёрки», заключается в том, что средняя температура по Земле поднялась на 0,7 °C по сравнению со временем начала промышленной революции (со второй половины XVIII века), и что «большая доля потепления, наблюдавшегося в последние 50 лет, вызвана деятельностью человека», в первую очередь выбросом газов, вызывающих парниковый эффект, таких как углекислый газ (CO2) и метан (CH4).

Оценки, полученные по климатическим моделям, на которые ссылается МГЭИК, говорят, что в XXI веке средняя температура поверхности Земли может повыситься на величину от 1,1 до 6,4 °C. В отдельных регионах температура может немного понизиться. Как ожидается, потепление и подъём уровня Мирового океана будут продолжаться на протяжении тысячелетий, даже в случае стабилизации уровня парниковых газов в атмосфере. Этот эффект объясняется большой теплоёмкостью океанов.

Помимо повышения уровня Мирового океана повышение глобальной температуры также приведёт к изменениям в количестве и распределении атмосферных осадков. В результате могут участиться природные катаклизмы, такие как наводнения, засухи, ураганы и другие, понизится урожай сельскохозяйственных культур и исчезнут многие биологические виды. Потепление должно, по всей вероятности, увеличивать частоту и масштаб таких явлений.

Некоторые исследователи считают, что глобальное потепление -- это миф, часть учёных отвергает возможность влияния человека на этот процесс. Есть те, кто не отрицает факт потепления и допускает его антропогенный характер, но не соглашается с тем, что наиболее опасными из воздействий на климат являются промышленные выбросы парниковых газов (подробнее в разделах Другие теории и Критика теории глобального потепления).

Причины глобального потепления

Существует научный консенсус, что текущее глобальное потепление с высокой вероятностью объясняется деятельностью человека.

Климатические системы изменяются как в результате естественных внутренних процессов, так и в ответ на внешние воздействия, как антропогенные, так и не антропогенные, при этом геологические и палеонтологические данные показывают наличие долговременных климатических циклов, которые в четвертичном периоде приняли форму периодических оледенений, причём настоящее время приходится на межледниковье.

Причины таких изменений климата остаются неизвестными, однако среди основных внешних воздействий изменения орбиты Земли (циклы Миланковича), солнечной активности (в том числе и изменения солнечной постоянной), вулканические выбросы и парниковый эффект. По данным прямых климатических наблюдений (изменение температур в течение последних двухсот лет) средние температуры на Земле повысились, однако причины такого повышения остаются предметом дискуссий, но одной из наиболее широко обсуждаемых является антропогенный парниковый эффект.

Нельзя сказать, что идёт спор между теми, кто «верит» и «не верит» в теорию парникового эффекта. Скорее, оспаривается итоговый эффект увеличения количества парниковых газов в атмосфере Земли, то есть не компенсируется ли потепление в силу парникового эффекта изменениями в распределении водяных паров, облаков, в биосфере или других климатических факторов. Однако наблюдаемое последние 50 лет повышение температуры Земли противоречит теориям о компенсирующей роли перечисленных выше обратных связей.

Выбросы парниковых газов

Парниковый эффект был обнаружен Жозефом Фурье в 1824 году и впервые был количественно исследован Сванте Аррениусом в 1896. Это процесс, при котором поглощение и испускание инфракрасного излучения атмосферными газами вызывает нагрев атмосферы и поверхности планеты.

На Земле основными парниковыми газами являются: водяной пар (ответственен примерно за 36-70 % парникового эффекта, без учёта облаков), углекислый газ (CO2) (9-26 %), метан (CH4) (4-9 %) и озон (3-7 %). Атмосферные концентрации CO2 и CH4 увеличились на 31 % и 149 % соответственно по сравнению с началом промышленной революции в середине XVIII века. Согласно отдельным исследованиям, такие уровни концентрации достигнуты впервые за последние 650 тысяч лет -- период, для которого были получены достоверные данные из образцов полярного льда.

Около половины всех парниковых газов, получаемых в ходе хозяйственной деятельности человечества, остаются в атмосфере. Около трёх четвертей всех антропогенных выбросов парниковых газов за последние 20 лет стали результатом добычи и сжигания нефти, природного газа и угля. Большая часть остальных выбросов вызвана изменениями ландшафта, в первую очередь вырубкой лесов. В пользу теории антропогенного вклада в современное изменение климата в результате выделения парниковых газов могут свидетельствовать и те факты, что наблюдаемое потепление приводит прежде всего к увеличению средних температур в высоких (приполярных) широтах, к повышению средних температур в зимний период в средних широтах и к уменьшению ночного выхолаживания. А также является фактом то, что быстрое нагревание слоёв тропосферы происходит на фоне не очень быстрого охлаждения слоёв стратосферы

Человеческая деятельность

Результаты последних исследований подкрепляют теорию о том, что причиной глобального потепления является человеческая деятельность. Исследование с участием ученых из Шотландии, Канады и Австралии показало, что вероятность естественных, а не антропогенных причин изменения климата на планете составляет не более 5 %.

Согласно тому же исследованию, с 1980 года средняя температура воздуха на планете поднялась на 0.5 градуса по Цельсию, и Земля продолжает нагреваться примерно на 0.16 градуса за десятилетие.

Изменение солнечной активности

Были предложены разнообразные гипотезы, объясняющие изменения температуры Земли соответствующими изменениями солнечной активности.

В третьем отчёте МГЭИК утверждается, что солнечная и вулканическая активность может объяснить половину температурных изменений до 1950 года, но их общий эффект после этого был примерно равен нулю[4]. В частности, влияние парникового эффекта с 1750 года, по оценке МГЭИК, в 8 раз выше влияния изменения солнечной активности.

Более поздние работы уточняли оценки влияния солнечной активности на потепление после 1950. Тем не менее, выводы остались примерно теми же: «Лучшие оценки вклада солнечной активности в потепление лежат в пределах от 16 % до 36 % вклада парникового эффекта» («Недооценивают ли модели вклад солнечной активности в последние изменения климата», Питер А. Скотт и др., «Journal of Climate», 15 декабря 2003).

Однако, существует ряд работ, предполагающих существование механизмов, усиливающих эффект солнечной активности, которые не учитываются в современных моделях, или что важность солнечной активности в сравнении с другими факторами недооценивается. Такие утверждения оспариваются, но являются активным направлением исследований. Выводы, которые будут получены в результате этой дискуссии, могут сыграть ключевую роль в вопросе о том, в какой степени человечество ответственно за изменение климата, и в какой -- естественные факторы.

Есть множество иных объяснений возможного текущего повышения средней температуры земной поверхности, без привлечения роли промышленных парниковых газов.

Наблюдаемое потепление находится в пределах естественной изменчивости климата и не нуждается в отдельном объяснении

Потепление является результатом выхода из холодного Малого ледникового периода.

Потепление наблюдается слишком непродолжительное время, поэтому нельзя достаточно уверенно сказать, происходит ли оно вообще

Следует учитывать, что кроме влияния антропогенных факторов, климат на нашей планете безусловно зависит от многих процессов, происходящих в системе Земля -- Солнце -- Космос. Кроме случайных, но многократных за историю Земли и катастрофических по своим последствиям столкновений с крупными астероидами и кометами, земная атмосфера испытывает и периодически повторяющиеся воздействия планетарного и космического происхождения. Можно выделить четыре группы таких циклов.

«Сверхдлинные» -- по 150?300 миллионов лет -- характеризуются самыми значительными изменениями климата на Земле. Они, вероятнее всего, связаны с периодом обращения Солнца вокруг центра масс нашей Галактики и прохождениями Солнечной системы через области Млечного пути с различной плотностью газо-пылевого вещества, которое в зависимости от своего состава, может как экранировать излучение Солнца, так и усиливать на нём интенсивность термоядерных реакций.

«Длинные» циклы, связанные с тектоникой литосферных плит и интенсивностью вулканической деятельности. Они надёжно установлены в палеогеологической летописи, но нерегулярны по периоду и длятся от нескольких до десятков миллионов лет.

«Короткие» периоды, так наз. «Циклы Миланковича», продолжительностью 93000, 41000 и 25750 лет, вызванные периодическими колебаниями перигелия земной орбиты и ориентации оси вращения Земли, определяемой явлениями нутации и прецессии. Из этих двух астрономических явлений на общую инсоляцию поверхности в первую очередь влияет периодическое изменение величины угла наклона оси вращения Земли к плоскости её орбиты, то есть нутация.

И, наконец, последняя категория, условно называется «ультракороткими» периодами. Они связаны с ритмами солнечной активности, среди которых предполагается наличие периодов продолжительностью 6000, 2300, 210 и 87 лет, кроме безусловно существующих 22-х и 11-ти летних циклов активности Солнца.

Суперпозиция различных по своей природе и по продолжительности периодов изменения интенсивности солнечной радиации, достигающей нашей планеты, в сочетании с тепловой инерцией океанов, движением материков, вулканической активностью, а возможно, и влиянием обратных реакций всей земной биосферы, как целого, -- и определяет среднюю температуру земной поверхности и распределение климатических зон в различные геологические эпохи. Этот сложный комплекс множества знакопеременных геофизических и космических факторов воздействия на земной климат, может, по мнению некоторых, обуславливать и наблюдаемое в наше время потепление. Человек в настоящее время не в силах влиять на процессы таких масштабов.

Критика теории глобального потепления

Известный британский учёный-натуралист и телеведущий Дэвид Беллами полагает, что самой главной экологической проблемой планеты является уменьшение площади тропических лесов в Южной Америке. По его убеждению, опасность глобального потепления сильно преувеличена, -- в то время, как исчезновение лесов, в которых живут две трети всех видов животных и растений планеты, действительно является реальной и серьёзной угрозой для человечества.

К аналогичному выводу пришёл российский физик-теоретик В.Г. Горшков, основываясь на разрабатываемой им с 1979 г. теории биотической регуляции, согласно которой необратимые изменения климата скорее будут вызваны не парниковыми газами, а нарушением гомеостатического механизма глобального влаго- и теплопереноса, который обеспечивается растительностью планеты -- при условии некоторого запорогового сокращения площади естественных лесов.

Известный американский физик Фримен Дайсон утверждает, что меры, предлагаемые для борьбы с глобальным потеплением давно уже не относятся к сфере науки, а являются политиканством и спекулятивным бизнесом.

Основатель телеканала о погоде Weather Channel, журналист Джон Колман считает «так называемое глобальное потепление величайшим жульничеством в истории». По его словам, «некоторые подлые и трусливые ученые ради защиты окружающей среды и разных политических целей нагло манипулируют долгосрочными наблюдениями за погодой, чтобы создать у людей иллюзию глобального потепления. Никакого стремительного изменения климата не будет. Воздействие человечества на климат Земли ничтожно. Наша планета не находится в опасности. Через одно-два десятилетия несостоятельность теории глобального потепления будет очевидна для всех.»

Датский экономист Бьорн Ломборг считает, что глобальное потепление имеет не столь угрожающий характер, как это рисуют некоторые специалисты и вторящие им журналисты. «Тема потепления перегрета», -- говорит он. Детально взгляды Ломборга изложены в книге «Охладите! Глобальное потепление. Скептическое руководство».

Профессор А.П. Капица, член-корреспондент РАН, завкафедрой Географического ф-та МГУ считает вклад человечества в климатические изменения несущественным на фоне космических и геофизических факторов.

Ряд критиков указывает на то, что в прошлом (например, в эоцене) температура была значительно выше сегодняшней, и хотя тогда вымерло множество видов, в дальнейшем жизнь процветала.

Парниковый эффект

По степени влияния на климат парникового эффекта Земля занимает промежуточное положение между Венерой и Марсом: у Венеры повышение температуры приповерхностной атмосферы в ~13 раз выше, чем у Земли, в случае Марса в ~5 раз ниже, эти различия являются следствием различных плотностей и составов атмосфер этих планет.

При неизменности солнечной постоянной и, соответственно, потока солнечной радиации, среднегодовые приповерхностные температуры и климат, определяются тепловым балансом Земли. Для теплового баланса выполняются условия равенства величин поглощения коротковолновой радиации и излучения длинноволновой радиации в системе Земля-атмосфера. В свою очередь, доля поглощенной коротковолновой солнечной радиации определяется общим (поверхность и атмосфера) альбедо Земли, на величину потока длинноволновой радиации, уходящей в космос, существенное влияние оказывает парниковый эффект, в свою очередь, зависящий от состава и температуры земной атмосферы.

Основной вклад в парниковый эффект земной атмосферы вносит водяной пар или влажность воздуха тропосферы, влияние других газов гораздо менее существенно по причине их малой концентрации. Вместе с тем, концентрация водяного пара в тропосфере существенно зависит от приповерхностной температуры: увеличение суммарной концентрации «парниковых» газов в атмосфере должно привести к усилению влажности и парникового эффекта, который в свою очередь приведет к увеличению приповерхностной температуры.

При понижении приповерхностной температуры концентрация водяных паров падает, что ведет к уменьшению парникового эффекта, и, одновременно с этим при снижении температуры в приполярных районах формируется снежно-ледяной покров, ведущий к повышению альбедо и, совместно, с уменьшением парникового эффектом, вызывающим понижение средней приповерхностной температуры.

Таким образом, климат на Земле может переходить в стадии потепления и похолодания в зависимости от изменения альбедо системы Земля - атмосфера и парникового эффекта.

Количество CO₂ в атмосфере неуклонно растет вот уже более века из-за того, что в качестве источника энергии стали широко применяться различные виды ископаемого топлива (уголь и нефть). Кроме того, как результат человеческой деятельности в атмосферу попадают и другие парниковые газы, например, метан, закись азота и целый ряд хлоросодержащих веществ. Несмотря на то, что они производятся в меньших объёмах, некоторые из этих газов куда более опасны с точки зрения глобального потепления углекислого газа.

В конце восьмидесятых -- начале девяностых годов XX века несколько лет подряд среднегодовая глобальная температура была выше обычной. Это вызвало опасения, что вызванное человеческой деятельностью глобальное потепление уже началось. Среди ученых существует консенсус, что за последние сто лет среднегодовая глобальная температура поднялась на 0,3 -- 0,6 градусов Цельсия. Существует научный консенсус, что жизнедеятельность человека является основным фактором, который влияет на текущее повышение температуры на земле.

глобальный потепление атмосферный парниковый

Последствия глобального потепления

1. Если температура на Земле будет продолжать повышаться, это окажет серьезнейшее воздействие на мировой климат.

2. В тропиках будет выпадать больше осадков, так как дополнительное тепло повысит содержание водяного пара в воздухе.

3. В засушливых районах дожди станут еще более редкими и они превратятся в пустыни в результате чего людям и животным придется их покинуть.

4. Температура морей также повысится, что приведет к затоплению низинных областей побережья и к увеличению числа сильных штормов.

5. Повышение температуры на Земле может вызвать поднятие уровня моря так как:

а) вода, нагреваясь становится менее плотной и расширяется, расширение морской воды приведет к общему повышению уровня моря.

б) повышение температуры может растопить часть многолетних льдов, покрывающих некоторые районы суши, например, Антарктиду или высокие горные цепи.

Образовавшаяся вода в конечном итоге стечет в моря, повысив их уровень. Следует, однако, заметить, что таяние льда, плавающего в морях, не вызовет повышение уровня моря. Ледяной покров Арктики представляет собой огромный слой плавучего льда. Подобно Антарктиде, Арктика также окружена множеством айсбергов.

Климатологи подсчитали, что если растают гренландские и антарктические ледники, уровень Мирового океана повысится на 70-80 м.

6. Сократятся жилые земли.

7. Нарушится водосолевой баланс океанов.

8. Изменятся траектории движения циклонов и антициклонов.

9. Если температура на Земле повысится, многие животные не смогут адаптироваться к климатическим изменениям. Многие растения погибнут от недостатка влаги и животным придется переселится в другие места в поисках пищи и воды. Если повышение температуры приведет к гибели многих растений, то вслед за ними вымрут и многие виды животных. Кроме отрицательных последствий глобального потепления, можно отметить несколько положительных:

1. При потеплении и увеличении содержания углекислого газа многие растения усилят фотосинтез. Значит, их биомасса будет увеличиваться.

2. Возрастут уловы рыбы.

Меры по предупреждению глобального потепления

Главную меру по предупреждению глобального потепления можно сформулировать так: найти новый вид топлива или поменять технологию использования нынешних видов топлива. Это означает, что необходимо:

1. Уменьшить выброс в атмосферу парниковых газов.

2. В котельных, на заводах и фабриках установить сооружения для очистки выбросов в атмосферу.

3. Отказаться от традиционных видов топлива в пользу более экологически чистых.

4. Уменьшить объемы вырубки лесов и обеспечить их воспроизводство.

5. Создать законы, обеспечивающие предупреждение глобального потепления.

6. Выявлять причины глобального потепления, наблюдать за ними и устранять их последствия.

Полностью уничтожить парниковый эффект нельзя. Полагают, что если бы не парниковый эффект, средняя температура на земной поверхности составила бы - 15 градусов по Цельсию.

Вывод

Колоссальное могущество природы: наводнение, стихии, бури, подъём уровня моря. Изменение климата меняет образ нашей планеты. Причуды погоды уже не являются чем-то необычным, это становится нормой. Лёд на нашей планете тает и это меняет всё. Моря поднимутся, города могут быть затоплены и миллионы людей могут погибнуть. Ни один прибрежный район не убежит от ужасных последствий.

Глобальное потепление, мы постоянно слышим это выражение, но за знакомыми словами стоит пугающая действительность. Наша планета нагревается и это оказывает катастрофический эффект на ледяные шапки земли. Температура поднимается, лёд начинает таять, море начинает подниматься. По всему миру уровень океана поднимается в 2 раза быстрее чем 150 лет назад. В 2005 году 315 куб км льда из Гренландии и Антарктики растаяли в море, для сравнения в городе Москва в год используется 6 куб км воды - это глобальное таяние. Это повышение уровня воды достаточное что бы повлиять на более 100 млн. людей во всём мире, но уже сейчас многие специалисты опасаются, что их прогнозы могут быть неверными. Даже по консервативным расчётам прогнозируется, что в течении следующих 60 лет, повышение уровня моря уничтожит четверть всех домов находящиеся в 150-ти метрах от побережья. Последние исследования рисуют более тревожную картину. К концу столетия уровень моря может подняться на целых 6 метров и это всё может произойти со всеми нами из-за таяния.

Что бы понять что произойдёт, когда лёд растает, учёным необходимо изучать процессы, которые вызываю таяние. Современные передовые технологии способны открыть древнюю историю наше планеты, изучая изменения которые имели место в прошлом и они надеются предсказать наше будущее.

Размещено на Allbest.ru