Антропогенное влияние на климат планеты

Размещено на http://www.allbest.ru/

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине «Учение о биосфере»

Антропогенное влияние на климат планеты

Содержание

Введение

Глава 1. Биотическое управление климатом Земли

1.1 Устойчивость климата

1.2 Влияние естественной биоты на климат

1.3 Антропогенная составляющая в изменении климата

Глава 2. Глобальное изменение климата

2.1 Глобальные изменения климата: антропогенное влияние или естественные вариации

2.2 Влияние углекислого газа и аэрозольных частиц на климат планеты

2.3 Возможности сокращения выбросов парниковых газов

2.4 Коричневый туман - последствия глобального потепления

Глава 3. Изменение климата и здоровье населения

3.1 Воздействие высоких температур на здоровье населения

3.2 Человек продолжает угрожать климату и себе

Заключение

Выводы

Список литературы

Введение

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 (Котляков В.М.,2003)

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 (Подрезов О.А., 2006).

Глобальное потепление несет значительные, возможно даже катастрофические последствия для природы и человека. Это действительно общемировая проблема, оказывающая воздействие на все страны и регионы. Причина климатических изменений кроется как в самих природных явлениях, так и обусловлена антропогенными факторами, приводящими к эмиссии парниковых газов. Климат изменяется и становится теплее. В течение XX века среднегодовая температура у поверхности земли увеличилась на 0,6° С.

Концентрация всех парниковых газов быстро увеличиваются, а концентрация СО2 в настоящее время выше, чем в любой другой период за последние 420 000 лет, и, возможно, выше, чем за последние 20 миллионов лет. Примерно 3/4 антропогенной эмиссии СО₂ в течение последних 20 лет обусловлено сжиганием ископаемого топлива. Остальная часть эмиссии связана с промышленными процессами, изменением землепользования и, особенно, с сокращением площади лесов (Калабина Г.В., Никонова В.В., 2001).

В следующих столетиях климатические изменения продолжатся, а если мы не снизим роль антропогенного фактора в этом процессе, последствия глобального потепления будут значительно хуже. Уровень моря может подняться до трех метров и привести к исчезновению Гольфстрима. Отдельные участки природы оказываются особенно уязвимыми к воздействию изменений климата. Некоторые из них могут быть полностью уничтожены. К таким экосистемам относятся коралловые рифы, бореальные и тропические леса, степные болота и естественные луга. На обширных территориях Восточной Европы, Европейской части России и центральной части Канады и Калифорнии выпадает значительно большее количество осадков в виде дождя, чем в виде снега. За последнее десятилетие сократилось 67% ледников в Гималаях и горах Тянь-Шаня. Под угрозой исчезновения - половина ледников Альп (Ревин С.И., 2005).

Цель работы: изучить антропогенное влияние на климат планеты.

Задачи работы:

1. Дать общую оценку биотическому управлению климатом Земли.

2. Определить последствия глобального потепления.

3. Проанализировать влияние климата на здоровье человека.

Глава 1. Биотическое управление климатом земли

1.1 Устойчивость климата

климат население глобальное потепление

Основной наблюдаемой особенностью земного климата является его устойчивость, позволившая жизни просуществовать на протяжении нескольких миллиардов лет. Среднеглобальная температура земной поверхности отклонялась от современного значения +15 ^оС не более, чем на 5 ^оС в ту и другую сторону, т.е. не опускалась ниже 10 ^оС и не поднималась выше 20 ^оС. Существовавшая череда ледниковых и межледниковых периодов однозначно указывает на существование устойчивости климата. Повышение температуры вызывало действие сил, тормозящих это повышение (т.е. наступление ледников), а понижение температуры с увеличением площади ледниковых щитов приводило в действие силы, приводящие к последующему росту температуры и таянию льдов (Григорьев А.А., Левин С.Т., 2000).

Анализ физических свойств окружающей среды атмосферы, океанов и континентов показывает, что климат Земли, в котором основную часть земной поверхности составляет жидкая гидросфера океанов, физически неустойчив. Количество атмосферной влаги, находящейся в непрерывном круговороте - испарении с поверхности океанов и континентов и выпадении обратно в виде дождей - жестко связано с температурой земной поверхности. С увеличением температуры количество атмосферной влаги возрастает в геометрической прогрессии, увеличиваясь вдвое при росте температуры на каждые последующие 10 ^оС (и, соответственно, уменьшаясь вдвое с падением температуры на каждые 10 °С). Это свойство хорошо известно и регулярно используется нами для ускорения высушивания белья, одежды и других предметов (Новиков Ю.В.,2007).

Атмосферная влага является основным парниковым веществом и отражает обратно тепловое излучение земной поверхности, нагревая ее. Поэтому с увеличением температуры экспоненциально увеличивающееся количество атмосферной влаги приводит к дальнейшему экспоненциальному возрастанию температуры. Таким образом, если процесс испарения не подвергается управлению какими-либо внешними силами, ничто не может препятствовать случайно начавшемуся процессу неограниченного повышения температуры, вплоть до полного испарения океанов. При этом простые физические оценки показывают, что температура земной поверхности достигает значений 400^оС, при которых никакая жизнь невозможна. С другой стороны, в случае случайно начавшегося процесса понижения температуры в отсутствие внешнего управления ничто не может предотвратить экспоненциальное уменьшение атмосферной влаги, вплоть до полного оледенения всей гидросферы (которая в этом состоянии сильно отражает солнечное излучение) и падению температуры земной поверхности до -100 °C, что также несовместимо с существованием жизни (Белоусова Ю.А., 1999).

1.2 Влияние естественной биоты на климат

Какие же силы управляют испарением влаги на суше и в океанах, поддерживая температуру Земли в приемлемом для жизни коридоре? Легко убедиться, что это не могут быть ни силы, связанные с неоднородностью континентов, составляющих треть земной поверхности, ни Кориолисовы силы, связанные с вращением Земли, ни силы глобальной циркуляции атмосферы и океанов. Иными словами, ни форма Земли, ни ее вращение, ни неровность ее поверхности не имеют отношения к устойчивости земного климата. Силы управления могут создаваться только самой жизнью - не нарушенными человеком сообществами фауны и флоры суши и океанов, которые составляют то, что теперь называют биотой Земли. Процесс биотического управления окружающей средой и климатом Земли столь же сложен, как сложна сама жизнь. Однако отдельные его элементы известны и хорошо изучены. Листья деревьев лесов расположены над Землей в виде множества слоев, так что испарение с поверхности листьев может многократно превышать испарение с оголенной почвы или открытой водной поверхности. Этот полностью управляемый растениями экологический процесс испарения влаги называют транспирацией. Мощность солнечной энергии, затрачиваемой на транспирацию растениями, в 300 раз превосходит мощность энергопотребления всего человечества. В океанах глубина проникновения света зависит от замутненности клетками фито- и зоопланктона, генерирующими различного вида поверхностноактивные вещества, что позволяет регулировать испарение и температуру водной поверхности. Известно и множество очевидных, но менее изученных биотических механизмов управления окружающей средой. Все эти механизмы действуют только в не нарушенной человеком естественной биоте - не подвергавшихся вырубкам лесах, неосушенных болотах, не залитых нефтью океанах. Чрезвычайная сложность биотического управления не позволяет человеку вторгаться в него или пытаться улучшить его механизмы. С этой точки зрения бессмысленными становятся и попытки детального изучения этих механизмов. Биотическому управлению, отлаженному за миллиарды лет, нельзя «помочь». Ему необходимо лишь не мешать. Что же происходит с биотическим управлением сейчас? Естественные ненарушенные леса континентов - наиболее эффективная система управления водным режимом на суше. Величины испарения и осадков в тропических дождевых лесах вдвое превосходят эти же величины над поверхностью открытого океана. Биотическое управление водным режимом, осуществляемое ненарушенными лесами средних и низких широт, не менее эффективно в летние периоды, но выключено зимой и ослаблено весной и осенью. Каждую весну мы наблюдаем, как просыпается наша биота и в очередной раз пытается включить биотическое управление и восстановить окружающую нас среду в наиболее благоприятном для нашей жизни состоянии. Но мы бездумно набрасываемся на нее - рубим и уничтожаем. Наша задача - получить экономически выгодные максимальные урожаи зерна на пахотных землях и пастбищах, вырастить деревья с экономически ценной древесиной. Для описания естественных лесов используются термины с негативным эмоциональным содержанием, они именуются перестойными, содержащими гниющую древесину и т.п. Но именно такие леса, существовавшие миллиарды лет независимо от человека, представляют собой биоту, способную наиболее эффективно управлять окружающей средой (Германович А.Д., Пегасов В.А., 1999).

То, что растет на обрабатываемых землях и эксплуатируемых «лесах» - это не биота. Эти виды растений и питающиеся ими люди никогда не образуют естественные сообщества и не способны к управлению окружающей средой. Более того, благодаря достигнутой высокой продуктивности подобных искусственных наборов живых организмов они оказывают разрушающее воздействие на окружающую среду, часто превосходящее управляющее воздействие естественной аборигенной биоты, которая существовала ранее на той же территории.

Человечество уже в течение нескольких тысяч лет эффективно уничтожает естественную биоту на суше. Нетронутой до последнего времени оставалась только биота открытого океана. Все пустыни на суше - это уничтоженные человеком леса путем их прямого выжигания и дальнейшего перевыпаса скота. Существующие сейчас степи, прерии и саванны - это промежуточная стадия полного уничтожения лесов. Но человеку не удается превратить пустыни в «цветущие сады» или высокопродуктивные поля на сколь-нибудь продолжительное время, сравнимое со временем существования естественных экосистем. Лишь чрезвычайно большими усилиями удается сделать это на очень ограниченных территориях и на короткий срок, после которого наступает полная деградация (опустынивание) (Калабина Г.В., Никонова В.В., 2001).

Поэтому в пустынях (включая все территории, покрытые ледниками сейчас или в прошлом) биотическое управление просто выключено, но пустыни не разрушают окружающую среду в глобальных масштабах, чего нельзя сказать о культивируемых человеком землях и акваториях, где высокопродуктивная «антибиота» (производящая с высокой скоростью нужные человеку, но экологически бессмысленные продукты) осуществляет дестабилизацию окружающей среды (Шувалов В.Г., 2000).

1.3 Антропогенная составляющая в изменении климата

Изменение климата неоднократно наблюдались в прошлом. Например, в период средневекового потепления Гренландию называли зеленой землей, а в Англии выращивали виноград. В чем же причина потепления в последние десятилетия? Причина - в резком увеличении концентрации углекислого газа и метана. Такого роста и таких концентраций никогда не было в истории человечества. Что же касается температуры, за всю историю прямых инструментальных наблюдений (более четырех веков) никогда не было столь длительного и сильного потепления, охватывающего все континенты и океаны.

Россия - это не Европа. Климат северо-западной европейской части России, Сибири и Дальнего Востока поддерживается до сих пор только сохранившимся на огромных территориях ненарушенным лесным покровом. Чрезвычайно опасно и недальновидно рассматривать российские леса как экономический запас древесины, распродавая их лесопромышленникам. В противоположность тропическим лесам, которые после вырубки не восстанавливаются, наши бореальные леса после вырубок восстанавливаются до нормального ненарушенного состояния, но за длительное время порядка сотни лет. После вырубок биотическая регуляция очевидно полностью выключается. В подрастающем лесу биотическая регуляция сильно ослаблена - все жизненные ресурсы направлены на скорейшее восстановление естественного сообщества. Совершенно так же ведет себя выздоравливающий после тяжелой болезни организм, который не способен плодотворно работать вплоть до полного выздоровления (Хворостьянов Д.В., 1999).

Лишь после того, как с позиции лесопромышленников лес становится «перезрелым и гнилым», восстанавливается естественное возрастное распределение и максимальная интенсивность биотической регуляции, которая далее может поддерживаться неограниченно долго. Лесопромышленники, заинтересованные только в экономически ценной древесине, вырубают деревья задолго до достижения лесным сообществом естественного состояния, тем самым лишая лес способности к биотической регуляции окружающей среды. Биотическая регуляция лесов Западной Европы полностью уничтожена сотни лет назад. В прошлом столетии, в основном, во второй его половине биотическая регуляция лесов уничтожена в Швеции и Финляндии (Монин А.С.,2001).

В Финляндии за короткий промежуток времени в несколько десятков лет весь лес заменен экономически ценной древесиной на корню. Для упрощения эксплуатации леса вся территория Финляндии испещрена сетью автомобильных дорог. Число дорог на единицу площади в Финляндии наибольшая в Европе. Аналогичный процесс уничтожения естественных лесов достиг невиданного размаха в Ленинградской области, Карелии и на Дальнем Востоке. Слышны призывы распространить шведско-финскую технологию уничтожения естественных лесов на весь Северо-Запад и Сибирь в России.

Швеция и Финляндия - это прибалтийские страны. Их климат может продержаться еще некоторое время после уничтожения естественных лесов. Для России это неприемлемо. Климат России остается пригодным для жизни людей только благодаря отсутствию дорог, что не позволяет быстро уничтожить естественные леса. Нельзя переводить леса России в экономически ценную древесину на корню и надеяться удвоить или утроить посредством этого валовой национальный доход так же, как нельзя торговать водными ресурсами России. Климат России будет необратимо подорван и россиянам негде будет жить и тратить этот удвоенный и утроенный доход. Кроме того, уничтожение естественных лесов России подорвет и весь глобальный климат планеты (Чайкина К.Е., Давыдов П.Р., 1998).

Глава 2. Глобальное изменение климата

2.1 Глобальные изменения климата: антропогенное влияние или естественные вариации?

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.

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 (Котляков В.М., 2003).

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. 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 (Соловов В.П., 2001).

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 (Костицын В.А., 1984).

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 (Гетов Л.В., Сычева А.В., 2005).

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 (Горшков В.Г., 2001).

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 (Новиков Ю.В., 2007).

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 (Шувалов В.Г., 2000).

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 (Гетов Л.В., Сычева А.В., 2005).

2.2 Влияние углекислого газа и аэрозольных частиц на климат планеты

До сих пор современные проблемы климата связываются с ростом атмосферной концентрации СО₂ - наибольшего по своей величине антропогенного загрязнителя окружающей среды. СО₂ - парниковый газ, второй по значению после атмосферной влаги (паров и облачности). Полоса поглощения СО₂ перекрывает лишь 20% спектра теплового излучения земной поверхности. Все остальные участки спектра (включая и полосу поглощения СО₂) захватывают пары воды и облачность. Основным источником повышения концентрации CO₂ -- главного парникового газа -- оказались выбросы от сжигания ископаемого топлива. В 2005 году концентрация двуокиси углерода в атмосфере увеличилась до 379 частей на миллион (0.000379). За последние 100 лет поднялась концентрация и других парниковых газов. Так, содержание метана в атмосфере выросло до 1774 млрд^-1 (0.000001774), а оксида азота -- до 319 млрд^-1 в 2005 году. До начала промышленной революции эти значения составляли 715 млрд^-1 и 270 млрд^-1 соответственно (Чайкина К.Е., Давыдов П.Р., 1998).

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 (Макарьева А.М., 2006).

Прямое загрязнение атмосферы аэрозольными частицами «затеняет» Землю, поэтому его называют глобальным потускнением. Косвенный эффект - влияние аэрозолей на облака: капельки становятся мельче, облака темнее, они дольше находятся в атмосфере, меняется альбедо облачного покрова Земли. Показано, что прямое потускнение охлаждает на 0,5 Вт/м² , а косвенное - на 0,7 Вт/м². Человечество принимает множество мер, чтобы снизить загрязнение и вред для здоровья людей. То есть глобальное потускнение снизится и прекратит частично компенсировать глобальное потепление, из-за чего общий эффект будет сильнее.

2.3 Возможности сокращения выбросов парниковых газов

В декабре 1997 года на встрече в Киото (Япония), посвященной глобальному изменению климата, делегатами из более чем ста шестидесяти стран была принят протокол, обязывающий развитые страны сократить выбросы СО₂. Киотский протокол обязывает тридцать восемь индустриально развитых стран сократить к 2008-2012 годам выбросы СО₂ на 5% от уровня 1990 года: Европейский союз должен сократить выбросы СО₂ и других тепличных газов на 8%, США - на 7%, Япония - на 6%.

Протокол предусматривает систему квот на выбросы тепличных газов. Суть его заключается в том, что каждая из стран (пока это относится только к тридцати восьми странам, которые взяли на себя обязательства сократить выбросы), получает разрешение на выброс определенного количества тепличных газов. При этом предполагается, что какие-то страны или компании превысят квоту выбросов. В таких случаях эти страны или компании смогут купить право на дополнительныe выбросы у тех стран или компаний, выбросы которых меньше выделенной квоты. Таким образом предполагается, что главная цель - сокращение выбросов тепличных газов в следующие 15 лет на 5% - будет выполнена (Моисеев Н.Н., 2004).

Тем не менее, переговоры по вопросу сокращения выбросов тепличных газов идут очень сложно. Прежде всего конфликт существует на уровне официальных лиц и бизнеса с одной стороны и неправительственного сектора - с другой. Неправительственные экологические организации считают, что достигнутое соглашение не решает проблемы, так как пятипроцентное сокращение выбросов тепличных газов недостаточно для того, чтобы остановить потепление, и призывают сократить выбросы как минимум на 60%. Кроме того, конфликт существует и на уровне государств. Такие развивающиеся страны, как Индия и Китай, вносящие значительный вклад в загрязнение атмосферы тепличными газами, присутствовали на встрече в Киото, но не подписали соглашение. Развивающиеся страны вообще с настороженностью воспринимают экологические инициативы индустриальных государств. Аргументы просты: а) основное загрязнение тепличными газами осуществляют развитые страны и б) ужесточение контроля на руку индустриальным странам, так как это будет сдерживать экономическое развитие развивающихся стран. В любом случае проблема глобального потепления климата - яркий пример того, какие механизмы, подчас, включены в решение экологической проблемы. Такие компоненты, как научная неопределенность, экономика и политика нередко играют в этом процессе ключевую роль (Новиков Ю.В., 2007).

2.4 Коричневый туман - последствия глобального потепления

Во время эксперимента, проведенного в 1999 году, над тропической частью Индийского океана брались образцы атмосферного воздуха. Исследования показали, что коричневый туман, формирующийся над большей территорией Азии во время сухого тропического сезона, может оказывать серьезное влияние на здоровье людей. Он представляет собой смесь загрязняющих веществ, в основном сажи, сульфатов, нитратов, органических частиц, минеральной пыли и золы, образующихся в результате сжигания ископаемого топлива и бытовых отходов. Эта смесь на 10% сокращает объем солнечного света, достигающего поверхность Индийского океана, распространяясь на тысячи километров от первоначальных источников загрязнения (Григорьев А.А., Левин С.Т., 2000).

Коричневый туман охватывает территории площадью до 10 миллионов квадратных километров. Ученые убеждены, что он формируется над значительной частью Азиатского континента, где живет более половины населения Земного шара. В настоящее время планируется создание сети станций мониторинга по странам Азии для исследования состава тумана.

Для деятельности человека изменение климата также приведет к серьезным отрицательным последствиям. Снижение урожайности в большинстве тропических, субтропических и умеренных широтах, рост наводнений, недостаток питьевой воды, рост заболеваемости, включая холеру и малярию - таковы последствия глобального потепления.

Способность адаптироваться к климатическим изменениям зависит от благосостояния страны. Очевидно, что наиболее уязвимыми станут беднейшие страны. Они в праве требовать от развитых стран, ответственных за значительную часть выбросов парниковых газов, принятия решительных мер, направленных на снижение негативных последствий изменения климата (Моисеев Н.Н., 2004).

Глава 3. Изменение климата и здоровье населения

3.1 Воздействие высоких температур на здоровье населения

Глобальное потепление климата вносит заметный негативный вклад в изменения здоровья населения, хотя пока оценка потенциального воздействия изменения климата на здоровье содержит большую степень неопределенности.

По оценкам ВОЗ, изменение климата уже обусловило в мире около 150 тысяч смертей и потерю примерно 5,5 миллионов лет жизни, скорректированных с учетом нетрудоспособности, при этом учитывалось только влияние диареи (расстройства стула), малярии, недостатка питания, а также смертей и травм в результате наводнений. В 2000 году за счет изменения климата приходилось примерно 2,4% случаев диареи в мире и 6% случаев в некоторых странах со средним уровнем доходов. Рассчитано, что повышение температуры на 10°С в бедных странах, где ВВП на душу населения меньше $6000 в год, приводит к 5% увеличению частоты этого заболевания (Котляков В.М., 2003).

По данным длительных наблюдений, за последние 100 лет наиболее значительный рост среднегодовой температуры на 3,5 произошел в Восточной Сибири, Приамурье и Приморском крае. Изменения климата в России в ХХI веке будут подобны изменениям в XX веке, увеличенным в 2-4 раза. К середине ХХI века ожидается значительное повышение средней годовой температуры воздуха на 3 - 40° в Западной Сибири и на 2 - 3° на северо-востоке Европейской части, в Якутии и вдоль всего арктического побережья (Демирчян К.С., Кондратьев К.Я., 2000).

Потепление климата является реальной угрозой здоровью населения России, причем эта угроза у нас даже более выражена, чем в других странах Европы. Связано это с особенностью климата, происходящей деградацией зон вечной мерзлоты и опасностью из-за этого для инженерных коммуникаций населенных пунктов, с большой уязвимостью здоровья северян при действии высоких температур, с многочисленными ареалами природноочаговых заболеваний и многими другими причинами как природного, так и социального характера.

Одним из последствий изменения климата считают увеличение числа таких аномальных погодных явлений как наводнения, штормы, тайфуны, ураганы. В России ежегодно во время этих чрезвычайных ситуаций гибнет до 1 тысячи человек, а число людей, получивших травму или посттравматический шок, неизвестно. От природных катастроф в последние годы в наибольшей степени пострадало население Якутии, Ставропольского и Краснодарского краев, Приморья. Природные катаклизмы влекут за собой непрямые последствия - увеличение числа комаров в результате затопления территорий, активизацию клещей и других переносчиков инфекций, увеличение периода их потенциальной инфекционной опасности, нарушение работы водопроводно-канализационных сооружений. В связи с этим возрастает и риск повышения кишечной инфекционной заболеваемости (Ивлева Н.А. Сабиров З.Ф., 2002).

Известно, что резкие изменения метеорологических факторов существенно влияют на физиологические процессы в организме человека, вызывают развитие патологических состояний и обострение хронических заболеваний. Такой отклик организма на изменение погоды получил название метеотропных реакций. И хотя люди имеют большой потенциал адаптации к условиям изменяющегося климата и окружающей среды, тем не менее, они становятся уязвимыми, когда в окружающих их метеоусловиях происходят серьезные изменения.

Отмечено, что многие жители испытывают дискомфорт, когда небо покрыто облаками, а если непогода продолжается дня 3-4, то она уже заметно влияет на психику: люди жалуются на «беспричинное» плохое самочувствие, раздражительность. Возможно, именно с этим связано происхождение выражений «пасмурный вид» и «пасмурное настроение».

Наиболее оптимальные условия температуры от +17 до +31°С, при влажности 40-60%, скорости движения воздуха 0,1-0,6 м/с. При температуре воздуха выше +31°С поддержание теплового равновесия организма значительно осложняется, и в этих условиях обеспечивается практически единственным механизмом - отделением и испарением пота. Подъем температуры тела в связи с высокой температурой воздуха выше 41,6°С приводит к тепловому удару, от которого может наступить смерть (Губернский Ю.Д., Кореневская Е.Н., 2003).

Изменения климата и погоды также неблагоприятно сказываются на больных с сердечно-сосудистыми, бронхолегочными заболеваниями, патологией костно-суставного аппарата, перинатальной патологией.

Потепление скажется и на ареале насекомых, являющихся переносчиками трансмиссивных инфекций (комары, клещи, мухи), ядовитых земноводных, пауков, которые в определенных условиях также представляют угрозу для здоровья. Увеличится опасность роста кишечных и паразитарных заболеваний.

Под воздействием жаркого климата в период адаптации у людей может развиваться переутомление - состояние, которое субъективно проявляется в виде усталости, а объективно - в виде снижения трудоспособности: уменьшения количества работы и понижения ее качества. Высокая температура воздуха неблагоприятно воздействует на физическую и умственную работоспособность. Ухудшаются показатели, характеризующие состояние центральной нервной системы. Имеются данные, свидетельствующие о том, что в жарком климате работоспособность никогда не достигает оптимального уровня, наблюдающегося в умеренном (Новожилов Г.Н., Ломов О.П., 2000).

Высокая температура воздуха, воздействующая на протяжении длительного времени, приводит к появлению специфической группы болезней - тепловым поражениям. К ним, согласно международной классификации, относятся: тепловой и солнечный удар, тепловой обморок, тепловые судороги, тепловое истощение вследствие обезвоживания, уменьшения содержания солей в организме, тепловое истощение неуточненное, тепловое утомление преходящее, тепловой отек (Сперанская О.С., 2004).

Длительные высокие температуры наружного воздуха в сочетании с повышенной влажностью и неблагоприятные микроклиматические условия в помещениях вызывают не только преждевременное развитие переутомления, но и увеличивают общую заболеваемость населения. Повышенная температура является провоцирующим фактором для нервно-психических заболеваний.

Увеличение общей заболеваемости в районах жаркого климата происходит в значительной степени за счет возрастания кожных заболеваний, в первую очередь теплового дерматита, солнечного дерматита, потницы.

Повышение температуры воздуха может приводить к увеличению травматизма вследствие появления утомления и снижения внимания. Так, при исследовании здоровья членов экипажей кораблей в тропиках выявлены тенденция к повышению количества травм по мере повышения температуры воздуха в среднем в два раза.

Из заболеваний, имеющих тенденцию к увеличению в жарких районах, следует отметить мочекаменную болезнь. Исследования частоты этого заболевания в различных климатогеографических районах показали, что количество случаев его в жарких районах значительно больше, чем в умеренных (Ревич Б.А., Шапошников Д.А., 2004).

Связь между погодой и здоровьем населения может быть опосредованной. Одна из причин потепления климата - выброс в атмосферу парниковых газов (SO₂, CO₂, CO, NO, NO_x, NH₄), которые оказывают также непосредственное влияние на состояние здоровья.

SO₂ - раздражающе действуют главным образом на верхние дыхательные пути, при более сильном воздействии могут поражать и глубокие дыхательные пути, оказывают общее действие, раздражающе воздействуют на кроветворные органы (костный мозг, селезенка), не исключено непосредственное раздражающее действие на нервные окончания. Порог чувствительности от 3-6 мг/м³ Раздражающее влияние оказывают концентрации 50 мг/м³.

CO₂ раздражает кожу и слизистые оболочки. В относительно малых концентрациях возбуждает дыхательный центр, в очень больших - угнетает его. Воздействие начинается с 4-8% (кашель, ощущение тепла в груди, раздражение глаз, потливость, чувство сдавливания головы, головные боли, шум в ушах, повышение кровяного давления, сердцебиение, психическое возбуждение, головокружение, реже рвота). Чувствительность индивидуальна. При вдыхании высоких концентраций (при 20% - через несколько секунд) наступает смерть от остановки дыхания (Демирчян К.С., Кондратьев К.Я., 2000).

CO обладает высоким сродством к гемоглобину крови (в 300 раз большим, чем кислород). Вытесняет кислород из оксигемоглобина, образуя карбоксигемоглобин, в связи с чем нарушается снабжение тканей кислородом. При остром отравлении - потеря сознания, судороги, одышка, удушье. Стадия одышки может длиться часами, даже сутками. При хроническом отравлении - головные боли, шум в ушах, быстрая утомляемость, боли в области сердца, одышка, обмороки, расстройство кожной чувствительности, обоняния, слуха, зрения, памяти, повышение кровяного давления, миокардиодистрофия, явления стенокардии. Способствует развитию атеросклероза, тиреотоксикоза, снижению иммунитета к инфекционным заболеваниям, нарушению генеративной функции у женщин, ослаблению половой функции у мужчин.

Окислы азота обладают раздражающим и удушающим действием. В зависимости от вида окислов азота в картине интоксикации может преобладать прижигающее действие на слизистую дыхательных путей (двуокись азота, аммоний), либо так называемый нитритный эффект - метгемоглобинобразование, падение артериального давления, симптомы поражения центральной нервной системы (окись азота), либо наркотическое действие (закись азота) (Подрезов О.А., 2001).

Перечисленные выше вещества также повышают иммуногенность пыльцы, которая вызывает более интенсивные аллергические реакции у больных полинозом и ведет к росту их числа. С потеплением климата увеличится продолжительность вегетационного периода, возрастет видовое разнообразие, что ведет к удлинению сезона аэронавигации пыльцы и спор и периода обострения поллинозов (Кондратьев К.Я., 1999).

В условиях многокомпонентного загрязнения атмосферного воздуха актуальным является не столько уровень заболеваемости, сколько возможность определения потенциального риска развития отдельных форм патологий. При этом в качестве эффекта оценивается не только (и не столько) риск появления заболеваний, но и вероятность рефлекторных реакций (ощущение раздражения, неприятного запах и пр.) или эффектов психологического дискомфорта, что также расценивается как факт нарушения здоровья.

Таким образом, диоксид азота при концентрации в воздухе 0,04-0,07 мг/м³, сернистый ангидрид в концентрации 0,035-0,0058 мг/м³ не оказывают влияния на организм; оксид азота в дозах 0,1-0,2 мг/м³ (212-579 чел. из 1000), оксид углерода при концентрации 4-6 мг/м³ (50-115 чел. из 1000) действуют на организм (Подрезов О.А., 2001).

Следует учесть, что при более теплом климате возникнет угроза для здоровья, связанная с поражением пищевых продуктов микотоксинами на любом этапе производства: в поле, при транспортировке, при переработке и хранении.

Заболевания, вызываемые микотоксинами, носят названия микотоксикозов. Они характеризуются поражением желудочно-кишечного тракта, печени, почек, органов кроветворения, центральной нервной системы, угнетением иммунной системы.

Среди большой группы микотоксинов наиболее опасными для здоровья являются афлатоксины, в первую очередь афлатоксин В₁ (АТВ₁), афлатоксин М₁ (АТМ₁), а также патулин и трихотеценовые микотоксины (Анисимов О.А., Поляков В.Ю., 2003).

3.2 Человек продолжает угрожать климату планеты и себе

Воздействие человека будет продолжать изменять атмосферу и климат Земли в ХХI веке. Ученые определили, что если не будет предпринято никаких мер по сокращению выбросов CO₂ и других парниковых газов, то за период с 1990 по 2100 годы температура у поверхности земли повысится на 1.5-1.8°С, а увеличение температуры на континентах к северу от экватора будет значительно выше.

Вполне вероятно, что это приведет к повышению уровня моря примерно на 40 см (хотя и с большой погрешностью), росту числа штормов и других стихийных погодных явлений, например, ливням, которые приведут к затоплению значительных территорий. Сократятся шапки полярных льдов и ледников на вершинах гор, за исключением территории Антарктики. В арктических районах (Сибирь, Аляска и др.) начнется таяние вечной мерзлоты. Все это может привести к дополнительной эмиссии парниковых газов и усилению парникового эффекта (Соловов В.П., 2001).

В следующих столетиях климатические изменения продолжатся, а если мы не снизим роль антропогенного фактора в этом процессе, последствия глобального потепления будут значительно хуже. Уровень моря может подняться до трех метров и привести к исчезновению Гольфстрима.

Отдельные участки природы оказываются особенно уязвимыми к воздействию изменений климата. Некоторые из них могут быть полностью уничтожены. К таким экосистемам относятся коралловые рифы, бореальные и тропические леса, степные болота и естественные луга. По представленным в отчете данным, на обширных территориях Восточной Европы, Европейской части России и центральной части Канады и Калифорнии выпадает значительно большее количество осадков в виде дождя, чем в виде снега. За последнее десятилетие сократилось 67% ледников в Гималаях и горах Тянь-Шаня. Под угрозой исчезновения - половина ледников Альп (Монин А.С., 2001).

Заключение

Глобальное потепление несет значительные, возможно даже катастрофические последствия для природы и человека. Это действительно общемировая проблема, оказывающая воздействие на все страны и регионы.

Реакция климатической системы на антропогенные воздействия происходит на фоне естественных колебаний климата, временные масштабы которых - от нескольких недель, до нескольких столетий. Все расчеты, проведенные с помощью глобальных климатических моделей, в которых учитывается наблюдаемый рост концентрации парниковых газов и аэрозоля, указывают на большой вклад антропогенных факторов в изменение температуры поверхности земли в течение четырех последних десятилетий.

Очевидно, что потепление за последние 50 лет не может быть объяснено лишь природными изменениями, однако, оно хорошо объясняется совместным воздействием антропогенных и природных изменений (Макарьева А.М., 2006).

Деятельность человека может сделать климат более изменчивым и повысить частоту природных катаклизмов, оказать неблагоприятное воздействие на объем и качество водных ресурсов, сельскохозяйственное производство, здоровье людей, населенные пункты, биоразнообразие и экосистемы в большинстве развивающихся стран. Развивающиеся страны подвергаются большей опасности, чем промышленно развитые страны, поскольку наиболее уязвимы беднейшие слои населения. Согласно прогнозам, изменение климата, вызванное жизнедеятельностью человека, приведет к снижению производительности сельского хозяйства в странах, расположенных в тропическом и субтропическом климатическом поясах, ухудшению качества и уменьшению запасов воды в большинстве засушливых и полузасушливых регионов, повышению заболеваемости малярией, тропической лихорадкой и другими трансмиссивными болезнями в тропиках и субтропиках и окажет неблагоприятное воздействие на функционирование экосистем и их биоразнообразие, что ставит под угрозу основы устойчивого развития. Кроме того, повышение уровня моря под воздействием прогнозируемого повышения температуры на планете может лишить крыши над головой десятки миллионов человек, живущих в низменных районах, таких как дельты рек Ганг и Нил, и поставить под угрозу существование малых островных государств.

Высокая температура воздуха может оказывать воздействие на здоровье человека и приводит к росту числа смертных случаев даже при существующих климатических условиях (Сперанская О.С., 2004).

Выводы

1. Взаимное влияние изменения климата и экосистем пока плохо изучено. Остаётся неясным, усиливаются или ослабляются эффекты глобального потепления в результате действия природных механизмов. С одной стороны, увеличение концентрации углерода приводит к интенсификации фотосинтеза растений, что препятствует росту концентрации. С другой стороны, свойства подстилающей поверхности непосредственно влияют на количество поглощаемого солнечного излучения, тем самым изменяя альбедо отдельно взятой территории. В настоящее время наблюдается уменьшение альбедо Земли за счёт переувлажнения суши, и увеличения объёма СО2 в атмосфере, поэтому угроза глобального потепления реальна.

2. Последствиями глобального потепления являются: снижение урожайности в большинстве тропических, субтропических и умеренных широтах, вследствие смещения климатических поясов. А так же недостаток питьевой воды, рост заболеваемости, повышение уровня моря, рост числа штормов и других стихийных погодных явлений. Для ряда беднейшие стран потери от катастрофических явлений, связанных с климатом, в ближайшие десятилетия могут достичь 5% ВВП, а к концу века - 15-20%. Главные проблемы относятся к сельскому хозяйству и здоровью населения, особенно при росте его численности.

3. Резкие изменения метеорологических факторов существенно влияют на физиологические процессы в организме человека, вызывают развитие патологических состояний и обострение хронических заболеваний. Изменения климата и погоды также неблагоприятно сказываются на больных с сердечно-сосудистыми, бронхолегочными заболеваниями, патологией костно-суставного аппарата. Потепление скажется и на ареале насекомых, являющихся переносчиками трансмиссивных инфекций (комары, клещи, мухи), ядовитых земноводных, пауков, которые в определенных условиях также представляют угрозу для здоровья. Увеличится опасность роста кишечных и паразитарных заболеваний.

Список литературы

1. Анисимов О.А., Поляков В.Ю. Потепление климата - возможные последствия для здоровья населения. - М.: ТЕИС, 2003. - 237 с.

2. Белоусова Ю.А. Природные и антропогенные экологические катастрофы. - СПб.: Наука, 1999. - 315 с.

3. Германович А.Д., Пегасов В.А. Судьба планеты - судьба человека. - М.: ГЕОС, 1999. - 239 с.

4. Гетов Л.В., Сычева А.В. Охрана природы. - М.: Высш. шк., 1986. - 256 с.

5. Горшков В.Г. Энергетика биосферы и устойчивость окружающей среды. - М.: ВИНИТИ, 2001. - 145 с.

6. Григорьев А.А., Левин С.Т. Ключевые проблемы глобальной экологии. - СПб.: Наука, 2000. - 287 с.

7. Губернский Ю.Д., Кореневская Е.Н. Гигиенические основы кондиционирования микроклимата жилых и общественных зданий. - М.: Медицина, 2003. - 151 с.

8. Демирчян К.С., Кондратьев К.Я. Климат Земли. - М.: ВИНИТИ, 2000. - 291 с.

9. Ивлева Н.А., Сабиров З.Ф. Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений. - Бишкек.: Гигиена и санитария, 2002. - 194 с.

10. Калабина Г.В., Никонова В.В. Климатические изменения. - М.: Наука, 2001. - 361 с.

11. Кондратьев К.Я. Глобальный климат. - СПб.: Наука, 1999. - 278 с.

12. Костицын В.А. Эволюция атмосферы, биосферы и климата. - М.: Наука, 1984. - 96 с.

13. Котляков В.М. Глобальное изменение климата. - М.: Наука, 2003. - 201 с.

14. Макарьева А.М. Теплеет климат или разваливается? - М.: Наука, 2006. - 265 с.

15. Моисеев Н.Н. Человек, среда, общество. - М.: Наука, 2004. - 137 с.

16. Монин А.С. История климата. - СПб.: Гидрометеоиздат, 2001. - 186 с.

17. Новиков Ю.В. Экология окружающей среды и человек. - М.: Фаир - Пресс, 2002. - 560 с.

18. Новожилов Г.Н., Ломов О.П. Гигиеническая оценка микроклимата. - СПб.: Медицина, 2000. - 137 с.

19. Подрезов О.А. Диоксид азота в атмосферном воздухе. - М.: Наука, 2001. - 263 с.

20. Подрезов О.А. Изменение климата и водные проблемы в Центральной Азии. Учебный курс для студентов естественных и гуманитарных специальностей. - Москва - Бишкек, ЮНЕП, 2006. - 188 с.

21. Ревин С.И. Экология и жизнь. - М.: Высш. шк., 1999. - 364 с.

22. Ревич Б.А., Шапошников Д.А. Высокие температуры воздуха в городах - реальная угроза здоровью населения. - М.: Наука, 2004. - 265 с.

23. Соловов В.П. Экология. - М : Наука, 2001. - 235 с.

24. Сперанская О.С. Здоровье и окружающая среда. - СПб.: Наука, 2004. - 268 с.

25. Хворостьянов Д.В. Антропогенное воздействие на природу Севера и его экологические последствия. - М.: Наука, 1999. - 256 с.

26. Чайкина К.Е., Давыдов П.Р. Потепление климата. - Минск.: Наука, 1998. - 225 с.

27. Шувалов В.Г. Причины изменения климата. - Новосибирск.: Наука, 2000. - 323 с.

Размещено на Allbest.ru