Материал: Изменения климата на планете Земля

Изменения климата на планете Земля

Введение

В результате изучения материалов метеорологических наблюдений, выполняемых во всех районах земного шара, установлено, что климат не является постоянным, а подвержен определенным изменениям. Начавшееся в конце XIX в. потепление особенно усилилось в 1920-30-х гг., однако затем началось медленное похолодание, которое прекратилось в 1960-е гг.

Исследования геологами осадочных отложений земной коры показали, что в прошедшие эпохи происходили большие изменения климата. Поскольку эти изменения были обусловлены природными процессами, их называют естественными.

Наряду с естественными факторами на глобальные климатические условия оказывает всевозрастающее влияние хозяйственная деятельность человека.

Целью данной работы является изучить изменения климата на планете Земля.

Для достижения данной цели требуется выполнить несколько задач:

)        Изучить факторы, влияющие на изменение климата.

)        Изучить последствия изменения климата.

)        Изучить изменения климата на территории Российской Федерации.

)        Рассмотреть, как изменения климата может повлиять на человека.

1. Климат и факторы, влияющие на изменения климата

Изменения климата - длительные (свыше 10 лет) направленные или ритмические изменения климатических условий на Земле в целом или в ее крупных регионах. Изменения климата прямо или косвенно обусловлены деятельностью человека, вызывающей изменения в составе глобальной атмосферы. [1]

Климатические изменения можно с некоторой долей условности разделить на долгопериодные, короткопериодные и быстрые, происходящие за весьма короткий срок по сравнению с характерным временем изменений в социально-экономической сфере. У каждого из них свои причины, относительно которых имеется ряд гипотез.

Некоторые из имеющихся гипотез опираются на возможное влияние на климатическую систему внеземных факторов: изменение активности Солнца, особенности орбитального движения Земли, падение метеоритов, изменение положения магнитных полюсов Земли. Другие пытаются объяснить неустойчивость климатической системы действием внутренних причин, таких как: рост вулканической активности, изменение концентрации углекислого газа в атмосфере, сдвиги в системе океанических течений, собственные колебания циркуляции атмосферы.

Солнце - это главная сила управляющая климатической системой и даже самые незначительные изменения в количестве солнечной энергии могут иметь серьезные последствия для климата земли. Многие годы ученые верили, что солнечная активность остается величиной постоянной. Однако наблюдения со спутников поставили под сомнение истинность этой гипотезы. [1]

Солнечная активность увеличивается и уменьшается каждые одиннадцать лет (или, как полагают некоторые специалисты, каждые двадцать два года) солнечного цикла. Возможно существование и других важных солнечных циклов. Для того, чтобы оценить их влияние, необходимо проводить постоянные измерения солнечной активности и изучить следы взаимодействия между солнечной активностью и климатом за последние столетия и тысячелетия.

Астрономические факторы: В середине XX века ученые выяснили, что на протяжении миллионов лет самое сильное влияние на климат Земли оказывали периодические изменения ее орбиты. За последние 3 миллиона лет регулярные колебания количества солнечного света, падающего на поверхность планеты, вызвали серию ледниковых периодов, перемежавшихся короткими теплыми межледниковыми интервалами.

Одной из наиболее известных и общепринятых теорий периодического обледенения Земли является астрономическая модель, предложенная в 1920 году Сербским геофизиком Милутином Миланковичем. В соответствии с гипотезой Миланковича полушария Земли в результате изменения ее движения могут получать меньшее или большее количество солнечной радиации, что отражается на глобальной температуре. [1]

За миллионы лет сменилось множество климатических циклов. В конце последнего ледникового периода ледяной покров, в течение 100 тысяч лет сковывавший север Европы и Северной Америки, начал уменьшаться и 6 тысяч лет назад исчез. Многие ученые считают, что развитие цивилизации приходится в основном на теплый промежуток между ледниковыми периодами.

Атмосфера нагревается, поглощая как солнечную радиацию, так и собственное излучение земной поверхности. Нагретая атмосфера излучает сама. Так же как и земная поверхность, она излучает инфракрасную радиацию в диапазоне невидимых глазу длинных волн. Значительная часть (около 70%) излучения атмосферы приходит к земной поверхности, которая практически полностью ее поглощает (95-99%). Это излучение называется "встречным излучением", так как оно направлено навстречу собственному излучению земной поверхности. Основной субстанцией в атмосфере, поглощающей земное излучение и посылающей встречное, является водяной пар. [1]

Помимо водяного пара в состав атмосферы входят углекислый газ (СО2) и другие газы, которые поглощают энергию в диапазоне волн 7-15 мкм, т.е. там, где энергия земного излучения близка к максимуму. Сравнительно небольшие изменения концентрации СО2 в атмосфере могут оказать воздействие на температуру земной поверхности. По аналогии с процессами, происходящими в оранжереях, когда проникающая сквозь защитную пленку радиация нагревает землю, излучение которой пленкой задерживается, обеспечивая дополнительный нагрев, этот процесс взаимодействия земной поверхности с атмосферой носит название "парникового эффекта".

Явление парникового эффекта позволяет поддерживать на поверхности Земли температуру, при которой возможно возникновение и развитие жизни. Если бы парниковый эффект отсутствовал, средняя температура поверхности земного шара была бы значительно ниже, чем она есть сейчас.

Изменения концентрации в атмосфере парниковых газов и аэрозолей, изменения солнечной радиации и свойств земной поверхности меняют энергетический баланс климатической системы. Эти изменения выражаются термином «радиационное воздействие», которое используется для сравнения того, как в силу целого ряда человеческих и естественных факторов на глобальный климат оказывается нагревающее или охлаждающее влияние.

Другой очевидной причиной, вызывающей климатические изменения, является извержение вулканов. Эта возможность обсуждалась еще в XVII веке Бенджаменом Франклином. Идея заключалась в том, что образующиеся в процессе извержения вулкана облака мелких частиц (аэрозоли) могут заметно ослаблять поток приходящей к земной поверхности коротковолновой радиации, почти не изменяя длинноволнового излучения, уходящего в мировое пространство. Дальнейшие исследования показали, что основное влияние на радиацию и термический режим Земли оказывает слой сернокислотного аэрозоля, формирующийся в стратосфере из выброшенных вулканом серосодержащих газов. Наибольший интерес вызывает влияние извержений вулканов на температуру воздуха. Из общих соображений эксперты ожидают понижения температуры в течение некоторого времени.

Океаны также играют важную роль в глобальной климатической системе. Атмосфера имеет общую границу с океаном более чем на 72% поверхности Земли и реагирует на все изменения, происходящие в океане. Надо учесть также, что в любой момент времени количество тепла, запасенного в вертикальном столбе атмосферы высотой от поверхности Земли до границ космического пространства, приблизительно такое же, как содержащееся в столбе воды океана высотой 3 м, считая от поверхности. Поэтому именно океан является главным аккумулятором и хранителем энергии поступающей на Землю солнечной радиации, которая впоследствии высвобождается в атмосферу. [1]

Обладая огромной теплоемкостью, океаны оказывают стабилизирующее влияние на атмосферу, делая ее более устойчивой. В то же время и основные параметры океанов испытывают долгопериодные и короткопериодные изменения, и некоторые из них по своим временным характеристикам сравнимы с изменениями, происходящими в атмосфере.

Существующие в настоящее время климатические условия во многом обусловлены воздействием океана. Запас тепла в океане размещен неравномерно и постоянно перемещается океаническими течениями.

Помимо постоянного переноса тепла поверхностными течениями, в океане происходит регулярное перемешивание вод по глубине, известное как "термогалинная циркуляция", зависящее как от температуры воды, так и от содержания в ней солей, или солености соленая вода замерзает при более низкой температуре. [1]

Согласно исследованию датских ученых, магнитное поле Земли также в значительной степени влияет на климат, а это может привести к пересмотру устоявшегося мнения о том, что основную ответственность за глобальное потепление несут парниковые газы.

Согласно оценочному докладу МГЭИК 2007 года, с вероятностью в 90% наблюдаемые изменения климата связаны с деятельностью человека. Подобная гипотеза была выдвинута еще в 1992 году в Рамочной конвенции ООН об изменении климата. [1]

Антропогенное происхождение современных климатических изменений, в частности, подтверждают палеоклиматические исследования, основанные на анализе содержания парниковых газов в пузырьках воздуха, вмерзших в лед. Они показывают, что такой концентрации СО2 как сейчас не было за последние 650 тысяч лет. Причем по сравнению с доиндустриальной эпохой (1750) концентрация углекислого газа в атмосфере выросла на треть. Современные глобальные концентрации метана и закиси азота также существенно превысили доиндустриальные значения. [1]

Рост концентрации этих трех основных парниковых газов с середины 18 века, по мнению ученых, с очень высокой степенью вероятности связан с хозяйственной деятельностью человека, в первую очередь - сжиганием углеродного ископаемого топлива (нефти, газа, угля и др.), промышленными процессами, а также сведением лесов - естественных поглотителей CO2 из атмосферы.

Глобальное изменение климата предполагает перестройку всех геосистем. Данные наблюдений свидетельствуют о повышении уровня Мирового океана, таянии ледников и вечной мерзлоты, усилении неравномерности выпадения осадков, изменении режима стока рек и других глобальных изменениях, связанных с неустойчивостью климата.

Последствия климатических изменений проявляются уже сейчас, в том числе в виде увеличения частоты и интенсивности опасных погодных явлений, распространении инфекционных заболеваний. Они наносят значительный экономический ущерб, угрожают стабильному существованию экосистем, а также здоровью и жизни людей. Выводы ученых говорят о том, что продолжающиеся климатические изменения могут в будущем привести к еще более опасным последствиям, если человечество не предпримет соответствующих предупредительных мер. [1]

2. Последствия изменения климата

климат осадки экосистема ледник

Во второй половине XX в. в связи с быстрым развитием промышленности и ростом энерговооруженности возникли угрозы изменения климата на всей планете. Современными научными исследованиями установлено, что влияние антропогенной деятельности на глобальный климат связано с действием нескольких факторов, из которых наибольшее значение имеют:

·              увеличение количества атмосферного углекислого газа, а также некоторых других газов, поступающих в атмосферу в ходе хозяйственной деятельности, что усиливает парниковый эффект в атмосфере;

·              увеличение массы атмосферных аэрозолей;

·              возрастание количества вырабатываемой в процессе хозяйственной деятельности тепловой энергии, поступающей в атмосферу. [3]

Наибольшее значение имеет первая из указанных причин антропогенного изменения климата. Суть «парникового эффекта <#"798607.files/image001.jpg">

Рисунок 2.1 Изменение среднегодовой температуры воздуха в приземном слое Земли (1860-2000 гг.)

Прогнозируются следующие последствия глобального потепления:

·              изменение количества осадков (количество осадков повышается в северной части Европы и снижается в южной);

·              изменение гидрологического режима, количества и качества водных ресурсов;

·              воздействие на экологические системы, сельское хозяйство (смешение климатических зон в северном направлении и миграция видов дикой фауны, изменение сезонности роста и продуктивности угодий в сельском и лесном хозяйстве).

Все перечисленные выше факторы могут оказать катастрофическое воздействие на здоровье людей, экономику и на общество в целом. Растущая частота засух и последующий кризис сельского хозяйства повышают угрозу голода и социальной стабильности в некоторых регионах мира. Сложности с водоснабжением в странах с теплым климатом стимулируют распространение тропических и субтропических болезней. По мере усиления тенденций к потеплению погодные условия становятся более изменчивыми, а климатические стихийные бедствия - более разрушительными. Возрастает ущерб, наносимый стихийными бедствиями мировому хозяйству (рис. 2.2). Лишь за один 1998 г. он превысил ущерб, нанесенный стихийными бедствиями за все 1980-е гг., десятки тысяч людей погибли и около 25 млн «экологических беженцев» вынуждены были покинуть свои дома. [3]

Рисунок 2.2Экономический ущерб, нанесенный мировому хозяйству, 1960-2000 гг. (млрд долл. США, ежегодно)

В конце XX в. человечество пришло к пониманию необходимости решения одной из сложнейших и чрезвычайно опасных экологических проблем, связанной с изменением климата, и в середине 1970-х гг. начались активные работы в этом направлении. На Всемирной климатической конференции в Женеве (1979) были заложены основы Всемирной климатической программы. В соответствии с резолюцией Генеральной Ассамблеи ООН об охране глобального климата в интересах нынешнего и будущего поколений принята рамочная Конвенция ООН об изменении климата (1992). Цель конвенции - добиться стабилизации концентрации парниковых газов в атмосфере на таком уровне, который не будет оказывать опасное воздействие на глобальную климатическую систему. Причем решение этой задачи предполагается осуществить в срок, достаточный для естественной адаптации экосистем к изменению климата и позволяющий избежать угрозы производству продовольствия, а также обеспечивающий дальнейшее экономическое развитие на устойчивой основе. [3]

Для ослабления угрозы глобального потепления необходимо в первую очередь сократить объем выбросов диоксида углерода. Большинство этих выбросов возникает в результате сжигания ископаемого топлива, которое по-прежнему обеспечивает более 75% мировой энергии. Быстро увеличивающееся число автомобилей на планете усиливает опасность дальнейшего объема выбросов. Стабилизация СО, в атмосфере на безопасном уровне возможна при общем снижении (примерно на 60%) объема выбросов парниковых газов, вызывающих глобальное потепление. В этом может помочь дальнейшее развитие энергосберегающих технологий, более широкое использование возобновляемых источников энергии. [3]

2.1 Изменения частоты и количества выпадения осадков

В целом климат на планете станет более влажным. Но количество осадков не распространится по Земле равномерно. В регионах, которые и так на сегодняшний день получают достаточное количество осадков, их выпадение станет интенсивнее. А в регионах с недостаточным увлажнением участятся засушливые периоды. На рисунке 2.1.1 показано как изменится количество осадков. [4]

Рисунок 2.1.1 Карта распространения осадков по земному шару.

2.2 Повышение уровня мирового океана

В течение ХХ века средний уровень моря повысился на 0,1-0,2м. По прогнозам ученых, за XXI век повышение уровня моря составит до 1 м. В этом случае наиболее уязвимыми окажутся прибрежные территории и небольшие острова. Такие государства как Нидерланды, Великобритания, а также малые островные государства Океании и Карибского бассейна первыми подпадут под опасность затопления. Кроме этого участятся высокие приливы, усилится эрозия береговой линии. На рисунке 2.2.1 видно, что уровень воды постоянно повышается. [4]