Курсовая работа (т): Проблема изменения климата на земле

Проблема изменения климата на земле

Содержание

Введение

. Климатические изменения на земле

.1 Оледенения

.2 Глобальное потепление

. Факторы воздействующие на климат

.1 Природные факторы и их влияние на изменение климата

.1.1 Парниковые газы

.1.2 Солнечное излучение

.1.3 Изменения орбиты

.1.4 Вулканизм

.2 Антропогенные факторы

.2.1 Сжигание топлива

.2.2 Аэрозоли

.2.3 Скотоводство

. Положительные и отрицательные последствия глобального потепления, прогноз

Заключение

Используемая литература

климат природный антропогенный потепление

Введение

Палеонтологические данные свидетельствуют о том, что климат Земли не был постоянным. Тёплые периоды, сменялись холодными ледниковыми. В тёплые периоды среднегодовая температура Арктических широт поднималась до 7 - 13°С, а температура самого холодного месяца января составляла 4-6 градусов, т.е. климатические условия в нашей Арктике мало отличались от климата современного Крыма. На смену тёплым периодам приходили похолодания, во время которых льды достигали современных тропических широт[13].

Изменение климата - колебания климата Земли в целом или отдельных её регионов с течением времени, выражающиеся в статистически достоверных отклонениях параметров погоды от многолетних значений за период времени от десятилетий до миллионов лет. Учитываются изменения, как средних значений погодных параметров, так и изменения частоты экстремальных погодных явлений. Изучением изменений климата занимается наука палеоклиматология. Причиной изменения климата являются динамические процессы на Земле, внешние воздействия, такие как колебания интенсивности солнечного излучения, и, по одной из версий, с недавних пор, деятельность человека. В последнее время термин "изменение климата" используется, как правило для обозначения изменения в современном климате.

Климат - это усредненное состояние погоды и он, напротив, стабилен и предсказуем. Климат включает в себя такие показатели как средняя температура, количество осадков, количество солнечных дней и другие переменные, которые могут быть измерены в каком-либо определенном месте. Однако на Земле происходят и такие процессы, которые могут оказывать влияние на климат.

Цели работы: подробно рассмотреть факторы влияющие на изменение климата, и степень их воздействия на климат.

Задачи:

изучить историю оледенений;

понять закономерности природных циклов;

охарактеризовать влияние факторов воздействующих на климат и причины их возникновения;

дать характеристику каждого фактора, воздействующего на климат,

составить возможные сценарии изменения климата.

Методы: Отбор и обобщение информации в процессе анализа литературы по выбранной тематике; сбор, систематизация и обработка необходимых фактов и сведений; подбор и частичное создание иллюстративного материала; изучение справочной и научной литератур , а также материалов с интернет сайтов.

1. Климатические изменения на земле

.1 Оледенения

Ледниковый период - периодически повторяющийся этап геологической истории Земли продолжительностью в несколько миллионов лет, в течение которого на фоне общего относительного похолодания климата происходят неоднократные резкие разрастания материковых ледниковых покровов - ледниковые эпохи. Ледники признаны одними из самых чувствительных показателей изменения климата. Ледниковые эпохи, в свою очередь, чередуются с относительными потеплениями - эпохами сокращения оледенения (межледниковьями). Существует несколько гипотез о причинах возникновения оледенений [5].

За время геологической истории планеты, насчитывающей более 4 млрд. лет, Земля испытала несколько периодов оледенения.

Раннепротерозойская - 2,5-2 млрд. лет назад

Позднепротерозойская - 900-630 млн. лет назад

Палеозойская - 460-230 млн. лет назад

Кайнозойская - 30 млн. лет назад - настоящее время [15].

В последние несколько миллионов лет оледенение Земли то разрастается, и тогда значительные территории в Европе, Северной Америке и частично в Азии оказываются, заняты покровными ледниками, то сокращается до тех размеров, которые существуют сегодня. Для последнего миллиона лет выявлено 9 таких циклов. Обычно период разрастания и существования ледниковых покровов в Северном полушарии примерно в 10 раз продолжительнее, чем период разрушения и отступания. Периоды отступания ледников называют межледниковьем. Центральная проблема криологии Земли - выявление и изучение общих закономерностей оледенения нашей планеты. Криосфера Земли испытывает как непрерывные сезонно-периодические колебания, так и многовековые изменения. В настоящее время Земля прошла ледниковую эпоху и находится в межледниковом периоде. [1]

Оледенение Земли - планетарный процесс, при его изучении необходимо рассмотреть закономерности развития ледниковых эпох, установить основные причины их возникновения. Решению этих проблем были посвящены труды многих выдающихся ученых A. A. Чернов, B. A. Bарсанофьева, П.И. Мельников. Не вдаваясь в подробности всех теорий и гипотез, можно объединить их в две основные группы: геологические и астрономические. К астрономическим факторам, вызывающим похолодание на земле, относятся:[3]

1. Изменение наклона земной оси;

. Отклонение Земли от ее орбиты в сторону удаления от Солнца;

. Неравномерное тепловое излучение Солнца.

К геологическим факторам относят процессы горообразная, вулканическую деятельность, перемещение материков[16]

1.2 Глобальное потепление

Глобальное потепление - процесс постепенного роста средней годовой температуры поверхностного слоя атмосферы Земли и Мирового океана, вследствие всевозможных причин (увеличение концентрации парниковых газов в атмосфере Земли, изменение солнечной или вулканической активности и т.д.). Очень часто в качестве синонима глобального потепления употребляют словосочетание "парниковый эффект", но между этими понятиями есть небольшая разница. Парниковый эффект - это увеличение средней годовой температуры поверхностного слоя атмосферы Земли и Мирового океана вследствие роста в атмосфере Земли концентраций парниковых газов (углекислый газ, метан, водяной пар и т.д.). Эти газы выполняют роль плёнки или стекла теплицы (парника), они свободно пропускают солнечные лучи к поверхности Земли и задерживают тепло, покидающее атмосферу планеты.

Впервые о глобальном потеплении и парниковом эффекте заговорили в 60-ых годах XX века, а на уровне ООН проблему глобального изменения климата впервые озвучили в 1980 году. С тех пор над этой проблемой ломают головы многие учёные, зачастую, взаимно опровергая теории и предположения друг друга. С начала 20 века началось довольно таки быстрое потепление. Уже к 1940 году в Гренландском море количество льдов сократилось вдвое, в Баренцевом - почти на треть, а в Советском секторе Арктике площадь льдов в сумме сократилась почти на половину (1 млн. км²). В этот период времени даже обычные суда спокойно проплывали северным морским путём от западных до восточных окраин страны. Именно тогда было зафиксировано значительное повышение температуры арктических морей, отмечено значительное отступление ледников в Альпах и на Кавказе. Общая площадь льда Кавказа снизилась на 10%, а толщина льда местами уменьшилась на целые 100 метров. Повышение температуры в Гренландии составило 5°С, а на Шпицбергене все 9°С. В 1940 потепление сменилось кратковременным похолоданием, в скором времени на смену которого, пришло очередное потепление, а с 1979 года начался быстрый рост температуры поверхностного слоя атмосферы Земли, который вызвал очередное ускорение таяния льдов Арктики, Антарктики и повышение зимних температур в умеренных широтах. Так, за последние 50 лет, толщина арктических льдов уменьшилась на 40%, а жители ряда сибирских городов стали для себя отмечать, что крепкие морозы уже давно остались в прошлом [13]. Средняя зимняя температура в Сибири повысилась почти на десять градусов за последние пятьдесят лет. В некоторых областях России безморозный период увеличился на две-три недели. Ареал обитания многих живых организмов сместился к северу вслед за растущими средними зимними температурами. Особенно наглядно о глобальных изменениях климата свидетельствуют старые фотографии ледников (все фото сделаны в одном и том же месяце, см. рис.2 и рис.3.) [13].

2. Факторы воздействующие на климат

2.1 Природные факторы и их влияние на изменение климата

·        Парниковые газы

·        Солнечное излучение

·        Изменение орбиты

·        Вулканизм

Парниковые газы

Парниковый эффект - повышение температуры нижних слоёв атмосферы планеты по сравнению с эффективной температурой, то есть температурой теплового излучения планеты, наблюдаемого из космоса. Основными парниковыми газами, в порядке их оцениваемого воздействия на тепловой баланс Земли, являются водяной пар, углекислый газ, метан и озон

Таблица 2.1.1.Объем выбросов в атмосферу газов влияющих на климат

Потенциально в парниковый эффект могут вносить вклад и антропогенные галогенированные углеводороды и оксиды азота, однако ввиду низких концентраций в атмосфере оценка их вклада проблематична.

Водяной пар является основным естественным парниковым газом, который ответственен более чем за 60 % эффекта.

В то же время, увеличение температуры Земли, вызванное другими факторами, увеличивает испарение и общую концентрацию водяного пара в атмосфере при практически постоянной относительной влажности, что, в свою очередь, повышает парниковый эффект. Таким образом, возникает некоторая положительная обратная связь. С другой стороны, повышение влажности способствует развитию облачного покрова, а облака в атмосфере отражают прямой солнечный свет, тем самым увеличивая альбедо Земли. Альбедо- характеристика отражательной (рассеивающей) способности поверхности земли. Повышенное альбедо приводит к антипарниковому эффекту, несколько уменьшая общее количество поступающего солнечного излучения и дневной прогрев атмосферы

Углекислый газ. Источниками углекислого газа в атмосфере Земли являются вулканические выбросы, жизнедеятельность биосферы, деятельность человека. Антропогенными источниками являются: сжигание ископаемого топлива; сжигание биомассы, включая сведение лесов; некоторые промышленные процессы приводят к значительному выделению углекислоты (например, производство цемента). Основными потребителями углекислого газа являются растения, однако, в состоянии равновесия, большинство биоценозов за счет гниения биомассы производит приблизительно столько же углекислого газа, сколько и поглощает. Антропогенная эмиссия увеличивает концентрацию углекислого газа в атмосфере, что, предположительно, является главным фактором изменения климата. Углекислый газ является "долго живущим" в атмосфере. Согласно современным научным представлениям, возможность дальнейшего накапливания СО₂ в атмосфере ограничена риском неприемлемых последствий для биосферы и человеческой цивилизации

Метан. Парниковая активность метана примерно в 21 раз выше, чем у углекислого газа. Время жизни метана в атмосфере составляет примерно 12 лет. Сравнительно короткое время жизни в сочетании с большим парниковым потенциалом делает его кандидатом для смягчения последствий глобального потепления в ближайшей перспективе.

Основными антропогенными источниками метана являются пищеварительная ферментация у скота, рисоводство, горение биомассы (в т. ч. сведение лесов). Как показали недавние исследования, быстрый рост концентрации метана в атмосфере происходил в первом тысячелетии нашей эры (предположительно в результате расширения сельхозпроизводства и скотоводства и выжигания лесов). В период с 1000 по 1700 годы концентрация метана упала на 40 %, но снова стала расти в последние столетия (предположительно в результате увеличения пахотных земель, пастбищ и выжигания лесов, использования древесины для отопления, увеличения поголовья домашнего скота, количества нечистот, выращивания риса). Некоторый вклад в поступление метана дают утечки при разработке месторождений каменного угля и природного газа, а также эмиссия метана в составе биогаза, образующегося на полигонах захоронения отходов.

Анализ пузырьков воздуха во льдах свидетельствует о том, что сейчас в атмосфере Земли больше метана, чем в любое время за последние 400000 лет.

Озон- необходим для жизни, поскольку защищает Землю от жёсткого ультрафиолетового излучения Солнца.

Однако ученые различают стратосферный и тропосферный озон. Первый (так называемый озоновый слой) является постоянной и основной защитой от вредного излучения. Второй же считается вредным, так как может переноситься к поверхности Земли и ввиду своей токсичности вредить живым существам. Кроме того, повышение содержания именно тропосферного озона внесло вклад в рост парникового эффекта атмосферы. По наиболее широко распространенным научным оценкам, вклад озона составляет около 25% от вклада СО₂

Большая часть тропосферного озона образуется, когда оксиды азота (NO_x), окись углерода (СО) и летучие органические соединения вступают в химические реакции в присутствии кислорода, водяных паров и солнечного света. Транспорт, промышленные выбросы, а также некоторые химические растворители являются основными источниками этих веществ в атмосфере. Метан, атмосферная концентрация которого значительно возросла в течение последнего столетия, также способствует образованию озона. Время жизни тропосферного озона составляет примерно 22 дня, основными механизмами его удаления являются связывание в почве, разложение под действием ультрафиолетовых лучей и реакции с радикалами OH и HO₂.

Концентрации тропосферного озона отличаются высоким уровнем изменчивости и неравномерности в географическом распределении. Существует система мониторинга уровня тропосферного озона в США и Европе, основанная на спутниках и наземном наблюдении. Поскольку для образования озона требуется солнечный свет, высокие уровни озона наблюдаются обычно в периоды жаркой и солнечной погоды. Нынешняя средняя концентрация тропосферного озона в Европе в три раза выше, чем в доиндустриальную эпоху [14].

Солнечное излучение

Солнце является основным источником тепла в климатической системе. Солнечная энергия, превращённая на поверхности Земли в тепло, является неотъемлемой составляющей, формирующей земной климат. Если рассматривать длительный период времени, то в этих рамках Солнце становится ярче и выделяет больше энергии, так как развивается согласно главной последовательности.

Это медленное развитие влияет и на земную атмосферу. Считается, что на ранних этапах истории Земли Солнце было слишком холодным для того, чтобы вода на поверхности Земли была жидкой, что привело к т. н. "парадоксу слабого молодого Солнца" [13]

На более коротких временных отрезках также наблюдаются изменения солнечной активности: 11-летний солнечный цикл и более длительные модуляции. Однако 11-летний цикл возникновения и исчезновения солнечных пятен не отслеживается явно в климатологических данных. Изменение солнечной активности считается важным фактором наступления малого ледникового периода, а также некоторых потеплений,. Циклическая природа солнечной активности ещё не до конца изучена; она отличается от тех медленных изменений, которые сопутствуют развитию и старению Солнца [14].