Глобальный климат - сложная система, где постепенное накопление количественных изменений может привести к неожиданному качественному скачку с непредсказуемыми последствиями.
Чем вызвано потепление климата? Каковы последствия этого явления? Грозят ли происходящие явления для человечества катастрофой и каковы пути решения этих проблем?
Климат планеты определяется процессом тепломассопереноса в системе Солнце - атмосфера - океан - криосфера - биосфера. Основными факторами, влияющими на этот процесс являются солнечная активность, альбедо Земли, состав атмосферы, общая циркуляция, интенсивность протекания процессов в биосфере.
Однако, глобальное потепление, наблюдающееся за последнее столетие, особенно за последние 30-50 лет по общепринятому мнению, связано, прежде всего, с усилением «парникового эффекта». Парниковый эффект производят накапливающиеся десятилетиями в атмосфере газы, такие как водяные пары, углекислый газ, метан, закись азота, хлорфторуглероды, которые поглощают инфракрасное тепловое излучение с поверхности Земли, нагреваемой солнечным светом. Благодаря этим газам исходящее от земли тепло не уходит в космос, а задерживается в атмосфере. В результате происходит разогрев атмосферы, который и называют парниковым эффектом. Не следует думать, что парниковый эффект - это какое-то новое, не наблюдавшееся ранее явление. Оно действует на Земле с тех пор, как появилась атмосфера. Без парникового эффекта средняя температура поверхности Земли была бы ниже 0 0С. В наше время эта температура составляет 10 0С.
На сегодняшний день причина быстрого роста концентрации парниковых газов в атмосфере -хозяйственная деятельность человека. Среди существующих парниковых газов в изменении климата превалирующая роль отведена диоксиду углерода. Источниками выбросов которого является промышленность, использующая сжигание угля, нефти, природного газа, а также транспортные выбросы.
Диоксид углерода является постоянным компонентом атмосферного воздуха. Его концентрация в доиндустриальную эпоху составляла около 0,03%. Однако, интенсивный рост промышленности в 19 и особенно 20 столетии привел к заметному повышению концентрации СО2 в атмосфере. По данным [1] за период с начала промышленной революции до 1994 года концентрация углекислого газа в атмосфере возросла почти на 30%. Следует отметить, что ежегодно в атмосферу выбрасывается до 6 Гт С/год, что привело к росту содержания диоксида углерода в атмосфере до 1,5-1,7 ррm в год. В ближайшие 50-100 лет специалисты прогнозируют удвоение данных показателей.
На протяжении геологической истории Земли изменение климата сопровождалось сменой периодов ледниковых эпох и потеплений. Так например, отмечено резкое похолодание и иссушение климата, случившееся 6400 лет до н.э., на территории Месопотамии, вызвавшее кризис земледелия. Около 3200 лет до н.э. там же палеографическими методами фиксируется фаза потепления климата, длившаяся около 100 лет. Многие поселения и сельскохозяйственные земли оказались заброшенными, а в долинах рек, наоборот, начался переход к орошаемому земледелию.
Как отмечает [2], эпоха ранних цивилизаций, безусловно, характеризуется столь значительными изменениями климата, что они несомненно должны были повлиять на все без исключения аспекты человеческой деятельности.
Наиболее важные сведения о климате прошлого дают ископаемые останки или отпечатки живых организмов в осадочных породах. Важную информацию можно получить по данным об изменениях уровня моря. В последнее время эффективным средством изучения климата прошлого стал анализ радиоактивных изотопов различных элементов.
Научные данные позволили достоверно установить, что за многие миллионы лет климатическим изменениям на планете сопутствовало изменение концентраций углекислого газа. Так, в позднем мелу средняя температура была на 11,2 0С выше современной, а содержание СО2 составляло 2050 ррм. Соответственно, в эоцене Т=8,2 0С, 1180 ррм СО2, в миоцене Т=60 0С, 800 ррм СО2, в плиоцене Т=4,8 0С, 460 ррм СО2. В настоящее время Содержание СО2 составляет 376 ррм. [3]
Процессы наступления ледниковых эпох на протяжении последнего миллиона лет вызваны падением содержания СО2 в атмосфере. Согласно закону растворимости Генри, возможно проявление обратных связей, показывающих увеличение растворимости СО2 при низких температурах.
Основным средством изучения климата и его изменений являются физико-математические модели, описывающие динамику атмосферы и океана, взаимодействие радиации, облачности, аэрозолей, газовых составляющих, свойств земной поверхности.
Согласно этим расчетам, глобальная тенденция изменения климата - катастрофическое нарушение климатического равновесия. Прежде всего, прогнозируется потепление, причем будет теплеть сильнее в высоких широтах и в теплое время года, чем в низких и в холодное время, соответственно в Южном полушарии потепление должно быть несколько больше, чем в Северном. Это может привести к таянию полярных льдов с последующим повышением уровня мирового океана и затоплением низменных частей суши. К числу последствий следует отнести изменение режима циркуляции атмосферы, изменения режима осадков, сдвиг климатических поясов и появлению новых пустынь на планете. Можно ожидать возрастания неустойчивости погодных явлений вследствие увлажнения атмосферы (ливни, ураганы, наводнения). Кроме того, стоит выделить и социально-экономические проблемы, связанные с миграцией населения и значительным увеличением расходов на устранение последствий глобального потепления.
Однако, даже в том случае, если воздействие выбросов диоксида углерода на климат окажется меньше, чем мы сейчас предполагаем, удвоение его концентрации должно вызвать существенные изменения в биосфере. При удвоенном содержании СО2 большинство культурных растений растут быстрее, дают семена и плоды на 8-10 дней раньше, урожай на 20-30 % выше, чем в контрольных опытах
Изменение соотношения О2/СО2 может оказать сильное влияние на биологическое равновесие. Опасность состоит в том, что к резкому изменению состава атмосферы быстрее всего будут адаптироваться простейшие виды организмов; отсюда высокая вероятность появления новых форм болезнетворных организмов.
Потепление климата закономерно ведет к его увлажнению. За последние 10 лет количество осадков на планете увеличилось на 1%.
Опасны не столько холод и жара, сколько резкие перепады температуры в разных районах планеты. Суша нагревается значительно быстрее, чем океаны и ледники, поэтому усиливаются ветры, дующие с океанов на материки, несущие большое количество влаги. Уже сейчас мы являемся свидетелями того, что в последние годы участились и усилились ураганы, циклоны, тайфуны, которые вызывают ливни, снегопады, наводнения Одновременно с потеплением тропосферы происходит охлаждение стратосферы. На сегодня глобальные климатические изменения влекут мощные засухи в тропической зоне, приводя к голоду в Сомали, на Филиппинах, юге Китая. Что бы ни служило основанием для потепления климата, данный процесс имеет место и его последствия проявляются уже сейчас.
Для решения потенциальной угрозы глобального изменения климата необходима координация усилий мирового сообщества, политических деятелей и соответствующих экспертов. Под эгидой программы ООН по окружающей среде и Всемирной метеорологической организации с 1988 года функционирует авторитетная Межправительственная группа экспертов по изменению климата, оценивающая доступные данные, вероятные последствия климатических изменений, разрабатывающая и предлагающая стратегию реагирования на них. Внимание к вопросам глобальных климатических изменений и оценка социально-экономических последствий позволили на международном уровне заключить ряд конвенций и протоколов к ним.
Первым шагом в решении этой проблемы было принятие в 1992 году Рамочной конвенции Организации Объединенных Наций об изменении климата цель которой, объединение усилий по предотвращению опасных изменений климата и стабилизация концентрации парниковых газов в атмосфере. В настоящее время сторонами Рамочной конвенции являются более 190 стран мира.
Ограничение антропогенной эмиссии парниковых газов в атмосферу предполагает создание соответствующей системы экономических отношений. Юридическую сторону регулирования этих вопросов отражает принятый в 1997 году Киотский протокол, согласно которому подписавшие его страны к 2008-2012 годам обязуются сократить свои совокупные выбросы парниковых газов, по меньшей мере, на 5% по сравнению с уровнем 1990 года. Регламентируя экономические механизмы снижения эмисии парниковых газов в атмосферу, Протокол не содержит ограничений на какие-либо виды деятельности, а также штрафных санкций. Киотский протокол установил квоты на выбросы парниковых газов для развитых стран и стран с переходной экономикой. Ожидается, что такие механизмы, как торговля квотами на эмиссии парниковых газов будут не только способствовать сокращению глобальных затрат на снижение эмиссий, но и породят новые экономические стимулы для внедрения более экологически чистых видов топлива и энергосберегающих технологий.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- Грабб М., Вролик К., Брэк Д. Китоский протокол: Анализ и интерпретация/ Пер. с англ. - М.: Наука, 2001.- 304 с.
- Гейнц Е. Изменения климата в истории времени.//Экология и жизнь, 2001, №1, с. 52-54.
- Экология, охрана природы, экологическая безопасность. Под общей ред. А.Т. Никитина, С.А. Степанова. -М.: Изд-во МНЭПУ, 2000. - 648 с.