Доктор физико-математических наук Б. ЛУЧКОВ, профессор МИФИ.

Солнце - рядовая звезда, не выделяющаяся своими свойствами и положением из мириада звезд Млечного пути. по светимости, размеру, массе она типичный середняк. Такое же среднее место занимает она в Галактике: не близко к центру, не на краю, а в серединке, как по толщине диска, так и по радиусу (8 килопарсек от галактического ядра). единственное, надо думать, отличие от большинства звезд в том, что на третьей планете обширного хозяйства Галактики 3 млрд лет назад возникла жизнь и, претерпев ряд изменений, сохранилась, породив на эволюционном пути думающее существо homo sapiens. человек, ищущий и любознательный, заселив всю землю, занимается теперь исследованием окружающего мира с целью познать “что”, “как” и “почему”. что, например, определяет земной климат, как формируется земная погода и почему она так резко и порой непредсказуемо изменяется? На эти вопросы вроде бы давно получены обоснованные ответы. а за последние полвека, благодаря глобальным исследованиям атмосферы и океана, создана разветвленная метеослужба, без сводок которой сейчас не обходится ни домохозяйка, идущая на рынок, ни пилот самолета, ни альпинист, ни пахарь, ни рыбак - положительно никто. вот только замечено, что иногда прогнозы попадают впросак, и тогда хозяйки, пилоты, альпинисты, не говоря уж о пахарях и рыбаках, поносят метеослужбу почем зря. значит, не все еще полностью ясно в погодной кухне, и надо бы внимательно разобраться в сложных синоптических явлениях и связях. Одна из главных - связь земля - солнце, которая дарит нам тепло и свет, но из которой порой, как из ящика пандоры, вырываются на свободу ураганы, засухи, наводнения и другие экстремальные “погоды”. что порождает эти “темные силы” земного климата, в общем-то довольно приятного по сравнению с тем, что творится на других планетах?

Грядущие годы таятся во мгле.
А. Пушкин

КЛИМАТ И ПОГОДА

Земной климат определяется двумя главными факторами: солнечной постоянной и наклоном оси вращения Земли к плоскости орбиты. Солнечная постоянная - поток солнечной радиации, приходящий на Землю, 1,4 . 10 3 Вт/м 2 - действительно неизменна с высокой точностью (до 0,1%) как по короткой (сезоны, годы), так и по длинной (века, миллионы лет) шкалам. Причина тому - постоянство солнечной светимости L = 4 . 10 26 Вт, определяемой термоядерным “горением” водорода в центре Солнца, и почти круговая орбита Земли (R = 1,5 . 10 11 м). “Срединное” положение светила делает его нрав удивительно сносным - ни изменений светимости и потока солнечной радиации, ни перепадов температуры фотосферы. Спокойная, уравновешенная звезда. И климат Земли поэтому строго определенный - жаркий в экваториальной зоне, где солнце почти каждый день бывает в зените, умеренно-теплый на средних широтах и холодный вблизи полюсов, там оно едва-едва высовывается из-за горизонта.

Иное дело погода. В каждой широтной зоне она проявляется как некоторое отклонение от положенного климатического стандарта. Бывает и зимой оттепель и на деревьях набухают почки. Случается, и в разгар лета налетит непогода с пронизывающим осенним ветром, а порой и снегопадом. Погода - это конкретная реализация климата данной широты с возможными (в последнее время весьма частыми) отклонениями-аномалиями.

МОДЕЛЬНЫЕ ПРЕДСКАЗАНИЯ

Аномалии погоды очень вредны, они наносят огромный ущерб. Наводнения, засухи, суровые зимы разрушали сельское хозяйство, приводили к голоду и эпидемиям. Штормы, ураганы, проливные дожди тоже не щадили ничего на своем пути, заставляли людей уходить из разоренных мест. Неисчислимы жертвы погодных аномалий. Усмирить погоду, смягчить ее экстремальные проявления невозможно. Энергетика погодных срывов не подвластна даже сейчас, в энергетически развитое время, когда газ, нефть, уран дали нам большую власть над природой. Энергия урагана средней руки (10 17 Дж) равна суммарному выходу всех электростанций мира за три часа. Несостоятельные попытки остановить надвигающуюся непогоду предпринимались в прошлом веке. В 1980-е годы лобовую атаку на ураганы провели ВВС США (операция “Ярость бури”), но показали лишь свое полное бессилие (“Наука и жизнь” № ).

И все же наука и техника смогли помочь. Если нельзя сдержать удары взбесившейся стихии, то, может быть, удастся хотя бы их предвидеть, чтобы своевременно принять меры. Стали развиваться, особенно успешно с введением современных компьютеров, модели развития погоды. Самые мощные компьютеры, самые сложные расчетные программы сейчас - у синоптиков и военных. Результаты не замедлили сказаться.

К концу прошлого века расчеты по синоптическим моделям достигли такого уровня совершенства, что стали хорошо описывать процессы, происходящие в океане (главном факторе земной погоды), на суше, в атмосфере, включая ее нижний слой, тропосферу, - фабрику погоды. Было достигнуто весьма приличное согласие расчета основных погодных факторов (температура воздуха, содержание СО 2 и других “парниковых” газов, нагрев поверхностного слоя океана) с реальными измерениями. Вверху приведены графики расчетных и измеренных аномалий температуры за полтора столетия.

Таким моделям можно доверять - они и стали рабочим инструментом прогноза погоды. Погодные аномалии (их силу, место, момент появления), оказывается, можно предсказать. Значит, есть время и возможность подготовиться к ударам стихии. Прогнозы стали обыденным делом, а урон, наносимый погодными аномалиями, резко сократился.

Особое место заняли долгосрочные прогнозы, на десятки и сотни лет, как руководство к действию экономистам, политикам, главам производства - “капитанам” современного мира. Сейчас известно несколько долгосрочных прогнозов на XXI век.

ЧТО ВЕК ГРЯДУЩИЙ НАМ ГОТОВИТ?

Прогноз на такой большой срок, конечно, может быть только приблизительным. Погодные параметры представляются со значительными допусками (интервалами ошибок, как принято в математической статистике). Чтобы учесть все возможности грядущего, разыгрывается ряд сценариев развития. Слишком неустойчива климатическая система Земли, даже лучшие модели, проверенные по тестам прошлых лет, могут допускать просчеты при обращении в далекое будущее.

Алгоритмы проводимых расчетов исходят из двух противоположных предположений: 1) постепенное изменение погодных факторов (оптимистический вариант), 2) их резкий скачок, приводящий к заметным изменениям климата (пессимистический вариант).

В прогнозе постепенного изменения климата XXI века (“Доклад рабочей группы межправительственной комиссии по изменению климата”, Шанхай, январь 2001 г.) приводятся результаты семи модельных сценариев. Основной вывод - потепление Земли, охватившее весь прошлый век, будет продолжаться и дальше, сопровождаясь увеличением эмиссии “парниковых газов” (в основном СО 2 и SO 2), ростом поверхностной температуры воздуха (на 2-6°С к концу нового века) и повышением уровня океана (в среднем на 0,5 м за столетие). Некоторые сценарии дают во второй половине века спад эмиссии “парниковых газов” как результат действия запрета на индустриальные выбросы в атмосферу, их концентрация не будет сильно отличаться от нынешнего уровня. Наиболее вероятные изменения погодных факторов: более высокие максимальные температуры и большее число жарких дней, менее низкие минимальные температуры и меньшее число морозных дней почти по всем земным регионам, уменьшенный разброс температур, более интенсивные выпадения осадков. Возможные изменения климата - больше летних сухостоев с заметным риском засух, усиление ветров и большая интенсивность тропических циклонов.

Прошедшие пять лет, наполненные сильными аномалиями (страшные североатлантические ураганы, не отстающие от них тихоокеанские тайфуны, суровая зима 2006 года в Северном полушарии и другие сюрпризы погоды), показывают, что новый век, по-видимому, пошел не по оптимистическому пути. Конечно, век только начался, отклонения от предсказанного постепенного развития могут сгладиться, но его “бурное начало” дает основание сомневаться в первом варианте.

СЦЕНАРИЙ РЕЗКОГО ИЗМЕНЕНИЯ КЛИМАТА XXI ВЕКА (П. ШВАРЦ, Д. РЭНДЕЛЛ, ОКТЯБРЬ 2003)

Это не просто прогноз, это встряска - сигнал тревоги для “капитанов” мира, успокоенных постепенным изменением климата: его можно всегда подправить небольшими средствами (протоколами-разговорами) в нужную сторону, и можно не бояться, что ситуация выйдет из-под контроля. Новый прогноз исходит из наметившейся тенденции роста экстремальных природных аномалий. Считают, что он начинает сбываться. Мир пошел по пессимистическому пути.

Первая декада (2000-2010 годы) - продолжение постепенного потепления, не вызывающее пока особой тревоги, но все же с заметным темпом ускорения. Северная Америка, Европа, частично Южная Африка будут иметь на 30% больше теплых и меньше морозных дней, увеличится число и интенсивность погодных аномалий (наводнений, засух, ураганов), бьющих по сельскому хозяйству. Все же такую погоду нельзя признать особо суровой, угрожающей мировому порядку.

Но к 2010 году накопится такое число опасных изменений, которое приведет к резкому скачку климата в совершенно непредвиденную (согласно постепенному варианту) сторону. Гидрологический цикл (испарение, выпадение осадков, утечки воды) ускорится, что еще больше повысит среднюю температуру воздуха. Водяной пар - мощный естественный “парниковый газ”. Из-за повышения средней поверхностной температуры высохнут леса, пастбища, начнутся массовые лесные пожары (уже сейчас видно, как трудно с ними бороться). Концентрация СО 2 возрастет настолько, что обычное поглощение водой океанов и растениями суши, определявшее темп “постепенного изменения”, перестанет работать. Парниковый эффект пойдет в разгон. Начнется обильное таяние снега в горах, в приполярной тундре, площадь полярных льдов резко сократится, что сильно уменьшит солнечное альбедо. Температура воздуха и суши катастрофически растет. Сильные ветра из-за большого градиента температуры вызывают песчаные бури, приводят к выветриванию почвы. Нет никакого контроля за стихией и возможности хоть чуточку ее подправить. Темп резкого изменения климата набирает ход. Беда охватывает все регионы мира.

В начале второй декады произойдет замедление термоклинной циркуляции в океане, а он - главный творец погоды. Из-за обилия дождей и таяния полярных льдов океаны станут более пресными. Обычный перенос теплых вод с экватора на средние широты будет приостановлен.

Гольфстрим, теплое атлантическое течение вдоль Северной Америки к Европе, гарант умеренного климата Северного полушария, замрет. Потепление в этом регионе сменится резким похолоданием и уменьшением осадков. Всего за несколько лет вектор изменения погоды повернет на 180 градусов, климат станет холодным и сухим.

В этом месте компьютерные модели не дают однозначного ответа: что на самом деле произойдет? Станет ли климат Северного полушария более холодным и сухим, что еще не приведет к мировой катастрофе, или наступит новый ледниковый период продолжительностью в сотни лет, как бывало на Земле не раз и не так давно (Малый ледниковый период, Событие-8200, Ранний Триас - 12 700 лет назад).

Худший вариант, который действительно может случиться, таков. Разрушительные засухи в регионах производства продуктов питания и большой плотности населения (Северная Америка, Европа, Китай). Снижение осадков, пересыхание рек, истощение запасов пресной воды. Сокращение пищевых запасов, массовый голод, распространение эпидемий, бегство населения из зон бедствия. Нарастание международной напряженности, войны за источники питания, питьевые и энергетические ресурсы. В то же время в районах традиционно сухого климата (Азия, Южная Америка, Австралия) - проливные дожди, наводнения, гибель сельскохозяйственных угодий, не приспособленных к такому обилию влаги. И здесь тоже сокращение сельского хозяйства, нехватка продуктов питания. Коллапс современного устройства мира. Резкое, на миллиарды, сокращение численности населения. Отброс цивилизации на века, приход жестоких правителей, религиозные войны, крах науки, культуры, морали. Армагеддон в точно предсказанном виде!

Резкое, неожиданное изменение климата, к которому мир просто не сможет адаптироваться.

Вывод сценария неутешителен: надо принимать срочные меры, а какие, неясно. Поглощенный карнавалами, чемпионатами, бездумными шоу, просвещенный мир, который мог бы что-то “предпринять”, на него просто не обращает внимания: “Ученые пугают, а нам не страшно!”

СОЛНЕЧНАЯ АКТИВНОСТЬ И ЗЕМНАЯ ПОГОДА

Есть, однако, третий вариант прогноза земного климата, согласный с разгулом аномалий начала века, но не приводящий к вселенской катастрофе. Он основан на наблюдениях нашей звезды, которая при всем видимом спокойствии все же обладает заметной активностью.

Солнечная активность - проявление внешней конвективной зоны, занимающей треть солнечного радиуса, где из-за большого градиента температуры (от 10 6 К внутри до 6 . 10 3 К на фотосфере) горячая плазма вырывается наружу “кипящими потоками”, генерирующими локальные магнитные поля напряженностью в тысячи раз больше общего поля Солнца. Все наблюдаемые особенности активности обусловлены процессами в конвективной зоне. Грануляция фотосферы, горячие площадки (факелы), восходящие протуберанцы (дуги вещества, поднимаемые магнитными силовыми линиями), темные пятна и группы пятен - трубки локальных магнитных полей, хромосферные вспышки (результат быстрого замыкания противоположных магнитных потоков, преобразующего запас магнитной энергии в энергию ускоренных частиц и нагрева плазмы). В этот клубок явлений на видимом диске Солнца вплетается сияющая солнечная корона (нагретая до миллионов градусов верхняя, очень разреженная атмосфера, исток солнечного ветра). Немалую роль в солнечной активности играют корональные конденсации и дыры, наблюдаемые в рентгене, и массовые выбросы из короны (корональные выбросы массы, КВМ). Многочисленны и разнообразны проявления солнечной активности.

Наиболее показательный, принятый индекс активности - число Вольфа W, введенное еще в XIX веке, указывающее количество темных пятен и их групп на солнечном диске. Лик Солнца покрыт изменяющимся крапом веснушек, что указывает на непостоянство его активности. На c. 27 внизу показан график среднегодовых значений W(t), полученный прямым мониторингом Солнца (последние полтора столетия) и восстановленный по отдельным наблюдениям до 1600 года (светило тогда не было под “постоянным надзором”). Видны подъемы и падения числа пятен - циклы активности. Один цикл длится в среднем 11 лет (точнее, 10,8 года), но есть заметный разброс (от 7 до 17 лет), переменность не строго периодическая. Гармонический анализ обнаруживает и вторую переменность - вековую, период которой, тоже не строго выдержанный, равен ~100 годам. На графике он проявляется наглядно - с таким периодом изменяется амплитуда солнечных циклов Wmax. В середине каждого века амплитуда достигала наибольших величин (Wmax ~ 150-200), на стыке веков уменьшалась до Wmax = 50-80 (в начале XIX и XX веков) и даже до предельно малого уровня (начало XVIII века). В течение длительного временного интервала, названного Маундеровским минимумом (1640-1720 годы), никакой цикличности не наблюдалось и число пятен на диске исчислялось единицами. Маундеровское явление, наблюдаемое и у других звезд, по светимости и спектральному классу близких Солнцу, не совсем понятый механизм перестройки конвективной зоны звезды, в результате чего генерация магнитных полей замедляется. Более глубокие “раскопки” показали, что подобные перестройки на Солнце бывали и раньше: минимумы Шперера (1420-1530 годы) и Вольфа (1280-1340 годы). Как видно, они случаются в среднем через 200 лет и длятся 60-120 лет - в это время Солнце как бы впадает в летаргический сон, отдыхая от активной работы. После Маундеровского минимума прошло почти 300 лет. Самая пора светилу снова передохнуть.

Здесь возникает прямая связь с темой земной погоды и изменения климата. Хроника времен Маундеровского минимума определенно указывает на аномальное поведение погоды, близкое тому, что происходит в наши дни. По всей Европе (с меньшей вероятностью во всем Северном полушарии) в это время наблюдались удивительно холодные зимы. Замерзали каналы, о чем свидетельствуют картины голландских мастеров, замерзала Темза, и у лондонцев вошло в обычай устраивать гуляния по льду реки. Сковывалось льдом даже Северное море, прогреваемое Гольфстримом, в результате чего прекращалась навигация. В эти годы практически не наблюдались полярные сияния, что указывает на уменьшение интенсивности солнечного ветра. Дыхание Солнца, как бывает во время сна, ослабевало, и именно это привело к изменению климата. Погода стала холодной, ветреной, капризной.

СОЛНЕЧНОЕ ДЫХАНИЕ

Как, посредством чего передается солнечная активность на Землю? Должны быть какие-то материальные носители, осуществляющие перенос. Таких “переносчиков” может быть несколько: жесткая часть спектра солнечного излучения (ультрафиолет, рентген), солнечный ветер, выбросы вещества во время солнечных вспышек, КВМ. Результаты наблюдений Солнца в 23-м цикле (1996-2006 годы), проведенные космическими аппаратами SOHO, TRACE (США, Европа), КОРОНАС-Ф (Россия), показали, что главными “переносчиками” солнечного влияния выступают КВМ. Они в первую очередь определяют земную погоду, а все остальные “носители” дополняют картину (см. “Наука и жизнь” № ).

КВМ стали подробно изучать лишь в последнее время, осознав их ведущую роль в солнечно-земных связях, хотя замечали с 1970-х годов. По частоте испускания, массе и энергии они превосходят все остальные “переносчики”. При массе 1-10 млрд тонн и скорости (1-3 . 10 км/с эти плазменные облака обладают кинетической энергией ~10 25 Дж. Долетая до Земли за несколько суток, они оказывают сильное воздействие сначала на земную магнитосферу, а через нее на верхние слои атмосферы. Механизм воздействия сейчас достаточно изучен. О нем догадывался советский геофизик А. Л. Чижевский еще 50 лет назад, в общих чертах его понимал Э. Р. Мустель с сотрудниками (1980-е годы). Наконец, в наши дни он был доказан наблюдениями с американских и европейских спутников. Орбитальная станция SOHO, ведущая непрерывные наблюдения уже 10 лет, зарегистрировала около 1500 КВМ. Спутники SAMPEX и POLAR отметили появление выбросов у Земли и проследили результат воздействия.

В общих чертах воздействие КВМ на земную погоду сейчас хорошо известно. Достигнув окрестности планеты, расширившееся магнитное облако обтекает магнитосферу Земли по границе (магнитопаузе), поскольку магнитное поле не пускает заряженные частицы плазмы внутрь. Удар облака по магнитосфере порождает колебания магнитного поля, проявляющиеся как магнитная буря. Магнитосфера обжимается обтекающим потоком солнечной плазмы, концентрация силовых линий возрастает, и в некоторый момент развития бури происходит их пересоединение (аналогичное тому, что порождает вспышки на Солнце, но намного меньшего пространственного и энергетического масштаба). Выделенная магнитная энергия идет на ускорение частиц радиационного пояса (электроны, позитроны, протоны сравнительно низких энергий), которые, приобретя энергию в десятки и сотни МэВ, не могут уже удерживаться магнитным полем Земли. Происходит высыпание потока ускоренных частиц в атмосферу вдоль геомагнитного экватора. Взаимодействуя с атомами атмосферы, заряженные частицы передают им свою энергию. Появляется новый “энергетический источник”, влияющий на верхний слой атмосферы, а через его неустойчивость к вертикальным перемещениям - и на нижние слои, в том числе тропосферу. Этот “источник”, связанный с солнечной активностью, “расшатывает” погоду, создавая скопления облаков, порождая циклоны и штормы. Главный итог его вмешательства - дестабилизация погоды: штиль сменяется бурей, сушь - обильными осадками, дожди - засухой. Примечательно, что все погодные изменения начинаются вблизи экватора: тропические циклоны, перерастающие в ураганы, переменные муссоны, загадочное Эль Ниньо (“Ребенок”) - всемирный возмутитель погоды, неожиданно появляющийся на востоке Тихого океана и столь же неожиданно исчезающий.

Согласно “солнечному сценарию” погодных аномалий, прогноз на XXI век более спокойный. Климат Земли изменится незначительно, но режим погоды претерпит заметный сдвиг, как это было всегда при замирании солнечной активности. Он может быть не очень сильным (более холодные, чем обычно, зимние и более дождливые летние месяцы), если солнечная активность снизится до Wmax ~ 50, как было в начале XIX и XX веков. Он может стать более серьезным (похолодание климата всего Северного полушария), если случится новый Маундеровский минимум (Wmax < 10). В любом случае похолодание климата будет не кратковременным, а продолжится, вместе с аномалиями погоды, несколько десятилетий.

Что ожидает нас в ближайшее время, покажет 24-й цикл, который сейчас начинается. С большой вероятностью, основанной на анализе солнечной активности за 400 лет, его амплитуда Wmax станет еще меньше, солнечное дыхание еще слабее. Надо следить за корональными массовыми выбросами. Их число, темп, последовательность определят погоду начала XXI века. И, конечно, совершенно необходимо понять, что же происходит с любимой звездой, когда ее активность замирает. Это задача не только научная - по физике Солнца, астрофизике, геофизике. Ее решение кардинально необходимо для выяснения условий сохранения жизни на Земле.

Литература

Summary for Policymakers, A Report of Working Group I of IPCC (Shanghai, January 2001), Internet.

Schwartz Р., Randall D . An Abrupt Climate Change Scenario (October 2003), Internet.

Будыко М.Климат. Каким он будет? // Наука и жизнь, 1979, № 4.

Лучков Б. Солнечное влияние на земную погоду. Научная сессия МиФи-2006 // Сборник научных трудов, т. 7, с.79.

Моисеев Н. Будущее планеты и системный анализ // Наука и жизнь, 1974, № 4.

Николаев Г. Климат на переломе // Наука и жизнь, 1995, № 6.

Экологические и биологические системы нашей планеты напрямую связаны с особенностями её климатических зон. С течением времени в отдельных регионах и природных территориях, а также во всём климате в целом происходят определённые колебания или отклонения от статистически зафиксированных параметров погоды. К ним относят средние температурные показатели, количество солнечных дней, выпадающие осадки и другие не менее важные переменные.

Благодаря многолетним наблюдениям учёных, зафиксированным документально, было отмечено такое явление, как глобальное изменение климата. Это один из самых пугающих природных процессов, который в наши дни интересует подавляющее большинство жителей земли.

Почему меняется погода?

Изменение параметров погоды на всей планете – это безостановочный процесс, который длится вот уже миллионы лет. Постоянством климатические условия никогда не отличались. Например, к ярким проявлениям таких естественных изменений относят небезызвестные периоды оледенения.

Изучением климатических условий и их особенностей с древних времён до наших дней занимается палеоклиматология. Учёными, проводящими исследования в этой научной сфере, было отмечено, что на погоду оказывает влияние сразу несколько важных факторов. Климат, в целом, меняется по причинам, обусловленным следующими динамическими процессами:

• изменениями земной орбиты (меняются параметры орбиты и земной оси);
• интенсивностью излучения солнечной радиации и светимости солнца;
• процессами, происходящими в океанах и ледниках (к ним можно отнести таяние льдов на полюсах);
• процессами, обусловленными деятельностью человека (например, повышением содержания газов в атмосферных слоях, вызывающих парниковый эффект);
• естественной вулканической активностью (прозрачность воздушных масс и их химический состав значительно изменяется при пробуждении вулканов);
• тектоническим сдвигом плит и континентов, на которых формируется климат.

Самым разрушительным оказалось влияние на климат производственной и хозяйственной деятельности человека. А совокупность всех перечисленных выше факторов, включая естественные природные процессы, приводит к потеплению в глобальных масштабах (так называемому радиационному прогреву атмосферы), что не самым благоприятным образом сказывается на большинстве экологических систем земли и вызывает вполне понятную обеспокоенность всего научного мира.

При этом единой научной теории, способной пролить свет на все причины изменений в земном климате, до сих пор не существует.

Цикличность происходящих изменений

Естественные колебания климатических условий на планете носят циклический характер. Такая особенность была отмечена А. И. Воейковым и Э. А. Брикнером ещё в XIX веке. Прохладные и достаточно влажные периоды на земле регулярно чередуются с более сухими и тёплыми.

Приблизительно каждые 30-45 лет условия климата заметно изменяются. Процесс потепления либо похолодания может происходить как в одном веке, так и затрагивать несколько веков (быть многовековыми). В результате изменяются площади вечной мерзлоты, смещаются границы растительности как по меридианам, так и по высоте в горах, сдвигаются ареалы животных.

Антропогенное влияние на климат носит постоянно нарастающий характер и связано оно, прежде всего, с социальной эволюцией человечества. Развитие энергетики, промышленного производства, сельского хозяйства необратимо меняет погодные условия на нашей планете:

• Углекислый и другие промышленные газы, попадающие в атмосферные слои, вызывают парниковый эффект.
• Тепловая энергия, вырабатываемая в результате производственной и хозяйственной деятельности, также проникает в воздушные массы и нагревает их.
• Содержимое аэрозольных баллончиков, растворители моющих средств и газы, используемые в холодильных установках, разрушают озоновый слой. В результате так называемые атмосферные дыры появляются на высоте до 35 километров, позволяя ультрафиолету свободно проходить через атмосферу.

Последствия глобальных изменений

«Завеса», сформированная при концентрации газов (к опасным веществам относят метан, закись азота, углекислый газ, хлорфторуглерод), не позволяет земной поверхности остыть. Она как бы блокирует инфракрасное излучение в нижнем слое воздуха, вызывая его потепление.

Последствия потепления, прогнозируемые в ближайшем будущем, крайне серьёзные. Это:

• Неестественное смешение ранее установившихся экологических систем, сопровождающееся миграцией диких животных на северные территории материков.
• Изменение привычной сезонности развития сельскохозяйственных растений и, как следствие, снижение продуктивности угодий на больших территориях.
• Снижение качества воды и количества водных ресурсов во многих странах мира.
• Изменение среднестатистического количества осадков (например, их станет больше в северных регионах Европы).
• Увеличение солёности воды в устьях некоторых рек, вызванное повышением общего уровня Мирового океана вследствие таяния льдов.
• Смещение океанических течений. Уже сегодня Гольфстрим постепенно опускается ко дну. Дальнейшее остывание этого течения приведёт к резкому ухудшению климата в Европе.
• Увеличение территорий болот и затопление плодородных низменностей, что грозит потенциальной утратой прежних мест проживания человека.
• Окисление океанических вод. В наши дни насыщение двуокисью углерода составляет порядка 30% – таковы последствия промышленной деятельности человека.
• Активное таяние полярных и арктических льдов. Уровень Мирового океана за последние сто лет регулярно повышается в среднем на 1,7 миллиметра в год. А с 1993 года этот прирост океанических вод составил 3,5 миллиметра ежегодно.
• Угроза голода из-за нехватки продовольствия, вызванной приростом населения и потерей вследствие климатических условий сельскохозяйственных угодий по всему миру.

Совокупность всех перечисленных неблагоприятных факторов окажет катастрофическое воздействие на человеческое общество и хозяйство. Пострадает мировая экономика, что вызовет социальную нестабильность во многих регионах.

Например, увеличивающаяся частота засушливых периодов снизит эффективность сельского хозяйства, а также увеличит вероятность возникновения голода в африканских и азиатских странах. Проблема водоснабжения в жарких тропических областях спровоцирует опасное распространение инфекционных заболеваний. Кроме того, тенденции к потеплению на всей планете приведут к проблемам со стихийными бедствиями – погодные условия станут более непредсказуемыми и изменчивыми.

Согласно экспертному мнению членов Межправительственной группы (МГЭИК), неблагоприятные изменения в климатических условиях наблюдаются на всех материках и океанических пространствах. Свои опасения эксперты изложили в докладе от 31 марта 2014 года. Уже сейчас затронуты многие экологические системы, что создаёт угрозу здоровью людей и мировой экономике.

Способы решения проблемы

В последние десятилетия усилен метеорологический и экологический мониторинг, что позволит составить более точный прогноз климатических отклонений в ближайшем будущем и избежать экологических проблем.

Согласно самым худшим предположениям учёных, температура на планете может повыситься ещё на 11 градусов, и тогда изменения станут необратимыми. Чтобы предотвратить возможные проблемы с климатом, более 20 лет назад была создана конвенция Организации Объединённых Наций, ратифицированная в 186 странах мира. В этом договоре предусмотрены все основные меры борьбы с потеплением на планете, а также способы контроля погоды и её изменений.

Многие развитые страны, признавшие этот документ актуальным, создали общие программы для борьбы с выбросом в воздух опасных для климата парниковых газов. К важным проектам также относится планомерное увеличение площадей зелёных насаждений по всему миру. А государства с переходной экономикой берут на себя обязательства по сокращению объёмов вредных газов, попадающих в атмосферные слои в результате промышленной деятельности предприятий (об этом говорит так называемый Киотский протокол, подписанный в 1997 году).

В России к 2020 году планируется сократить выброс опасных газов, вызывающих парниковый эффект, до 25% по сравнению с 1990 годом за счёт их абсорбции специальными накопителями и поглотителями. Также планируется внедрение технологий по сбережению энергии и использованию её альтернативных источников, отличающихся экологической безопасностью. Прекрасно себя зарекомендовала солнечная и ветровая энергия, используемая для выработки электричества, отопления жилых и производственных помещений.

В настоящее время разногласия между государствами с разным экономическим уровнем развития не позволяют принять единый юридический документ, указывающий точные объёмы сокращения выбросов вредных газов для каждой страны-участницы договора. Поэтому климатическая доктрина разрабатывается государствами в индивидуальном порядке с учётом своих финансовых возможностей и интересов.

К сожалению, антропогенное влияние на климат зачастую рассматривается в политической или даже коммерческой плоскости. И вместо выполнения на практике взятых на себя обязательств правительства отдельных государств заняты лишь коммерческой торговлей различными квотами. А важные международные документы служат рычагами влияния в торговых войнах и способом давления на экономику той или иной страны. Требуется в срочном порядке изменить политику потребительского отношения к природным ресурсам. А все распоряжения современной политической элиты должны быть направлены, в том числе, и на комплексное решение экологических проблем.

На сегодняшний день проблема изменения климата является чрезвычайно актуальной. Климат на планете стремительно изменяется, и отрицать этого не берется ни один ученый. В то же время, к изменению климата, происходящему природным путем, добавилось и потепление, вызванное непродуманной деятельностью людей.

Изменение климата является не простым повышением температуры. Термин «глобальное изменение климата» имеет гораздо более широкое значение – это перестройка всех геосистем на планете. И при этом потепление – это всего лишь один из его аспектов. Согласно результатам наблюдений, уровень Мирового океана постепенно повышается, ледники и вечная мерзлота тают, осадки выпадают все более неравномерно, режим стока рек изменился. Кроме того, произошли и другие глобальные изменения, которые напрямую связаны с неустойчивостью климата.

Уже сейчас заметны последствия изменений климата. В частности, это проявляется в увеличении интенсивности и частоты опасных погодных явлений, а также в распространении потенциально опасных инфекционных болезней. Ни не только несут угрозу для стабильного существования экосистем и мировой экономики, но и смертельно опасны для жизни и здоровья человечества.

Сам факт глобальных изменений климата уже не вызывает ни у кого сомнений. Согласно данным метеорологических наблюдений, за последнее столетие средняя температура воздуха на планете выросла на 0,75 градусов, и даже более того – темпы ее роста постоянно увеличиваются.

Ученые Межправительственно группы экспертов по изменению климата утверждают, что в последующие два десятилетия температура возрастет еще на 0,4 градуса, а к концу этого столетия температура на планете может вообще вырасти примерно на 1,8-4,6 градуса. Такой разброс данных является результатом наложения большого количества моделей климата, в которых во внимание принимались разные сценарии развития мирового общества и экономики.

Необходимо отметить, что более правильно было бы говорить о глобальных изменениях климата, а не только о глобальном потеплении. А все потому, что кроме роста температуры, на планете происходит целый ряд изменений в многосвязной, сложной климатической системе Земли, связанных с потеплением. В первую очередь эти изменения проявляются в большой изменчивости погоды, в том числе, увеличение числа аномально жарких дней летом, в зимнее время – смена сильных морозов резкими оттепелями. Кроме того, эти изменения проявляются и в таянии вечной мерзлоты и ледников, подъеме уровня Мирового океана, увеличении интенсивности и частоты экстремальных явлений: ураганов, штормов, засух и наводнений. Все это приводит ежегодно к тысячам смертей и наносит многомиллиардный ущерб.

В разнообразных научных источниках и средствах массовой информации говорится о том, что в действительности в ближайшие годы следует ожидать вовсе не глобального потепления, а наоборот, — похолодания.

Из истории хорошо известно, что Земля неоднократно переживала похолодания и следующие за ними потопления, которые были связаны с естественными многовековыми циклическими процессами. Последний ледниковый период был примерно 10 тысяч лет назад. В настоящее время планета живет в период межледниковья. Поэтому вполне естественно, что через несколько тысяч лет можно ожидать очередного похолодания.

В то же время, постепенное потепление климата, которое происходит в настоящее время, нельзя вписать ни в какие природные циклы. К тому же, происходит оно чрезвычайно стремительно, поэтому в данном случае имеет смысл говорить не о тысячах, а о сотнях или даже десятках лет. В истории еще никогда не было такого, чтобы средняя планетарная температура только за полвека увеличилась на полградуса. Более того, последние 11 лет стали самыми жаркими за весь период проведения метеорологических наблюдений. Такая скорость не является нормальной для природных циклических процессов, поэтому и угрожает экосистемам и биологическим видам, которые просто не успевают приспосабливаться к таким быстрым климатическим изменениям.

Те изменения, которые ученые наблюдают в климатической системе планеты, связаны с большим ростом концентрации парниковых газов в атмосфере (метан, углекислый газ, закись азота). Они задерживают инфракрасное излучение, испускаемое поверхностью Земли. Таким образом, создается парниковый эффект, который дает возможность поддерживать ту температуру, которая необходима для возникновения и развития жизни. Без парникового эффекта температура на планете была бы значительно ниже. В то же время, концентрация парниковых газов приводит в увеличению непроницаемости атмосферы для инфракрасного излучения, что и становится причиной повышения температуры.

В 2007 году учеными Межправительственной группы экспертов по изменению климата была высказана теория о том, что можно говорить с 90-процентной вероятностью – все климатические изменения, которые можно наблюдать в настоящее время, являются результатом деятельности человека. В частности, рост таких парниковых газов, как углекислый газ, закиси азота и метана, связан с хозяйственной деятельностью людей, в том числе, с сжиганием газа, нефти, угля, а также сведением лесов и промышленными процессами.

Еще одно свидетельство причастности человека к изменениям климата – это результаты сопоставления моделирования роста температуры и реального наблюдения. Проще говоря, учеными были разработаны разные модели изменений температуры земной поверхности. В части моделей были учтены исключительно естественные причины потепления, другой части – накладывались дополнительные антропогенные факторы. При наложении на результаты прямых метеорологических наблюдений было установлено, что совпадают они именно с теми моделями, в которых учитывалось влияние людей. Таким образом, без человеческого влияния температура на планете могла бы быть в настоящее время ниже, чем есть.

Список возможных последствий глобального потепления довольно велик. Это и засухи, и ураганы, наводнения и ливни, аномально жаркое лето. Природные явления практически во всех уголках мира бьют все рекорды. В свою очередь природные катаклизмы приводят к экономическим последствиям. И с каждым годом ущерб, который наносят стихийные бедствия, только возрастает.

Если говорить о тех глобальных последствиях, к которым может привести изменение климата, то в первую очередь необходимо отметить, что климат станет более влажным. В то же время, распространение осадков по планете будет неравномерным. В тех регионах, которые и сейчас достаточно увлажнены, количество осадков только увеличится. А в тех регионах, где увлажнение недостаточно, установятся длительные, засушливые периоды.

Повысится также и уровень моря. Так, по прогнозам ученых, к концу этого века море поднимется примерно на 1 метр, под угрозой затопления окажутся небольшие острова и прибрежные территории.

Существует и реальная угроза исчезновения порядка 30-40 процентов видов животных и растений. Это возможно потому, что среда обитания будет изменяться намного быстрее, чем они смогут приспособиться. Виды птиц, которые относятся к мигрирующим, будут прилетать раньше весной и улетать позже осенью.

Если температура будет продолжать расти, то изменится и видовой состав лесов. Лес, как известно, является природным накопителем углерода. Поэтому и переход от одного видового состава к другому будет сопровождаться большим выделением углерода.

Уже начали таять ледники. Согласно спутниковым данным, со второй половины прошлого столетия площади снежного покрова уменьшилась примерно на 10 процентов. Площадь морских льдов в Северном полушарии уменьшилась примерно на 10-15 процентов, а толщина – на 40 процентов. По прогнозам ученых, уже через три десятилетия Северный Ледовитый океан в теплый период будет полностью освобождаться ото льда.

Гималайские льды тают со скоростью 10-15 метров ежегодно. При такой скорости уже к 2060 году две трети китайских ледников полностью растают, а к 2100 году – все ледники исчезнут окончательно. Для предгорных и горных территорий большую угрозу несут затопления, лавины, или снижение полноводности горных рек и значительное уменьшение запасов пресной воды.

Потепление может оказать влияние и на сельское хозяйство, хотя ученые высказываются об этом влиянии весьма неоднозначно. В тех районах, в которых климат умеренный, урожайность может повыситься за счет увеличения температуры воздуха. В остальных регионах при тех же условиях можно говорить о снижении урожайности.

Ученые утверждают, что самым серьезным испытанием изменение климата окажется для беднейших стран, которые практически не в состоянии приспособиться к этим изменениям. Количество людей, которым угрожает голод, может возрасти на 600 миллионов человек.

Как следствие климатических изменений можно рассматривать и нехватку питьевой воды. В Средиземноморье, Центральной Азии, Австралии и Южной Африке ситуация будет тем более серьезной, что уровень выпадения осадков значительно сократится. В свою очередь нехватка пресной воды окажет пагубное влияние не только на сельское хозяйство и здоровье людей, но и станет причиной политических конфликтов и разногласий за право доступа к водным ресурсам.

Коснется изменение климата и непосредственно самого человека. В первую очередь малообеспеченных слоев населения. Производство продуктов питания сократится, что приведет к голоду. А высокая температура воздуха может повлечь обострение респираторных, сердечно-сосудистых и прочих заболеваний. Как результат – повышение смертности на планете.

Таким образом, вполне очевидно, что в том случае, если климатические изменения будут продолжаться, то в скором будущем они могут привести к очень серьезным и опасным последствиям, если люди не предпримут никаких мер.

Ученее продолжают спорить о том, насколько человек причастен ко всем этим изменениям. Абсолютных доказательств вины нет, поскольку второй такой планеты в распоряжении науки нет, соответственно, нельзя провести контрольный опыт, поставив ее в аналогичные условия, но без человеческого фактора.

Определенно можно сказать лишь одно: своей деятельностью человек действительно оказывает определенное влияние на климат. Но при этом важно не столько это, сколько то обстоятельство, что климатические изменения с каждым годом происходят все более интенсивно. Поэтому неважно, виновен ли человек или нет, он должен предпринять все возможные меры, чтобы приостановить изменения климата, сдержать рост температуры, и вместе с тем – адаптироваться к новым условиям и использовать их максимально успешно там, где это возможно.

Проблема нарушения климатического баланса остро стала в последнее время. За первые 10лет ХХI века объемы эмиссии вредных газов увеличились в 4 раза. По этой причине сейчас наблюдается стойкое повышение температуры среды.

Данная статья предназначена для лиц старше 18 лет

А вам уже исполнилось 18?

Глобальное потепление: миф или реальность?

Вопросу глобального потепления уделяется все больше и больше внимания. Ежедневно появляются новые теории и факты, опровергаются или подтверждаются старые. Публикации противоречат одна другой, что часто приводит к заблуждениям. Попробуем разобраться с данным вопросом.

Под глобальным потеплением понимают процесс увеличения температуры окружающей среды (усредненные показатели за год), океанических вод, поверхности планеты, вызванные сменой активности Солнца, ростом объемов эмиссии вредных газов в атмосфере и другими факторами, которые возникают как побочный результат жизнедеятельности человека. Давайте разберемся, чем нам грозит изменение температурного режима.

Последствия глобального потепления

К последствиям глобального потепления можно отнести:

• климатические изменения, которые проявляются аномальными температурами. Приведем некоторые примеры данного процесса: сильные морозы зимой чередуются с достаточно высокой температурой в период потепления, аномально жарким или холодным летом;
• уменьшение запасов воды, пригодной для употребления;
• снижение урожайности многих культур;
• таяние ледников, что повышает уровень воды в океанах и приводит к появлению айсбергов;
• рост числа природных катаклизмов: длительные засухи, проливные ливневые дожди в отдельных регионах, которым это было не свойственно; разрушительные ураганы и смерчи;
• опустынивание и увеличение территорий, непригодных для жизни;
• сокращение разнообразия биологических видов по причине неспособности адаптироваться к новым условиям обитания.

Опасно это для человечества или нет, однозначно сказать нельзя. Вопрос в том, насколько быстро ему удастся приспособиться к новым условиям. Наблюдается острый дисбаланс в качестве жизни в разных регионах. Менее населенные, но более развитые страны на Земле всеми силами пытаются остановить процесс деструктивного антропогенного влияния на окружающую среду, в то время как в густонаселенных, менее развитых странах на первом месте стоит проблема выживания. Всемирное изменение климата может привести к еще большему увеличению данного дисбаланса.

Признаки происходящих изменений ученые отслеживают на результатах исследований химического состава атмосферы и океанических вод, метеорологических наблюдений, изменения скорости, с которой тают ледники, графика изменений площадей льдов.

Также исследуется скорость образования айсбергов. Прогнозы, основанные на полученных данных, позволяют создать представление о последствиях влияния человечества на экосистемы. Доказательства, полученные в результате исследований, показывают, что угроза кроется в том, что темпы изменения климата с каждым годом возрастают, поэтому основная задача заключается в необходимости внедрения экологически безопасных способов производства и восстановления природного баланса.

Исторические факты о климатических изменениях

Анализ палеонтологических данных дает основания предположить, что периоды похолоданий и потеплений сопровождали Землю во все времена. На смену холодным периодамприходили потепления и наоборот. В Арктических широтах летом температура повышалась до +13 о С. В противовес им было время, когда в тропических широтах были ледники.

Теория подтверждает, что человечество было свидетелем нескольких периодов климатических изменений. В исторических хрониках есть данные, что в 11-13 столетиях на территории Гренландии не было ледового покрова, по этой причине норвежские мореплаватели называли ее «зеленой землей». Затем наступил период похолодания, и территория острова покрылась льдом. В начале 20-го века снова наступил период потепления, как результат сократились площади ледников в горах и льдов Северно-ледовитого океана. В 1940-х годах наблюдалось кратковременное похолодание, а с 1980-х годов началось активное повышение температуры на всей планете.

В ХХI веке суть проблемы заключается в том, что к естественным причинам изменения температуры окружающей среды добавилось влияние антропогенных факторов. Нагрузка на экосистемы постоянно увеличивается. Проявление ее наблюдается во всех регионах планеты.

Причины глобального потепления

Ученые не готовы с точностью назвать из-за чего происходит изменение климатических условий. Множество теорий и гипотез имеют право на существование. Наиболее распространены следующие гипотезы:

1. Мировой океан влияет на климат.Он аккумулирует солнечную энергию. Смена течений оказывает непосредственное влияние на климатические условия прибрежных стран. Воздушные массы, которые формируются под действием этих течений, регулируют температуру и погодные условия многих стран и материков. Циркуляция тепла вод океана мало изучена. Формирование ураганов, которые затем с разрушительной силой приходят на континенты, является следствием нарушений циркуляции тепла в океанах. Океаническая вода содержит углекислый газ и другие вредные примеси, концентрация которых в разы больше, чем в атмосфере. При определенных природных процессах эти газы могут выделиться в атмосферу, что вызывает дальнейшие климатические изменения на планете.
2. Самые маленькие изменения в активности Солнца непосредственно влияют на климат на Земле. Ученые выделили несколько циклов смены солнечной активности длительностью 11, 22 и 80-90 лет. Вполне вероятно, что повышенная активность в нынешнее время уменьшится, и температура воздуха снизится на несколько градусов.
3. Активность вулканов. Согласно проведенным исследованиям, при крупных извержениях вулканов наблюдается первоначальное снижение температуры воздуха, что обусловлено попаданием в воздух больших объемов сажи и аэрозолей серной кислоты. Затем происходит значительное потепление, которое вызвано увеличением концентрации углекислого раза, возникающего в результате извержения вулкана.
4. Изменение климата — результат антропогенного влияния. Данная гипотеза пользуется наибольшей популярностью. Сопоставив темпы экономического и технологического роста, увеличение численности населения и тенденции в изменении климата, ученые пришли к выводу, что все связано с деятельностью человека. Побочным эффектом активных темпов развития промышленности стала эмиссия вредных газов и загрязнение воздуха. По результатам исследований накопление парниковых газов в атмосфере создает так называемую оболочку, что приводит к нарушению теплообмена планеты и постепенное повышение температуры воздуха, поверхности Земли, вод океанов.

Пути решения проблемы глобального потепления

По мнению ряда ученых, если человек возьмется за решение проблемы глобального потепления в ближайшие годы, темпы изменения климата можно будет уменьшить. При неизменном образе жизни людей избежать участи динозавров не выйдет.

Ученые предлагают разные способы того, как бороться и как остановить глобальное потепление. Способы решения проблемы изменения климата и снижения нагрузки на окружающую среду самые разные: начиная от озеленения территорий, выведения новых сортов растений, приспособленных к изменяющимся условиям, и заканчивая разработкой новых технологических процессов, которые будут меньше влиять на природу. В любом случае, борьба должна быть направлена не только на решение нынешних проблем, но и на предотвращение негативных последствий в будущем. Не последняя роль здесь отводится уменьшению использования не возобновляемых источников энергии и переход к использованию возобновляемых. Многие страны уже переходят на гео- и ветроэнергетику.

Большое внимание уделяется разработке нормативных документов, главная задача которых, сократить выбросы вредных газов в атмосферу и сохранить биологическое разнообразие. На это требуются значительные инвестиции, но до тех пор, пока на первое место человек будет ставить собственное благосостояние, избавиться от проблемы изменения климата и предотвратить ее последствия не удастся.

Каковы же последствия глобального изменения климата?

1. Повышение уровня мирового океана. За последние 100 лет показатель вырос на 17 сантиметров.

2. Повышение средней температуры поверхности Земли. С 1880 года она увеличилась на 0,74°C.

3. Повышение температуры вод мирового океана.

4. Таяние ледников. Исследования НАСА показали, что Гренландия ежегодно теряла порядка 200 куб. км ледников с 2002 по 2006 года, а Антарктика - 152 куб. км за этот же период.

5. Резкое сокращение Арктических ледников за последние несколько десятилетий.

6. Экстремальные погодные явления. С 1950 года экстремальных природных явлений, связанных с рекордным повышением температуры, становится все больше. На графике показано увеличение опасных погодных явлений с 1999 по 2014 год. К ним относятся сильные дожди, ветра, морозы, метели, жара, град, гололед, смерчи и все то, что внезапно обрушивается на Россиян, угрожая их жизням и имуществу.

Рисунок: Динамика количества всех зарегистрированных метеорологических ОЯ с 1999 по 2014 гг. (данные Росгидромета)

7. Повышение степени окисления мирового океана вследствие увеличения объема выбросов диоксида углерода, который абсорбируется верхними слоями океанов. Ежегодно этот показатель составляет порядка 2 млрд тонн.

8. Сокращение снежного покрова вследствие ускорения таяния ледников.

9. Угроза для здоровья человека

Всемирная организация здравоохранения назвала изменение климата самой серьезной угрозой здоровью человечества этого столетия. Загрязнения воздуха, воды, жара - все это может послужить причиной смерти 250 тясяч человек в 2030-2050 годах.

10. Снижение урожайности

Из-за увеличения среднегодовой температуры урожайность многих сельскохозяйственных культур заметно упала. Если, согласно прогнозам, показатель увеличится на 2°С, мир столкнется с дефицитом товаров.

11. Экономический спад

Экологические катастрофы могут крайне негативно сказаться на экономике стран. Минприроды Сергей Донской заявил, что Российской экономике угрожает потеря до 2% ВВП ежегодно от последствий изменения климата.

12. Обострение конфликтных ситуаций

Голод, засуха, нехватка воды, природные катастрофы - все это способоствует разжиганию конфликтных ситуаций, котороые впоследствии могут привести к вооруженным конфликтам.

13. Нехватка воды

Из-за засухи и других экстремальных погодных явлений все больше людей страдают от сокращения ресурсов чистой воды. Как сообщает ООН, во многих странах предел возможности водопользования уже достигнут, потребление воды за 50 лет увеличилось в 3 раза. А в некоторых районах планеты доступа к воде и вовсе нет.