Изменяющийся климат оказывает огромнейшее влияние как на естественные, так и на социально-экономические процессы. В последние годы Межправительственный комитет по изменению климата проанализировал шесть альтернативных сценариев изменения жизни населения, экономики и энергетики в результате глобального повышения температур в течение XXI в.

Главное внимание во время этих исследований уделялось чувствительности, приспособляемости и уязвимости природных и социально-экономических систем. Чувствительность - это способность системы реагировать на изменения климатических условий. Убедительным примером служит показатель изменения строения и функционирования экосистемы любого ранга и производимая ею первичная продукция в зависимости от заданного изменения или колебания температуры приземной части , влажности и количества выпадающих атмосферных осадков. Приспособляемость зависит от заложенных в систему возможностей изменять от наступающих климатических изменений режим работы, скорость и направленность протекающих в ней процессов и возникающие при этом возможности структурирования. Уязвимость определяет степень ущерба, наносимого системе.

В результате изменения глобальных климатических показателей - среднегодовых температур и влажности - произойдут соответствующие изменения ландшафтов суши, повысятся или снизятся скорости денудации и выветривания, видоизменятся ландшафты Мирового океана, расширятся или сузятся шельфы, произойдут существенные изменения в области сельского хозяйства.

Изменения ландшафтов суши

В средних широтах повышение температуры на 1-3,5°С, которое прогнозируется на ближайшее столетие, эквивалентно смещению изотерм на 150-550 км по широте в сторону полюсов и на 150-550 м по высоте. В соответствии с этим начнется перемещение растительных экосистем. Однако в силу своей определенной инертности перемещение фауны и флоры будет отставать от изменений климата, в котором они развивались, и тогда им некоторое время придется существовать в непривычном для себя климатическом режиме. Предполагается, что скорость изменения климата будет выше, чем способность некоторых видов, кроме отдельных животных сообществ, мигрировать в благоприятные для жизнедеятельности места. В результате перемещения климатических областей и зон могут исчезнуть некоторые типы лесного покрова. Растительные экосистемы не будут перемещаться вслед за климатическими условиями как нераздельная их составляющая. Отдельные компоненты растительных биоценозов будут перемещаться с различной скоростью. Ввиду такого неравномерного и избирательного процесса могут возникнуть новые комбинации и ассоциации видов и сообществ, которые создадут неизвестные ранее экосистемы. Леса умеренного пояса потеряют часть видов при сопутствующем увеличении эмиссии углекислого газа, образующегося при окислении отмирающей биомассы.

Предполагается, что треть или половина горных ледников растает. Относительно ледниковых покровов и Гренландии единого мнения нет. Одни ученые считают, что в ближайшие сто лет их площадь, а возможно, и объем не изменятся, другие, наоборот, предсказывают значительное их сокращение.

Пустынные ландшафты окажутся более аридными вследствие значительного повышения температуры воздуха по сравнению с количеством осадков. Вместе с тем существуют расчеты, показывающие, что произойдет миграция пустынных областей в сторону полюсов, а размеры современных пустынь сократятся.

Изменения в области Мирового океана

В первую очередь увеличение температур приведет к некоторому повышению уровня моря и изменению поверхностной и глубинной циркуляции вод океана, что повлияет на распределение и объем питательных веществ, в том числе и углерода, окажет воздействие на биологическую продуктивность. Возросший объем океанских вод и высокие температуры будут способствовать накоплению карбонатов, что приведет к более усиленному изъятию из атмосферы углекислого газа.

Изменение уровня океана в первую очередь зависит от гидрометеорологических факторов, напрямую влияющих на испаряемость и количество атмосферных осадков, а также от дополнительного притока вод, возникающих при таянии покровных и горных ледников, и стока вод с континентальных пространств. Кроме гидрометеорологических факторов на уровень Мирового океана оказывают влияние тектонический фактор, определяющий форму и объем ложа Мирового океана, и экзогенные факторы, в частности геоморфологические процессы, к которым относятся аккумуляция наносов в устьях рек, эстуариях, лиманах и заливах или эрозия берегов. Наблюдаемый за последнее столетие рост уровня океана до 25 см - это результат совместного воздействия всех трех факторов при ведущей роли гидрометеорологических.

От изменения уровня Мирового океана пострадает более половины человечества. Поэтому к существующим проблемам климатические изменения добавят новые, которые весьма значительным образом отразятся на приморских территориях. Эти проблемы связаны с высокой и все время увеличивающейся антропогенной нагрузкой на прибрежные системы, многие из которых в настоящее время находятся в состоянии особого риска. Особенно в бедственном положении находятся мангровые системы, представляющие собой засолоненные прибрежные болота, коралловые рифы и атоллы, а также системы речных дельт и эстуариев.

Рост уровня с сопутствующим увеличением частоты и силы штормовых нагонов, вызванных усилением тропических циклонов, приведет к затоплению низко расположенных приморских территорий, разрушению берегов и береговых сооружений, вызовет изменение скорости и объема аккумуляции и видоизменит условия транспортировки обломочного материала и растворенных веществ. Все это может привести к непредсказуемым последствиям. Согласно прогнозным оценкам, в первую очередь пострадают низменные острова и плоские побережья, на которых располагаются многие крупные города и городские агломерации. При этом надо учитывать, что при наступлении масштабных наводнений вероятны значительные миграции населения с серьезными социально-экономическими и политическими последствиями.

Водные ресурсы

Изменения климата приведут к интенсификации глобального гидрологического цикла и вызовут заметные региональные изменения. Относительно небольшие изменения климата могут вызвать нелинейные изменения суммарного испарения и влажности почвы, что приведет к относительно небольшим видоизменениям стока, особенно в аридных районах. В отдельных случаях при увеличении среднегодовой температуры на 1-2°С и сокращении общего количества атмосферных осадков на 10% среднегодовой сток сократится примерно на 40-70%. Это потребует значительных капиталовложений для приспособления водного хозяйства к изменившимся условиям. Особенно большие проблемы возникнут в тех регионах, где водопотребление значительно, и в регионах с сильным загрязнением вод.

Сельское хозяйство

Изменение климата окажет серьезное влияние на агросистемы. Это вынудит принимать экстренные меры для приспособления сельского хозяйства к новым условиям.

Климатические воздействия на агросистемы будут весьма сложными и неоднозначными. Ввиду увеличения концентрации углекислого газа возрастут объем и скорости фотосинтеза и как следствие этого - урожайность. Урожай сельскохозяйственных культур возрастет также из-за вовлечения в сельскохозяйственный оборот новых земель. В районах, где земледелие лимитируется притоком теплого воздуха, например в России и Канаде, вероятность увеличения урожая возрастет. В аридных и семиаридных районах, где оно ограничено наличием достаточного количества влаги для растений, изменение климата отразится неблагоприятным образом. Потребности в для орошения будут сильно конкурировать с другими потребителями водных ресурсов - промышленностью и коммунальным хозяйством. Более высокие температуры воздуха будут способствовать ускорению естественного разложения органического вещества почвы, снижая ее плодородие. Вероятность распространения вредителей и болезней растений увеличится.

В целом прогнозируется, что общемировой уровень производства продуктов сельского хозяйства может быть сохранен на современном уровне, но региональные последствия будут варьировать в широких пределах. Общая картина мировой торговли продуктами сельского хозяйства вследствие глобального изменения климата может существенно измениться.

С ожидаемыми изменениями климата связаны и значительные изменения, касающиеся здоровья людей, работы гидроэнергетической промышленности, главным образом водной, транспорта, лесотехнической, металлургической, машиностроительной, горнодобывающей и других отраслей промышленности.

Солнце. Из-за неравномерности нагревания земной поверхности возникают ветры и океанические течения. Повышенная солнечная активность сопровождается магнитными бурями и заметным повышением температуры воздуха на планете. Климат зависит также от изменений, происходящих с орбитой Земли, ее магнитным полем. Увеличивается сейсмоактивность планеты, активизируется вулканическая деятельность, меняются очертания материков и океанов. Все перечисленное является естественными причинами изменения климата. До некоторых пор только эти факторы и были определяющими. Сюда же можно отнести долговременные циклы такие, как ледниковые периоды. Ориентируясь на солнечную и вулканическую активность, учитывая, что первая ведет к повышению температуры, а вторая – к снижению, можно найти объяснение половины температурных сдвигов до 1950 года. Но за последние два столетия к естественным причинам происходящих изменений добавился еще один фактор. Он является антропогенным, т.е. появившимся в результате деятельности человека. Основное его воздействие - это прогрессирующий парниковый эффект. Его влияние оценивается в 8 раз сильнее влияния колебаний солнечной активности. Именно этим так обеспокоены ученые, общественность и главы государств.Парниковый эффект легко наблюдать в теплицах или парниках. Внутри этих помещений гораздо теплее и более влажно, чем снаружи. То же самое происходит и в масштабах всей планеты. Солнечная энергия проходит через атмосферу и нагревает поверхность Земли. Но та тепловая энергия, которую излучает планета, не может своевременно проникнуть в , т.к. атмосфера задерживает ее, подобно полиэтилену в теплице. Вот и возникает эффект парника. Причина этого явления - наличие в атмосфере планеты газов, которые называются «парниковыми» или «тепличными». В атмосфере парниковые газы присутствовали с момента ее образования. Составляли они всего около 0,1%. Этого оказалось достаточным, чтобы возник естественный парниковый эффект, влияющий на тепловой баланс Земли и обеспечивающий уровень, пригодный . Если бы не он, средняя температура поверхности Земли была бы на 30оС ниже, т.е. не +14оС, как на данный момент, а -17оС.Естественный парниковый эффект и круговорот воды в природе поддерживают жизнь не планете. Антропогенное же увеличение парниковых газов в атмосфере ведет к усилению этого явления и нарушению баланса тепла на Земле. Это происходило последние двести лет развития цивилизации и происходит сейчас. Созданная ею промышленность, автомобильные выхлопы и многое другое выбрасывают в атмосферу огромное количество парниковых газов, а точнее около 22 млрд тонн в год. В связи с этим происходит глобальное потепление, которое вызывает изменение среднегодовой температуры воздуха. За последние сто лет средняя температура Земли выросла на 1оС. Кажется, что не так уж и много. Но этого градуса оказалось вполне достаточным для таяния полярных льдов и ощутимого повышения уровня мирового океана, что, естественно, ведет к определенным последствиям. Существуют процессы, которые можно легко запустить, но впоследствии трудно остановить. К примеру, результатом таяния вечной мерзлоты субарктики стало попадание в атмосферу планеты огромного количества метана. Парниковый эффект усиливается. А пресная вода тающих льдов изменяет теплое течение Гольфстрим, что в свою очередь изменит климат Европы. Понятно, что все эти процессы не могут носить локальный характер. Это коснется всего человечества. Настал момент понять, что планета – живое существо. Она дышит и развивается, излучает и взаимодействует с другими элементами Вселенной. Нельзя истощать ее недра и загрязнять океан, нельзя ради сомнительного удовольствия рубить девственные леса и делить неделимое!

Видео по теме

Экология – наука, на которую мало кто обращает внимания. Люди за тысячелетия культурной деятельности привыкли думать, что планета настолько огромна, а ее свойства так постоянны, что можно делать все, что угодно: Земля восстановится. Но человеческое воздействие на природу и климат в последние пару сотен лет стало настолько интенсивным, что уже сейчас можно наблюдать серьезные изменения климата. В будущем этот процесс обещает лишь усиливаться.

Инструкция

Сводки погоды, которые наглядно иллюстрируют положение дел на планете сегодня не могут не удивлять. Постоянно можно услышать о всевозможных аномалиях: «самая высокая температура в марте за последнюю сотню лет», « уровень осадков в июле за все время наблюдений», «аномально поздняя зима»… В декабре и январе в России в городах, где всегда лежал в это время снег, можно увидеть чистые улицы. Зато снегопады парализуют соседние страны, климат которых обычно гораздо теплее. Засухи, которые серьезно затруднили сельское хозяйство в одних регионах, в сочетании с проливными дождями и наводнениями в других, заставляют задуматься о том, что изменения климата – нечто более серьезное, чем просто ненормально теплая зима. От климата зависит вся экономика человечества. Чем серьезнее его изменения, тем меньше человек к ним готов, тем выше вероятность голода и крупных техногенных катастроф.

Влияние людей на климат можно разделить на две категории. Первая из них – местное воздействие. Это эрозия почв, осушение болот, уничтожение определенных видов флоры и фауны, загрязнение рек и воздуха, истощение земель и другие подобные виды влияния. Вторая категория – глобальное изменение климата. Совокупность факторов из первой группы в конечном итоге накапливается и достигает критической массы, влияние распространяется за пределы определенного региона планеты и изменяет ее в целом.

Массовая вырубка лесов и увеличение в атмосфере углекислого газа привели к так называемому «парниковому эффекту», благодаря чему поднялась средняя температура воздуха на планете. Из-за этого начали интенсивно таять полярные льды. Это, в свою очередь, приводит к тому, что уровень воды в Мировом океане поднимается, а холодные потоки с тающих льдов влияют на теплые течения – особенно от этого страдает Гольфстрим, благодаря которому многие страны Европы а также все государства Карибского бассейна могут похвастаться довольно мягким климатом.

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.

Климат Земли быстро меняется . Ученые пытаются выяснить, что вызывает изменение климата, собирая доказательства, чтобы исключить неверные причины и выяснить, кто же несет ответственность.

На основе более ста научных исследований, понятно, что люди ответственны за большую часть изменения климата за последние 150 лет.

Люди влияют на изменение климата

Люди не единственная причина, влияющая на изменение климата. Погода изменилась на протяжении всей истории Земли, задолго до того как люди эволюционировали. Солнце является основным фактором климата. Грубо говоря, глобальная температура возрастет, когда больше энергии от Солнца поступает в атмосферу, чем возвращается в космос через атмосферу. Земля охлаждается в любое время если больше энергии возвращается в космос, чем приходит от Солнца, в то же время как люди могут влиять на этот баланс. Также есть и другие факторы: от дрейфа континентов и изменения формы орбиты Земли к изменениям в активности и явлениям Солнца, как процесс Эль-Ниньо (колебание температуры воды в экваториальной части Тихого океана), все это может повлиять на климат. С учетом темпов изменения климата сегодня, ученые могут исключить из большинства некоторые причины, которые происходят слишком медленно, чтобы объяснить нынешнее изменение климата, в то время как другие имеют малые циклы, а не долгосрочные тенденции влияния на климат в части планеты. Ученые знают об этих факторах и могут учитывать их при оценке изменения погоды, вызванные человеком.

Влияние человека на изменение климата было впервые описано более ста лет назад, опираясь на исследования в 1850-х годах английским физиком Джоном Тиндалю.

Свет от Солнца нагревает поверхность Земли, которая затем испускает энергию в виде инфракрасного излучения, которое чувствуется в солнечный день. Парниковые газы, такие как водяной пар и углекислый газ (CO2), поглощают эту излученную энергию, нагревается атмосфера и поверхность. Этот процесс приводит к потеплению температуры Земли, чем если бы она нагревались только под прямыми солнечными лучами.

На протяжении более 100 лет, ученые считали людей в качестве главной причины в текущих климатических изменениях. На рубеже 20-го века, шведский физико-химик Сванте Аррениус предположил, что люди в результате сжигания угля, увеличили количества парниковых газов в атмосфере и усилили естественный согревающий эффект, способствуя тому, что атмосфера нагрелась больше, чем если бы всё это проходило через строго естественные процессы.

Когда люди сжигают бензин, уголь, природный газ, а также другие виды топлива для производства электроэнергии или вождения машины, они выделяют значительное количество углекислого газа в атмосферу. При сгорании литра бензина, объем выделяющегося СО2 будет 2 кг. Парниковые газы выбрасываются из электростанций и автомобилей, со свалок, ферм и вырубленных лесов, а также через другие тонкие процессы.

С 1950 году ученые начали методично измерять глобальне увеличение углекислого газа. С тех пор они подтвердили, что увеличение вызвано в первую очередь от сжигания ископаемого топлива (и через другие области деятельности человека, такие как очистка земли). Это увеличение, а также изменения CO2 добавляется в атмосферу и обеспечивает “дымящийся пистолет”, который показывает, что люди ответственны за повышенные уровня углекислого газа в атмосфере .

Изменение климата

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 (особенно в контексте экологической политики) для обозначения изменения в современном климате (см. глобальное потепление).

Проблема в теории и истории

8000 тысяч лет назад началась сельскохозяйственная деятельность в узком поясе: от долины Нила через Междуречье и долину Инда до территории, находящейся между Янцзы и Хуанхэ. Там люди начали выращивать пшеницу, ячмень и другие злаки.

5000 лет назад люди стали активно выращивать рис. Это, в свою очередь, требует искусственной ирригации земель. Следовательно, естественные ландшафты превращаются в антропогенные болота, что является источником метана.

Факторы изменения климата

Изменения климата обусловлены переменами в земной атмосфере, процессами, происходящими в других частях Земли, таких как океаны , ледники , а также эффектами, сопутствующими деятельности человека. Внешние процессы, формирующие климат, - это изменения солнечной радиации и орбиты Земли.

• изменение размеров, рельефа и взаимного расположения материков и океанов,
• изменение светимости солнца,
• изменения параметров орбиты и оси Земли,
• изменение прозрачности атмосферы и ее состава в результате изменений вулканической активности Земли,
• изменение концентрации парниковых газов (СО 2 и CH 4) в атмосфере,
• изменение отражательной способности поверхности Земли (альбедо),
• изменение количества тепла, имеющегося в глубинах океана.

Климатические изменения на Земле

Погода - это ежедневное состояние атмосферы. Погода является хаотичной нелинейной динамической системой. Климат - это усредненное состояние погоды и он 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. Погода, состояние атмосферы в рассматриваемом месте в определённый момент или за ограниченный промежуток времени (сутки, месяц, год). Многолетний режим П. называют климатом. П. характеризуют метеорологическими элементами: давлением, температурой, влажностью воздуха, силой и направлением ветра, облачностью (продолжительностью солнечного сияния), атмосферными осадками, дальностью видимости, наличием туманов, метелей, гроз и др. атмосферными явлениями. По мере расширения хозяйственной деятельности соответственно расширяется и понятие П. Так, с развитием авиации возникло понятие о П. в свободной атмосфере; возросло значение такого элемента П., как атмосферная видимость. К характеристикам П. могут быть отнесены также данные о притоке солнечной радиации, атмосферной турбулентности, некоторые характеристики электрического состояния воздуха.

Оледенения

Имеется скептическое отношение к геоинженерным методам изъятия углекислоты из атмосферы, в частности, к предложениям захоранивать углекислый газ в тектонических трещинах или закачивать его в породы на океанском дне: изъятие 50 миллионных долей газа по этой технологии будет стоить, по меньшей мере, 20 триллионов долларов, что в два раза больше национального долга США.

Тектоника литосферных плит

На протяжении длительных отрезков времени тектонические движения плит перемещают континенты , формируют океаны , создают и разрушают горные хребты , т. е. создают поверхность, на которой существует климат. Недавние исследования показывают, что тектонические движения усугубили условия последнего ледникового периода: около 3 млн лет назад северо- и южноамериканская плиты столкнулись, образовав Панамский перешеек и закрыв пути для прямого смешивания вод Атлантического и Тихого океанов.

Солнечное излучение

Изменение солнечной активности на протяжении последних нескольких столетий

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, наблюдаемых между 1900 и 1950 годами. Циклическая природа солнечной активности ещё не до конца изучена; она отличается от тех медленных изменений, которые сопутствуют развитию и старению Солнца.

Изменения орбиты

По своему влиянию на климат изменения земной орбиты сходны с колебаниями солнечной активности, поскольку небольшие отклонения в положении орбиты приводят к перераспределению солнечного излучения на поверхности Земли. Такие изменения положения орбиты называются циклами Миланковича , они предсказуемы с высокой точностью, поскольку являются результатом физического взаимодействия Земли, ее спутника Луны и других планет. Изменения орбиты считаются главными причинами чередования гляциальных и интергляциальных циклов последнего ледникового периода. Результатом прецессии земной орбиты являются и менее масштабные изменения, такие как периодическое увеличение и уменьшение площади пустыни Сахара .

Вулканизм

Одно сильное извержение вулкана способно повлиять на климат, вызвав похолодание длительностью несколько лет. Например, извержение вулкана Пинатубо в 1991 году существенно повлияло на климат. Гигантские извержения, формирующие крупнейшие магматические провинции, случаются всего несколько раз в сто миллионов лет, но они влияют на климат в течение миллионов лет и являются причиной вымирания видов. Первоначально предполагалось, что причиной похолодания является выброшенная в атмосферу вулканическая пыль, поскольку она препятствует достигнуть поверхности Земли солнечному излучению. Однако измерения показывают, что большая часть пыли оседает на поверхности Земли в течение шести месяцев.

Вулканы являются также частью геохимического цикла углерода . На протяжении многих геологических периодов диоксид углерода высвобождался из недр Земли в атмосферу, нейтрализуя тем самым количество СО 2 , изъятого из атмосферы и связанного осадочными породами и другими геологическими поглотителями СО 2 . Однако этот вклад не сравнится по величине с антропогенной эмиссией оксида углерода, которая, по оценкам Геологической службы США, в 130 раз превышает количество СО 2 , эмитированного вулканами.

Антропогенное воздействие на изменение климата

Антропогенные факторы включают в себя деятельность человека, которая изменяет окружающую среду и влияет на климат. В некоторых случаях причинно-следственная связь прямая и недвусмысленная, как, например, при влиянии орошения на температуру и влажность, в других случаях эта связь менее очевидна. Различные гипотезы влияния человека на климат обсуждались на протяжении многих лет. В конце 19-го века в западной части США и Австралии была, например, популярна теория «дождь идёт за плугом» (англ. rain follows the plow).

Главными проблемами сегодня являются: растущая из-за сжигания топлива концентрация СО 2 в атмосфере, аэрозоли в атмосфере, влияющие на её охлаждение, и цементная промышленность. Другие факторы, такие как землепользование, уменьшение озонового слоя, животноводство и вырубка лесов, также влияют на климат.

Сжигание топлива

Взаимодействие факторов

Влияние на климат всех факторов, как естественных, так и антропогенных, выражается единой величиной – радиационным прогревом атмосферы в Вт/м 2 .

Извержения вулканов, оледенения, дрейф континентов и смещение полюсов Земли – мощные природные процессы, влияющие на климат Земли. В масштабе нескольких лет вулканы могут играть главную роль. В результате извержения вулкана