Человек и климат

Климатограмма

Климат Санкт-Петербурга
Показатель	Янв	Фев	Мар	Апр	Май	Июн	Июл	Авг	Сен	Окт	Ноя	Дек	Год
Абсолютный максимум, °C	8,6	10,2	14,9	25,3	30,9	34,6	34,3	33,5	30,4	21,0	12,3	10,9	34,6
Средний максимум, °C	−3,6	−3,3	1,8	8,5	15,6	20,2	22,2	20,2	14,4	8,1	1,8	−1,7	8,8
Средняя температура, °C	−6,1	−6	−1,4	4,4	10,9	15,8	18,1	16,4	11,0	5,6	−0,1	−3,9	5,4
Средний минимум, °C	−8,8	−8,8	−4,2	1,0	6,6	11,8	14,4	13,0	8,1	3,4	−2,1	−6,4	2,4
Абсолютный минимум, °C	−35,9	−35,2	−29,9	−21,8	−6,6	0,1	4,9	1,3	−3,1	−12,9	−22,2	−34,4	−35,9
Норма осадков, мм	37	30	34	33	37	57	77	80	69	66	55	50	625
Источник: Погода и климат

Стоит отметить, что большинство абсолютных минимумов температуры в Петербурге по месяцам было зарегистрировано ещё  в XVIII, XIX, или в начале XX века, в то время как на начало XXI столетия приходится уже 4 абсолютных максимума температуры.

Максимальная и минимальная  среднемесячная температура

Месяц	Янв	Фев	Мар	Апр	Май	Июн	Июл	Авг	Сен	Окт	Ноя	Дек
Самый тёплый, °C	-0,3	1,7	3,6	8,4	16,2	20,5	22,1	19,8	14,9	9,2	4,1	3,0
Самый холодный, °C	-18,7	-17,1	-11,6	-1,7	6,1	11,9	14,2	13,4	7,1	1,0	-5,7	-13,9

 

Изменение климата

Петербургские метеостанции располагают данными  почти за 300 лет; за такой длительный период систематических метеорологических  сведений нет ни по одному из населённых пунктов России и найдётся не очень  много во всём мире.

Влияет ли человек  на климат Земли?

Еще 10-15 лет назад многие ученые сильно сомневались в том, что климат Земли меняется на протяжении столетия. Однако систематизация архивов метеорологических данных практически не оставила сомнений в том, что климат действительно меняется. Тем не менее, остаются вопросы: насколько эти изменения долгосрочны и связаны ли они с деятельностью человека. Полного консенсуса по этим вопросам в научной среде пока нет.

 

Основные  факторы, способные влиять на климат Земли:

 

Изменение концентрации парниковых газов в атмосфере. Парниковые газы (углекислый газ, водяной пар, метан и другие) удерживают инфракрасное излучение, идущее от поверхности Земли, препятствуя его рассеянию в космосе. В течение XX века концентрация углекислого газа в атмосфере выросла на четверть.

Пока  нет полной уверенности, связано  ли это с деятельностью человека или является естественным процессом, однако количество аргументов в пользу этой версии растет. В частности, в  конце 2007 года Нобелевская премия мира была присуждена Межправительственной группе экспертов по измерениям климата (IPCC), работы которой обосновывают преимущественно  антропогенную природу глобального  потепления.

Изменение ландшафтов. От характера земной поверхности и растительности на ней зависит количество рассеиваемого (отражаемого) ими излучения и, в конечном счете, альбедо Земли. Существенное влияние на ландшафт оказывают сельское хозяйство и урбанизация.

Перестройка океанических течений. Морские течения играют большую роль в перераспределении тепла от тропических поясов Земли к умеренным и полярным. Перестройку течений может вызываться изменениями солености и температуры отдельных участков Мирового океана. Также картина глобальной циркуляции океана меняется из-за движения континентов.

Движение тектонических плит. Континентальные плиты движутся со скоростью несколько сантиметров в год. За время порядка 100 миллионов лет размещение континентов по поверхности планеты радикально меняется. Время от времени все плиты объединяются в один огромный суперконтинент (Пангея, Гондвана и др.), на большей части которого устанавливается резко континентальный климат, что приводит к опустыниванию.

Мощные взрывы на поверхности Земли. Падения астероидов, крупные вулканические извержения, ядерные взрывы приводят к выбросу аэрозолей в стратосферу, которые поглощают солнечное тепло, не пропуская его к поверхности, а пыль в тропосфере увеличивает облачность, которая отражает солнечный свет в космос. Вместе эти эффекты могут привести к так называемой «ядерной зиме» продолжительностью от нескольких месяцев до десятков лет.

Колебания наклона земной оси. Наклон земной оси к плоскости орбиты составляет 23,5° и испытывает колебания величиной 1° за десятки и сотни тысяч лет. Эти изменения влияют на температурный контраст между высокими и низкими широтами.

Флуктуации интенсивности  космических лучей. Космические лучи ионизируют атомы в атмосфере Земли. Ионы служат центрами конденсации водяного пара и способствуют образованию облаков, что повышает альбедо Земли. Интенсивность космических лучей меняется при движении Солнечной системы по Галактике.

Переполюсовка земного  магнитного поля. В среднем раз в четверть миллиона лет магнитное поле Земли меняет полярность (правда, последняя такая переполюсовка произошла 780 тысяч лет назад). В момент смены полярности атмосфера в меньшей мере защищена от действия солнечного ветра и космических лучей.

Вариации радиуса земной орбиты. Под влиянием гравитационных возмущений других планет среднее расстояние от Земли до Солнца может меняться в масштабе порядка 100 млн лет. Это влияет на инсоляцию (количество получаемого от Солнца тепла).

Вариации эксцентриситета  земной орбиты. По тем же причинам долгопериодические колебания испытывает вытянутость земной орбиты. Это влияет на температурный контраст между полушариями. В наше время из-за эллиптичности орбиты расстояние от Земли до Солнца меняется в течение года на 3,4%, а количество получаемого тепла - на 7%. Максимум приходится на январь, минимум — на июль. В Северном полушарии это уменьшает сезонные климатические колебания, а в Южном — увеличивает.

Изменение светимости Солнца. Сейчас количество энергии, поступающей от Солнца, колеблется очень незначительно (примерно на 0,1%). Однако нельзя исключить более значительных колебаний на длительных отрезках времени.

 

 

 

 

 

 

Глобальное потепление

Глоба́льное потепле́ние — процесс постепенного увеличения среднегодовой температуры атмосферы Земли и Мирового океана.

Научное мнение, выраженное Межгосударственной группой экспертов по изменению климата (МГЭИК) ООН, и непосредственно поддержанное национальными академиями наук стран «Большой восьмёрки», заключается в том, что средняя температура по Земле поднялась на 0,7 °C по сравнению со временем начала промышленной революции (со второй половины XVIII века), и что «бо́льшая доля потепления, наблюдавшегося в последние 50 лет, вызвана деятельностью человека», в первую очередь выбросом газов, вызывающих парниковый эффект, таких как углекислый газ (CO₂) и метан (CH₄).

Оценки, полученные по климатическим моделям, на которые ссылается МГЭИК, говорят, что в XXI веке средняя температура поверхности Земли может повыситься на величину от 1,1 до 6,4 °C. В отдельных регионах температура может немного понизиться. Как ожидается, потепление и подъём уровня Мирового океана будут продолжаться на протяжении тысячелетий, даже в случае стабилизации уровня парниковых газов в атмосфере. Этот эффект объясняется большой теплоёмкостью океанов.

Помимо  повышения уровня Мирового океана повышение  глобальной температуры также приведёт к изменениям в количестве и распределении атмосферных осадков. В результате могут участиться природные катаклизмы, такие как наводнения, засухи, ураганы и другие, понизится урожай сельскохозяйственных культур и исчезнут многие биологические виды. Потепление должно, по всей вероятности, увеличивать частоту и масштаб таких явлений.

Некоторые исследователи считают, что глобальное потепление — это миф, часть учёных отвергает возможность влияния человека на этот процесс и, наконец, есть те, кто не отрицает факт потепления и допускает его антропогенный характер, но не соглашается с тем, что наиболее опасными из воздействий на климат являются промышленные выбросы парниковых газов (подробнее в разделах Другие теории и Критика теории глобального потепления).

 

Причины глобального потепления

Климатические индикаторы за последние 0,5 млн лет: изменение уровня океана (синий), концентрация ¹⁸O в морской воде, концентрация CO₂ в антарктическом льду. Деление временной шкалы — 20 000 лет. Пики уровня моря, концентрации CO₂ и минимумы ¹⁸O совпадают с межледниковыми температурными максимумами.

Существует  научный консенсус, что текущее  глобальное потепление с высокой  вероятностью объясняется деятельностью  человека^[1].

Климатические системы изменяются как в результате естественных внутренних процессов, так  и в ответ на внешние воздействия, как антропогенные, так и неантропогенные, при этом геологические и палеонтологические данные показывают наличие долговременных климатических циклов, которые в четвертичном периоде приняли форму периодических оледенений, причём настоящее время приходится на межледниковье (см. рис.).

Причины таких изменений климата остаются неизвестными, однако среди основных внешних воздействий изменения  орбиты Земли (циклы Миланковича), солнечной активности (в том числе и изменения солнечной постоянной), вулканические выбросы и парниковый эффект. По данным прямых климатических наблюдений (изменение температур в течение последних двухсот лет) средние температуры на Земле повысились, однако причины такого повышения остаются предметом дискуссий, но одной из наиболее широко обсуждаемых является антропогенный парниковый эффект.

Нельзя  сказать, что идёт спор между теми, кто «верит» и «не верит» в  теорию парникового эффекта. Скорее, оспаривается итоговый эффект увеличения количества парниковых газов в атмосфере  Земли, то есть не компенсируется ли потепление в силу парникового эффекта изменениями  в распределении водяных паров, облаков, в биосфере или других климатических  факторов. Однако наблюдаемое последние 50 лет повышение температуры Земли  противоречит теориям о компенсирующей роли перечисленных выше обратных связей.

Человеческая деятельность

Результаты  последних исследований подкрепляют  теорию о том, что в глобальном потеплении виновата человеческая деятельность. Исследование с участием ученых из Шотландии, Канады и Австралии показало, что вероятность естественных, а  не антропогенных причин изменения  климата на планете составляет не более 5%^[3].

Согласно  тому же исследованию, с 1980 года средняя  температура воздуха на планете  поднялась на 0.5 градуса по Цельсию, и Земля продолжает нагреваться  примерно на 0.16 градуса за десятилетие^[3].

Другие теории

[править] Изменение солнечной активности

Были  предложены разнообразные гипотезы, объясняющие изменения температуры Земли соответствующими изменениями солнечной активности.

В третьем отчёте МГЭИК утверждается, что солнечная и вулканическая  активность может объяснить половину температурных изменений до 1950 года, но их общий эффект после этого  был примерно равен нулю^[4]. В частности, влияние парникового эффекта с 1750 года, по оценке МГЭИК, в 8 раз выше влияния изменения солнечной активности^[5].

Более поздние работы уточняли оценки влияния  солнечной активности на потепление после 1950. Тем не менее, выводы остались примерно теми же: «Лучшие оценки вклада солнечной активности в потепление лежат в пределах от 16 % до 36 % вклада парникового эффекта» («Недооценивают ли модели вклад солнечной активности в последние изменения климата», Питер А. Скотт и др., «Journal of Climate», 15 декабря 2003).

Однако, существует ряд работ, предполагающих существование механизмов, усиливающих  эффект солнечной активности, которые  не учитываются в современных  моделях, или что важность солнечной  активности в сравнении с другими  факторами недооценивается^[6][7]. Такие утверждения оспариваются^[8][9], но являются активным направлением исследований. Выводы, которые будут получены в результате этой дискуссии, могут сыграть ключевую роль в вопросе о том, в какой степени человечество ответственно за изменение климата, и в какой — естественные факторы.

Прогноз

В докладе рабочей группы межправительственной комиссии по изменению климата (Шанхай, 2001 год)^[13] приведено семь моделей изменения климата в XXI веке. Основные выводы, сделанные в докладе, — продолжение глобального потепления, сопровождающегося

• увеличением эмиссии парниковых газов (хотя согласно некоторым сценариям к концу века в результате действия запретов на индустриальные выбросы возможен спад эмиссии парниковых газов);
• ростом поверхностной температуры воздуха (к концу XXI века возможно увеличение поверхностной температуры на 6 °C);
• повышением уровня океана (в среднем — на 0,5 м за столетие)