Парниковый эфект

Парниковый эффект

Проблема изменения климата сегодня чрезвычайно актуальна. Климат на нашей планете меняется и меняется достаточно быстро, что не отрицает уже ни один ученый. Однако на повестке дня стоят опасения, что к естественному изменению климата добавилось потепление, вызванное деятельностью человека.

Отклонение температуры воздуха у поверхности Земли с 1850 по 2006 гг. (по сравнению со средней величиной за период с 1961 по 1990 гг.)

 

Ось х – годы; ось у - отклонение температуры, °С.

Источник: Всемирная метеорологическая организация (ВМО), 2007 г.

 

Изменение климата не означает простое повышение температуры. Под устоявшимся термином «глобальное изменение климата» понимают перестройку всех геосистем. А потепление рассматривают лишь как один из аспектов изменений. Данные наблюдений свидетельствуют о повышении уровня Мирового океана, таянии ледников и вечной мерзлоты, усилении неравномерности выпадения осадков, изменении режима стока рек и других глобальных изменениях, связанных с неустойчивостью климата.

 

Последствия климатических изменений проявляются уже сейчас, в том числе в виде увеличения частоты и интенсивности опасных погодных явлений, распространении инфекционных заболеваний. Они наносят значительный экономический ущерб, угрожают стабильному существованию экосистем, а также здоровью и жизни людей. Выводы ученых говорят о том, что продолжающиеся климатические изменения могут в будущем привести к еще более опасным последствиям, если человечество не предпримет соответствующих предупредительных мер.

 

Глобальное потепление

 

Факт глобального потепления уже не вызывает сомнений. Данные метеорологических наблюдений свидетельствуют о том, что за последние 100 лет средняя температура поверхности Земли выросла на 0,74 ºС, причем темпы ее роста постепенно увеличиваются.

 

По прогнозам Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК) – наиболее авторитетной международной организации в области климата – в ближайшие 20 лет рост температуры составит в среднем 0,2 ºС за десятилетие, а к концу 21 века температура Земли может повыситься от 1,8 до 4,6 ºС (такая разница в данных – результат наложения целого комплекса моделей будущего климата, в которых учитывались различные сценарии развития мировой экономики и общества).

 

 

 

Изменение температуры поверхности Земли за 1901-2005 гг., °С за cтолетие

Серым цветом обозначены регионы, оценка которых затруднена из-за недостатка данных.

Источник: Четвертый оценочный доклад МГЭИК, 2007.

Климатические изменения в России

По данным наблюдений российских метеостанций, среднегодовая температура воздуха в России выросла за последние 100 лет на 1 ºС (что значительно выше, чем в среднем по миру), из них 0,4 ºС – только за последнее десятилетие 20 века.

Осредненные аномалии среднегодовой температуры воздуха в России, в Северном полушарии и для земного шара, 1901–2004 гг.

 

 

 

Источник: Стратегический прогноз, Росгидромет, 2006.

По прогнозам Росгидромета, к 2015 году температура воздуха в нашей стране может вырасти на 0,6 ºС ± 0,2 ºС по сравнению с уровнем 2000 года. А это означает, что уже к середине нынешнего века в России потеплеет почти на 2 градуса. Причем, это если темпы роста температуры сохранятся на прежнем уровне. Хотя большинство ученых сходится во мнении, что темпы потепления будут только нарастать.

Рост среднегодовой температуры воздуха происходит во всех регионах страны, однако из-за большой протяженности территории России и разнообразия ее природных условий, климатические изменения проявляются неравномерно по различным регионам и сезонам. В целом, потепление более заметно зимой и весной. При этом в большей степени оно проявляется в Европейской части России и в Восточной Сибири.

 

Аномалии температуры воздуха в России а) зимой и б) летом 2007 года по сравнению с 1961-1990 гг., °C

 

 

Источник: Доклад об особенностях климата на территории России в 2007 году. Росгидромет, 2008

Глобальные изменения климата

Правильнее было бы говорить не о «глобальном потеплении», а о «глобальных изменениях климата». Ведь помимо роста температуры происходит и ряд других, связанных с потеплением изменений в сложной и многосвязной системе, какой является наша «машина погоды» – климатическая система Земли. Проявляются они в усилении изменчивости погоды (сильные морозы, сменяющиеся резкими оттепелями зимой, рост числа необычайно жарких дней летом), в увеличении частоты и интенсивности экстремальных погодных явлений (штормов, ураганов, наводнений, засух), усилении неравномерности выпадения осадков, а также таких процессов как таяние ледников и вечной мерзлоты, подъема уровня океана и т.п. Эти и другие проявления климатической изменчивости ежегодно становятся причиной тысяч смертей и наносят ущерб в десятки миллиардов долларов.

Потепление или похолодание?

Часто в различных источниках, в т.ч. научных и средствах массовой информации, можно услышать о том, что на самом деле в ближайшее время ожидается не глобальное потепление, а глобальное похолодание.

Как известно, в прошлом наша планета не раз переживала периоды похолодания и последующего потепления, связанные с многовековыми естественными циклическими процессами. Последний ледниковый период был 10.000 лет назад, сейчас мы живем в период межледниковья. Естественно, что через несколько ТЫСЯЧ лет стоит ожидать глобального похолодания.

Однако, потепление климата, которое происходит сейчас, никак не вписывается в естественные циклы, к тому же происходит чрезвычайно стремительно: ведь речь идет не о тысячелетиях, а о сотнях и даже десятках лет. Никогда еще средняя температура планеты не изменялась с такой невероятной скоростью: 0,7 градуса за 100 лет, из них 0,5 – за последние 50. А 11 из последних 12 лет были самыми жаркими за весь инструментальный период метеорологических наблюдений. Такая беспрецедентная скорость не характерна для естественных циклических процессов и оставляет мало шансов биологическим видам и экосистемам на приспособление к столь быстрым климатическим изменениям.

Парниковый эффект

Наблюдаемые изменения в климатической системе Земли ученые связывают с аномальным ростом концентрации в атмосфере так называемых «парниковых газов» (углекислый газ, метан, закись азота и др.). Эти газы задерживают инфракрасное излучение, которое испускает земная поверхность, создавая тем самым «парниковый эффект». Явление парникового эффекта позволяет поддерживать на поверхности Земли температуру, при которой возможно возникновение и развитие жизни. Если бы парниковый эффект отсутствовал, средняя температура поверхности земного шара была бы значительно ниже, чем она есть сейчас.

Таблица №1

 

Однако при повышении концентрации парниковых газов увеличивается непроницаемость атмосферы для инфракрасных лучей, что приводит к повышению температуры Земли.

Таблица №2

 

 

 

 

Знаменитая гавайская пила — кривая изменения содержания атмосферного СО2 на станции Мауна-Лоа на Гавайских островах. Кривая считается глобальным эталоном; на других станциях значения концентраций несколько отличаются, но траектории их хода в основном похожи.

Источник: Global Environment Outlook 3. UNEP, 2002.

Антропогенная теория изменения климата

В 2007 г. Межправительственная группа экспертов по изменению климата (МГЭИК) - наиболее авторитетный международный орган, объединяющий тысячи ученых из 130 стран мира – представила свой Четвертый оценочный доклад, в котором содержатся обобщенные выводы о прошлых и нынешних климатических изменениях, их воздействии на природу и человека, а также о возможных мерах по противодействию таким изменениям. В этом Докладе говориться, что с 90%-ной вероятностью наблюдаемые изменения климата связаны с деятельностью человека.

Антропогенное происхождение современных климатических изменений, в частности, подтверждают палеоклиматические исследования, основанные на анализе содержания парниковых газов в пузырьках воздуха, вмерзших в лед. Они показывают, что такой концентрации СО2 как сейчас не было за последние 650 000 лет (а за эти годы происходило не одно потепление нашей планеты). Причем по сравнению с доиндустриальной эпохой (1750 г.) концентрация углекислого газа в атмосфере выросла на треть. Современные глобальные концентрации метана и закиси азота также существенно превысили доиндустриальные значения.

Рост концентрации этих трех основных парниковых газов с середины 18 века, по мнению ученых, с очень высокой степенью вероятности связан с хозяйственной деятельностью человека, в первую очередь – сжиганием углеродного ископаемого топлива (т.е. нефти, газа, угля и др.), промышленными процессами, а также сведением лесов – естественных поглотителей CO2 из атмосферы.

Изменение атмосферной концентрации основных парниковых газов - углекислого газа (CO2), метана (CH4) и закиси азота (N2O) – в воздухе, попавшем внутрь ледниковых кернов, за 650.000 лет

Нижняя кривая отражает колебания содержания дейтерия (δD) в антарктическом льде, которое является косвенным показателем локальной температуры. Затененные полосы соответствуют нынешнему и предыдущим межледниковым теплым периодам.

Источник: Четвертый оценочный доклад МГЭИК, 2007.

Еще одним свидетельством роли человека в происходящих изменениях климата могут послужить результаты сопоставления данных моделирования роста глобальной температуры с данными реальных наблюдений. Учеными разработаны различные модели прошлых и будущих изменений температуры поверхности Земли. В одних моделях учитывались только естественные причины потепления, в других – дополнительно накладывался антропогенный фактор. При наложении на результаты моделирования данных прямых метеорологических наблюдений оказалось, что они совпадают с теми моделями, где учитывалось влияние человека (см. приведенный ниже рисунок). То есть, в соответствии с моделями, без воздействия антропогенного фактора температура на Земле была бы сейчас ниже, чем она есть на самом деле.

 

Источник: Четвертый оценочный доклад МГЭИК, 2007.

Кто же все-таки виноват?

Научные споры о причастности человека к глобальному изменению климата продолжаются. Ведь абсолютное доказательство антропогенной гипотезы невозможно в принципе: у нас нет второй Земли, чтобы поставить контрольный опыт, поместив ее в точно такие же условия, что и нашу Землю, но исключив влияние человека. Хотим мы того или нет, все суждения о будущем Земли будут не более чем предположением. Человек, вынужденный продвигаться в полной тьме по незнакомому помещению, старается шагать как можно осторожнее. Точно так же человеческой цивилизации в условиях неопределенности предпочтительнее исходить из той гипотезы, которая предписывает ей более осторожное собственное поведение. Именно такой гипотезой и является антропогенная теория изменения климата.

У антропогенной теории изменения климата есть и другое преимущество: на сегодня она лучше согласована со всеми известными нам фактами, чем любая другая теория.

 

Тем не менее, точный ответ на вопрос: «Каков вклад человека в глобальное изменение климата?» не в состоянии сегодня дать ни один ученый. Очевидно только лишь то, что человек своей хозяйственной деятельностью действительно оказывает влияние на климат. А учитывая сложность и хрупкость глобальной климатической системы, может быть достаточно лишь маленькой капли, которая могла бы переполнить чашу…

Важно другое. Изменения климата уже происходят и, как утверждают прогнозы ученых, в будущем, вероятно, будут лишь усиливаться. Поэтому вне зависимости от того, причастен ли к ним человек или нет, необходимо предпринимать меры по противодействию этим изменениям, сдерживать темпы роста температуры с тем, чтобы избежать опасных и необратимых последствий для природы, экономики и общества в будущем. Также уже сейчас надо пытаться приспособиться (адаптироваться) и минимизировать негативные воздействия прогнозируемых климатических изменений и максимально эффективно использовать выгоду от них там, где это возможно.

Здесь же уместно упомянуть один из ключевых принципов Рамочной конвенции ООН об изменении климата (РКИК ООН) – международного соглашения, направленного на противодействие глобальным климатическим изменениям, согласно которому недостаточная научная определенность не должна использоваться в качестве причины для отсрочки принятия мер, направленных на предотвращение или сведение к минимуму причин изменения климата и смягчение его отрицательных последствий.

Возможные последствия

Ураганы в США, засуха в Австралии, аномально жаркое лето в Европе, катастрофические ливни и наводнения на туманном Альбионе – список можно еще продолжить. Вот только некоторые примеры последствий климатических изменений. Экстремальные природные явления бьют все рекорды практически во всех регионах мира. А природные катаклизмы влекут за собой экономические последствия. С каждым годом ущерб от стихийных бедствий возрастает.

Глобальные последствия

Изменение частоты и интенсивности выпадения осадков

В целом климат на планете станет более влажным. Но количество осадков не распространится по Земле равномерно. В регионах, которые и так на сегодняшний день получают достаточное количество осадков, их выпадение станет интенсивнее. А в регионах с недостаточным увлажнением участятся засушливые периоды.

 

 

Источник: Четвертый оценочный доклад МГЭИК, 2007.

Повышение уровня моря

В течение ХХ века средний уровень моря повысился на 0,1-0,2м. По прогнозам ученых, за XXI век повышение уровня моря составит до 1 м. В этом случае наиболее уязвимыми окажутся прибрежные территории и небольшие острова. Такие государства как Нидерланды, Великобритания, а также малые островные государства Океании и Карибского бассейна первыми подпадут под опасность затопления. Кроме этого участятся высокие приливы, усилится эрозия береговой линии.

Изменение уровня Мирового океана по сравнению со средним значением за период 1961-1990 гг.

 

 

На основании реконструированных данных за период с 1870 г. (красный), мареографических измерений с 1950 г. (синий) и спутниковых данных с 1992 г. (черный).

Источник: Четвертый оценочный доклад МГЭИК, 2007.

Угроза для экосистем и биоразнооблазия

Виды и экосистемы уже начали реагировать на изменение климата. Мигрирующие виды птиц стали раньше прилетать весной и позже улетать осенью.

Существуют прогнозы исчезновения до 30-40% видов растений и животных, поскольку их среда обитания будет изменяться быстрее, чем они могут приспособиться к этим изменениям.

при повышении температуры на 1 °С прогнозируется изменение видового состава леса. Леса являются естественным накопителем углерода (80% всего углерода в земной растительности и около 40% углерода в почве). Переход от одного типа лес к другому будет сопровождаться выделением большого количества углерода.