Проблема потепления климата на Земле

Введение.

 Изменение окружающей  среды происходит не только  в результате антропогенного  воздействия, но и под влиянием  естественных причин. Это относится прежде всего к климату. Колебания климата и его природная изменчивость всегда оказывали существенное влияние на развитее жизни на Земле, а в последние тысячелетия и на развитие цивилизации. Во второй половине XX века стало очевидно, что в за счёт антропогенного и естественного воздействий  общая климатическая ситуация изменяется гораздо быстрее, чем в прежние времена. Это обстоятельство заставило многих учёных всего мира направить усилия на исследование природы климатических изменений и их воздействия на биосферу и общество.

Рассматривая проблемы глобального  изменения климата, истощения озонового  слоя в атмосфере Земли, предлагаемые меры по сокращению эмиссии парниковых и озоноразрушающих газов, следует проанализировать возможное соотношение естественных и искусственных причин тревожащих человечество отклонений от признаваемого им оптимума состояния окружающей среды, а также наметить основные пути выхода из климатического кризиса.

1. История развития климата  Земли.

Развитие микроорганизмов, похожих на современные сине-зеленые  водоросли, и было началом конца  восстановительной атмосферы, а  вместе с ней и первичной климатической  системы. Этот этап эволюции начинается около 3 млрд. лет назад, а возможно и раньше, что подтверждает возраст  отложений строматолитов, являющихся продуктом жизнедеятельности первичных  одноклеточных водорослей. Находки  их в Южной Африке датируются 2,7–2,9 млрд. лет назад.

Заметные количества свободного кислорода появляются около 2,2 млрд. лет назад – атмосфера становится окислительной. Об этом свидетельствуют  геологические вехи: появление сульфатных осадков – гипсов, и в особенности  развитие так называемых красноцветов – пород, образовавшихся из древних поверхностных отложений, содержавших железо, которые разлагались под воздействием физико-химических процессов, выветривания. Красноцветы отмечают начало кислородного выветривания горных пород.

О.Г. Сорохтин в последнее время выдвинул новую гипотезу, согласно которой в результате непрерывно идущего процесса формирования ядра Земли из зоны его формирования выделяется избыток кислорода, “просачивающегося” к поверхности планеты и участвующего в формировании атмосферы. По О.Г. Сорохтину, именно таким путем атмосфера стала окислительной, а возможно даже, что она с самого начала имела некоторое количество кислорода.

Предполагается, что около 1,5 млрд. лет назад содержание кислорода  в атмосфере достигло “точки Пастера”, т.е.¹/₁₀₀ части современного. Точка Пастера означала появление аэробных организмов, перешедших к окислению при дыхании с высвобождением при этом значительно большей энергии, чем при анаэробном брожении. Опасное ультрафиолетовое излучение уже не проникало в воду глубже 1 метра, так как в кислородной атмосфере возник пока еще очень тонкий озоновый слой. ¹/₁₀ части современного содержания кислорода атмосфера достигла более 600 млн. лет назад. Озоновый экран стал более мощным, и организмы распространились во всей толще океана, что привело к настоящему взрыву жизни. А вскоре, когда на сушу вышли первые самые примитивные растения, уровень содержания кислорода в атмосфере быстро достиг современного и даже превзошел его. Предполагается, что после этого “всплеска” содержания кислорода продолжались его затухающие колебания, которые, возможно, имеют место и в наше время. Так как фотосинтетический кислород тесно связан с потреблением углекислого газа организмами, то и содержание последнего в атмосфере испытывало колебания.

Вместе с изменениями  атмосферы другие черты стал приобретать  и океан. Аммиак, содержавшийся в  воде, был окислен, изменились формы  миграции железа, сера была окислена в  окись серы. Вода из хлоридно-сульфидной стала хлоридно-карбонатно-сульфатной. В морской воде оказалось растворенным огромное количество кислорода, почти в 1000 раз больше, чем в атмосфере. Появились новые растворенные соли. Масса океана продолжала расти, но теперь медленнее, чем на первых этапах, что привело к затоплению срединно-океанических хребтов, которые были открыты океанологами только во второй половине нашего века.

В следующих геологических  эпохах наблюдалось значительное изменение  климата Земли. Например, в триасовом  периоде мезозойской эры климат был резкий и сухой, но достаточно теплый, в результате чего большое  развитие получили пустыни. В дальнейшем, вовремя юрского и мелового периода  климат значительно потеплел, увлажнился и стал более ровным. Ледники практически  исчезли, тропические леса покрывали  многочисленные пространства на континентах.          

 Климат в начале  третичного периода кайнозоя  был ровный, теплый и влажный.  Пальмы и древовидные папоротники  в большом количестве росли  на всех северных материках.  Вечнозеленые субтропические деревья  составляли главную массу палеоценовых  лесов. Значительно реже встречались  предки наших деревьев с опадающей  листвой.         

 Климат в эоценовой  эпохе третичного периода был  теплый. Вееролистные и финиковые  пальмы по-прежнему широко росли  по северным материкам, которые  были покрыты вечнозелеными лесами.          

 В олигоцене климатические  условия оставались умеренным  и влажным, но по сравнению  с климатом эоцена приобрёли более сухие и прохладные черты. Пальмы росли на северных материках не так обильно, но по-прежнему здесь еще господствовали вечнозеленые леса. Среди них стало больше хвойных и лиственных деревьев, периодически сбрасывающих листву.         

 В конце третичного  периода климат становился все  более холодным. В миоценовое  время в Европе уже исчезли  пальмы. Их сменили хвойные и  лиственные деревья с опадающей  листвой. В связи с похолоданием  климата в миоценовую эпоху  усиленно развивались травянистые  растения и степи получили  весьма широкое распространение.          

 Четвертичный, или антропогеновый, период – последний и самый  короткий период в истории  Земли – начался лишь около  1,65 млн. лет назад. Геологи подразделяют  четвертичную систему на два  отдела: плейстоцен и голоцен,  последний охватывает последние  10 тыс. лет и поэтому нередко  называется современным временем.          

 В течении непродолжительного четвертичного периода не было значительных перемещений континентов. Однако изменения климата были огромными. От предыдущих геологических эпох антропоген отличается сильным похолоданием климата, наложившим свой отпечаток как на рельеф местности, так и на биологические формы. Процесс похолодания, начавшийся еще в конце третичного периода, продолжался в антропогене с повышенной интенсивностью, достигнув здесь своего максимума. По мере понижения температуры на возвышенных местах образовывались снежники и ледники, не успевавшие растаять летом. Под собственной тяжестью они сползали с гор в долины, и со временем обширные зоны северного и южного полушария оказались подо льдом. Ледники поползли с севера на юг, покрыв льдами Канаду, северную половину Европы и большую часть Северной Азии.         

 В некоторые моменты  ледяная кора покрывала свыше  45 млн. квадратных километров, что  составляло до 26% всей суши, в то  время как площадь современного  оледенения равна около 16 млн.  км², или 11% суши. В Европе оледенение доходило до Южной Англии, Голландии, Гарца и Карпат, в Средней России до долин Дона и Днепра (44 сев. широты). В Северной Америке ледяные поля простирались до 40 северной широты, где ныне находятся города Сент-Луис и Филадельфия. Хотя четвертичный период в целом и был более холодным, чем предшествующие геологические эпохи, тем не менее  и в нем периоды оледенения чередовались с межледниковыми периодами, когда льды отступали и на земле временно воцарялся умеренный климат. За последний миллион лет было не менее шести ледниковых и межледниковых периодов. Похолодание привело к образованию четко обособленных климатических зон, или поясов (арктического, умеренного и тропического), проходящих через все континенты. Границы отдельных зон были подвижными и зависели от продвижения к югу или отступления ледников, поэтому территория современного умеренного пояса не раз на время становилась Арктикой.     

      С четвертичным периодом связаны четыре больших оледенения. Им дали следующие названия: гюнцское, миндельское, рисское и вюрмское. Продолжительность ледникового периода, по современным данным, составляет около 200 тыс. лет, а послеледникового – 20 тыс. лет.

Современный человек появился в эпоху оледенения. 25 тыс. лет  назад начинается последнее разрастание  ледниковых покровов. Своего максимума  в северном полушарии они достигли 18 тыс. лет назад.

Кульминация оледенения продолжалась недолго, уже 16 тыс. лет назад началась его общая деградация, а 5 тыс. лет  спустя объем льда сократился вдвое. В это время наступило небольшое  похолодание, которое приостановило  разрушение ледниковых покровов, но уже 8 тыс. лет назад Скандинавский  ледниковый покров исчез полностью. В Северной Америке последние  следы некогда грандиозного Лаврентийского ледникового покрова перестали существовать примерно 6 тыс. лет назад. Быстрая деградация ледниковых покровов объясняется не только климатическими условиями, но и самим механизмом движения льда, особенностями механики гигантского ледяного тела, находящегося на поверхности Земли в условиях, близких к точке плавления этого материала.

Последний интервал, во время  которого мы живем, носит название голоцена. Это отрезок времени с начала нынешнего межледниковья, начавшегося 10 тыс. лет назад и продолжающегося по сей день. Межледниковье тоже не является застывшим миром, хотя оно и не столь богато событиями, как ледниковый период. В голоцене происходили заметные климатические колебания, которые хорошо прослеживаются как с помощью палеотемпературных, так и других методов реконструкции климата прошлого.

Ранняя часть голоцена характеризовалась потеплением, которое  перешло около 8 тыс. лет назад  в интервал, известный как “климатический оптимум” и продолжавшийся около 2,5 тыс. лет. В период оптимума средняя  температура воздуха была выше современной, отмечена также повышенная увлажненность, в частности в пустынях Сахаре и Раджастане в Индии.

Климатический оптимум 5,5 тыс. лет назад сменился похолоданием, затем наступило новое потепление, кульминация которого пришлась на период около 4 тыс. лет назад. Следующее  за ним новое похолодание совпало  с периодом войн за Трою и путешествий  Одиссея.

Следует сказать, что климатологи  различают геологические, исторические и современные изменения климата. Ранее речь шла о геологических  изменениях, которые изучаются только геологическими и геофизическими методами. К историческим относятся изменения климата, происходившие в период развития цивилизации до начала инструментальных наблюдений. При изучении их в дополнение к геологическим и геофизическим методам используются археологические памятники и памятники письменности. Современные изменения климата относятся только к периоду инструментальных наблюдений.

Вслед за первым историческим похолоданием с кульминацией около 3 тыс. лет назад началось новое  потепление, продолжавшееся и в первом тысячелетии нашей эры, известное  как “малый климатический оптимум”. Этот период можно назвать также  периодом забытых географических открытий (норманнских), в отличие от периода  Великих географических открытий XV и XVI вв.

Потепление раннего средневековья  привело к уменьшению увлажненности  в Европе, свидетельства чего найдены  в отложениях торфяников в Средней  Европе. На Руси до конца Х в. также были благоприятные климатические условия: редко случались неурожаи, не было очень суровых зим и сильных засух. Вспомним, что именно в это благоприятное время был открыт и интенсивно использовался путь “из варяг в греки”.

В первой четверти нашего тысячелетия  начинается постепенное похолодание.

На Руси начало второго  тысячелетия нашей эры ознаменовалось резким ухудшением климатических условий. Начался период страшных гроз, великих  засух, суровых зим.

В целом эта ближайшая  к нам эпоха похолодания, известная  как малый ледниковый период, продолжалась до XIX в. и сменилась новым потеплением. Геологические и геофизические  следы малого ледникового периода, как и письменные источники, говорят  о том, что это было явление  глобального характера – оно  проявлялось в северном полушарии  от Западной Европы до Китая, Японии и  в Северной Америке. В южном полушарии  следы похолодания не столь четки, но они тоже есть.

На графике изменения  средней температуры воздуха  у поверхности Земли для периода  голоцена можно видеть, что после  климатического оптимума в начале голоцена при всех последующих спадах и  подъемах температуры отмечается общая  тенденция к похолоданию.

В XX веке интенсивными темпами  начался рост среднегодовой температуры.

С 1901 по 2000 год средняя  годовая глобальная температура  приземного воздуха возросла на 0,6 ± 0,2°С, однако во времени этот процесс протекал неравномерно. Специалисты выделяют три периода аномальных изменений температуры: потепление 1910—1945 годов, небольшое относительное похолодание 1946—1975 годов и наиболее интенсивное потепление, начавшееся в 1976 году. Самым теплым десятилетием были 1990-е годы, а самым теплым годом — 1998-й. Правда, не лишним будет подчеркнуть, что потепление идет только в тропосфере, то есть в пределах нескольких километров от поверхности земли, а в верхних слоях атмосферы температура снижается. /3, стр. 56/

Что же происходило с климатом России во второй половине XX века? Общая  тенденция та же, что и на планете  в целом, — повышение средней  годовой температуры воздуха. Наиболее интенсивный положительный тренд  был отмечен в Прибайкалье  — Забайкалье (3,5°С за 100 лет). Биологи отмечают, что такие изменения уже отразились на уникальной экосистеме Байкала: увеличилась общая масса планктона, появились водоросли более теплолюбивых видов. Потеплело также в Приамурье — Приморье и в Средней Сибири. Крупные положительные аномалии температуры сохранялись в этих регионах в течение последних 11—12