Современные научные представления об изменении климата и его региональных последствий. Возможность управления климатическими изменени

 За последние 150-250 лет из-за изменений в землепользовании значительно сократилось количество биомассы и почвенного углерода, а, значит, и запас углерода в наземных экосистемах в целом. В результате в атмосферу поступило большое количество СО2. Резко сократилась площадь лесов, прежде всего, в тропиках. Выпас все большего количества скота в развивающихся странах, особенно, в Африке, привел к деградации пастбищ. Все это повлияло не только на местный климат, но и внесло свой отрицательный вклад в глобальные процессы. Для многих территорий угроза опустынивания, связанная с локальными явлениями (вырубка лесов, истощение запасов подземных вод, чрезмерный выпас скота и т.п.) усиливается последствиями глобального изменения климата (например, большей частотой засух, ливневым характером выпадающих осадков). 
 
  Способствовала изменению климата и урбанизация. Сейчас в городах живет примерно половина населения планеты. Город с населением в 1 миллион человек в день “производит” 25 тыс. тонн СО2 и 300 тыс. тонн сточных вод. Кроме этого, в больших городах температура воздуха выше на несколько градусов из-за большого количества “горячих” объектов: зданий, машин, и т.п. В развитых странах, находящихся в теплом климате, на кондиционирование воздуха расходуется больше энергии, чем на отопление. То есть борьба с потеплением с помощью кондиционеров приводит к еще большему потеплению[15].

  Вывод: Всемирная метеорологическая организация как установленный факт признает само явление изменения климата, его естественные и, в основном антропогенные причины. Однозначно указывается на опасность для человечества грядущих изменений. Они хотя и краткосрочны в геологическом масштабе времени (не более нескольких сотен лет – пока мировая энергетика основывается на ископаемом топливе), но за время действия данного эффекта многим экосистемам может быть нанесен необратимый урон, а человечеству придется понести огромные экономические и социальные затраты.

 
Глава 3. Современные  научные представления об изменении  климата

  Известный британский учёный-натуралист Дэвид Беллами полагает, что самой главной экологической проблемой планеты является уменьшение площади тропических лесов в Южной Америке. По его убеждению, опасность глобального потепления сильно преувеличена, — в то время, как исчезновение лесов, в которых живут две трети всех видов животных и растений планеты, действительно является реальной и серьёзной угрозой для человечества.  К аналогичному выводу пришёл российский физик-теоретик В. Г. Горшков, основываясь на разрабатываемой им с 1979 г. теории биотической регуляции, согласно которой необратимые изменения климата скорее будут вызваны не парниковыми газами, а нарушением гомеостатического механизма глобального влаго- и теплопереноса, который обеспечивается растительностью планеты — при условии некоторого запорогового сокращения площади естественных лесов.

    Профессор А. П. Капица, член-корреспондент РАН, завкафедрой Географического ф-та МГУ считал, что климатические изменения вызываются  космическими  и геофизическими факторами, а вклад человечества на их фоне несуществен.

  Были предложены разнообразные гипотезы, объясняющие изменения температуры Земли соответствующими изменениями солнечной активности. В третьем отчёте Межправительственная группа экспертов по изменению климата (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. В частности, влияние парникового эффекта с 1750 года, по оценке МГЭИК, в 8 раз выше влияния изменения солнечной активности. Таким образом, Всемирная метеорологическая организация (ВМО) и Программа ООН по окружающей среде (ЮНЕП) утверждала, что глобальное изменение климата вызвано техногенными факторами (действия человека)[16].

 Есть и умеренная позиция, согласно которой хотя влияние антропогенного фактора на происходящее в настоящее время потепление нарастает, но оно и сейчас гораздо меньше влияния природных факторов. Этой точки зрения придерживается, в частности, российский специалист по изменениям климата В.Клименко[17].

 Известный американский физик Фримен Дайсон утверждает, что меры, предлагаемые для борьбы с глобальным потеплением, давно уже не относятся к сфере науки, а являются политиканством и спекулятивным бизнесом. Основатель телеканала о погоде Weather Channel, журналист Джон Колман считает «так называемое глобальное потепление величайшим жульничеством в истории». По его словам «...никакого стремительного изменения климата не будет и воздействие человечества на климат Земли ничтожно. Наша планета не находится в опасности. Через одно-два десятилетия несостоятельность теории глобального потепления будет очевидна для всех. В течение почти всей истории Земли температура была значительно выше сегодняшней...» [19].

 Существует  также ряд других научных представлений о причинах изменения климата планеты. Такие утверждения оспариваются, но являются активными направлениями в исследовании.

Теория малого ледникового периода

  Теория малого ледникового периода часто используется противниками концепций антропогенного глобального потепления и парникового эффекта. Они утверждают, что современное потепление — это естественный выход из малого ледникового периода XIV—XIX веков, которое, возможно, приведет к восстановлению температур малого климатического оптимума X—XIII веков или даже Атлантического оптимума. В связи с этим, по их мнению, нет ничего удивительного, что в начале XXI века среднегодовые температуры регулярно превышают «климатическую норму», ведь сами «климатические нормы» были написаны под стандарты относительно холодного XIX века. Критики этой теории указывают на неявно содержащееся в ней допущение о некоей "естественно равновесной" температуре, к которой климат якобы имеет тенденцию возвращаться, в то время как с точки зрения физики динамика равновесной температуры всецело определяется энергобалансом планеты [12].

 
  Теория Миланковича объясняет изменения климата периодичностями в изменениях эксцентриситета земной орбиты, наклона оси вращения и изменения ее направления (прецессии) при движении Земли вокруг солнца (с периодами соответственно 96000, 41000, и 23000 лет). Суммарно эти циклы приводят к периодичности в количестве солнечной радиации, получаемой поверхностью Земли в каждой широтной зоне. Задача усложняется тем, что континенты неравномерно распределены на поверхности Земли.  
   Первоначально теория была скептически встречена большинством метеорологов и геологов. И только в 1950-ые и 1960-ые, когда были накоплены палеоклиматические данные, мнение ученых склонилось в пользу этой теории.

  В XIX веке геологи сделали неожиданное открытие: оказалось, что когда-то огромные арктические ледники наступили на сушу и накрыли почти всю Европу и Северную Америку. В частности, на оледенение этих зон указывают следующие два геологических признака. Представьте, что продвигающийся ледник действует наподобие бульдозера: он толкает перед собой грунт и обломки горных пород. Когда ледник достигает своего максимума и начинает отступать, груда оставшейся горной породы превращается в цепь холмов — это так называемые ледниковые морены. Вдобавок, при передвижении ледника движущийся (хотя и медленно) лед несет с собой куски горной породы. Если взглянуть на поверхность горной долины, образованной ледником, можно обнаружить на ней глубокие параллельные борозды. Происхождение этих царапин легко объяснить, если представить себе, что ледник с утопленной нижней частью передвигается по горной породе, действуя как напильник или наждачная бумага. Морены и царапины — яркие доказательства того, что когда-то здесь были ледники.

  Вскоре после этого открытия стало ясно, что ледниковый период на Земле наступал не один раз. По-видимому, ледниковые периоды повторялись в прошлом через определенные промежутки времени. Почему так происходило, никто не мог объяснить вплоть до начала ХХ века, когда разрешить эту загадку взялся один выдающийся ученый. Его объяснение связано с изменениями в земной орбите (теперь они называются «циклы Миланковича»). В соответствии с законом всемирного тяготения Ньютона (а также первым из законов Кеплера, описывающим траектории движения планет Солнечной системы), каждая планета вращается вокруг Солнца по эллиптической орбите. Кроме того, согласно закону сохранения момента импульса, если Земля вращается вокруг своей оси, то направление этой оси в пространстве должно оставаться неизменным. Но в реальной Солнечной системе Земля вращается вокруг Солнца не в гордом одиночестве. На нее действует притяжение Луны и других планет, и это притяжение оказывает хоть и слабое, но очень важное влияние и на земную орбиту, и на вращение Земли. Это влияние выражается трояко:

Прецессия. На самом деле земная ось не повернута всегда в одном и том же направлении — она медленно движется по круговому конусу. Этот эффект называется «прецессия». На нем основано действие гироскопа. Когда гироскоп приходит в движение, он быстро вращается вокруг своей оси, при этом сама ось описывает конус. С земной осью происходит то же самое, причем период полного оборота составляет приблизительно 26 тысяч лет. Сейчас Земля наклонена так, что в январе (когда Земля находится ближе всего к Солнцу) северное полушарие, где расположена основная часть суши, отвернуто от Солнца. Через 13 тысяч лет ситуация изменится на противоположную: в январе северное полушарие будет повернуто к Солнцу, и январь станет в северном полушарии серединой лета. 
Нутация. В дополнение к медленной прецессии Земли незначительно колеблется и угол наклона земной оси (эти колебания и называются «нутацией»). Сейчас ось наклонена на 23° к плоскости земной орбиты. Каждую 41 тысячу лет под влиянием не только Луны, но и Юпитера (далекой, но массивной планеты) угол наклона уменьшается до 22° и затем вновь возрастает до 23°. 
Изменение формы орбиты. Из-за притяжения других планет с течением времени меняется и форма земной орбиты. От эллипса, вытянутого в одном направлении, она превращается в круг, затем — в эллипс, вытянутый в направлении, перпендикулярном исходному, затем — снова в круг и т. д. Этот цикл длится примерно 93 тысячи лет.

  Миланкович пришел к выводу, что каждый из этих факторов влияет на количество солнечного света, полученного разными областями Земли. Например, прецессия земной оси влияет на характер зим и лет в северном полушарии (я обращаю особое внимание на северное полушарие, так как там расположена основная часть суши, и, следовательно, там находится основная часть ледников). Миланкович понял, что с течением времени климат Земли меняется. Если количество солнечного света, которое получает северное полушарие, уменьшается, то снег с каждым годом будет все дольше оставаться на поверхности. А поскольку снег хорошо отражает свет, увеличившаяся снежная поверхность будет отражать больше солнечного света, и это приведет к дальнейшему охлаждению Земли. Значит, следующей зимой выпадет еще больше снега, еще больше увеличится площадь снежного покрова, будет отражаться еще больше солнечного света и т. д. С течением времени накопится много снега, и ледники двинутся на юг. Земля вступит в ледниковый период. В конце этого цикла, когда в северное полушарие начнет поступать больше солнечной энергии, произойдут обратные изменения — в некоторых местах лед растает, обнажатся участки почвы, хорошо поглощающей свет, Земля нагреется, и всё те же три фактора изменчивости вращения Земли приведут к тому, что ледник отступит.

   Миланкович считал, что на климат на Земле оказывают влияние эти три цикла, каждый из которых связан с определенным астрономическим эффектом. Когда они усиливают друг друга, можно ожидать похолодания и наступления ледникового периода. Однако, в норме эти три фактора действуют в разных направлениях и их влияние не суммируется, так что климат быстро возвращается в обычное состояние. Итак, ледниковые периоды возникают, когда три орбитальных фактора действуют в одном направлении, их эффекты складываются и подталкивают климат Земли к похолоданию. Это явление не раз повторялось в истории планеты.

  За последние 3 миллиона лет было по крайней мере четыре периода масштабного оледенения, а до этого были и еще. Хочется напомнить, что последний ледниковый период достиг своего максимума примерно 18 тысяч лет назад и что время, в которое мы живем, ученые определяют как межледниковое — весьма обнадеживающее определение [10].

 

  Вывод: 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.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 4. Возможность управления климатом

 

 Управление климатом Земли в будущем станет реальностью. Человека никогда не устраивала не предсказуемость, он всегда стремился всё держать под контролем. Погода и климат тому не исключение. В будущем на Земле климат будет таким, каким захочет человек . 
  Погоду контролировать в заданном районе человек уже умеет. В ход идут пушки, самолёты, реагенты и в нужный день над нужным населённым пунктом прекращаются дожди, тучи расходятся, и появляется солнце. Следующая цель – глобальный климат Земли[21]. 
  В 19 веке, когда словосочетаний «глобальное потепление» и «парниковый эффект» ещё не существовало, один из учёных Российской империи впервые задумался об изменении климата на Земле, в сторону его потепления. Он предлагал посыпать чёрной пылью льды Арктики. Исчезновение арктических льдов, по его мнению, должно было существенно улучшить климатические условия России. На побережье Ледовитого океана тогда бы заколосились хлеба, дожди превратили бы пустыни Средней Азии в земной рай.  
  В 21 веке у человека появилась головная боль – глобальное потепление, и передовые умы стали ломать голову над технологиями, с помощью которых можно «подправить» климат Земли. Появился даже термин «геоинженерия», означающий преднамеренное искусственное изменение глобального климата Земли для удовлетворения потребности человечества в комфортной окружающей среде и расширения ареала его местообитания[22]. 
 
  В настоящее время учёные уже предлагают следующие меры, направленные на изменение климата Земли: 
1. Установка зеркал на околоземной орбите, с целью отразить «излишки» солнечного света в космическое пространство. Очень дорогостоящий проект, который пока не может быть осуществлён. 
2. Распыление серы в атмосфере. Как известно любое извержение вулкана сопровождается кратковременным похолоданием из-за выброса большого количества серы. Завеса из частиц серы является экраном на пути солнечных лучей. В качестве недостатков этой идеи можно отметить появление угрозы для целостности озонового слоя Земли, а так же выпадение кислотных дождей. 
3. Увеличение альбедо (отражательной способности) поверхности Земли. Предложений очень много, особенно запомнились такие оригинальные, как одевание теплоизоляционных чехлов на ледники, покрытие белым цветом скал, пустынь, крыш домов, генетическая модификация древесных растений (деревья со специфической листвой, отражающей большее количество света) и высадка их на больших площадях. 
4. Стимуляция роста и размножения одноклеточных водорослей (фитопланктона) в Мировом океане, что должно будет способствовать интенсивному поглощению CO2 из атмосферы Земли. Возможно также искусственное получение «высокопродуктивных» видов одноклеточных водорослей. Этот способ сопряжён с коренной перестройкой экосистем Мирового океана, так что применение его на практике под большим вопросом. 
5. Искусственное депонирование CO2 в недрах Земли. Недавно немецкие учёные предложили создавать хранилища для растительного мусора. На днях появилось ещё одно оригинальное предложение учёных – создание искусственных деревьев.