Современное изменение климата и инженерная деятельность человека

Министерство образования  и науки Российской Федерации

ФГАОУ ВПО «Северо-Восточный  федеральный университет имени  М.К. Аммосова»

Инженерно-технический институт

 

 

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

Современное изменение климата  и инженерная деятельность человека

 

 

 

 

 

 

Выполнил:

студент гр. ЗК-11-1

Егоров П.В.

Проверил: Урбан А.А.

 

 

 

 

 

г. Якутск - 2012 г.

Содержание

 

Введение.............................................................................................................2

Современное изменение климата...................................................................5

Причины изменений климата.........................................................................9

• Изменение химического состава ......................................................12

Инженерная деятельность человека .............................................................13

• Человек и изменения климата............................................................16
• Человек усиливает парниковый эффект...........................................17

Необходимые меры ........................................................................................19

Заключение.......................................................................................................21

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

  Вопрос об изменениях климата привлекал внимание многих исследователей, работы которых были посвящены главным образом сбору и изучению данных о климатических условиях различных эпох. Исследования этого направления содержат обширные материалы о климатах прошлого.

Меньше результатов было получено при изучении причин изменений климата, хотя эти причины уже давно  интересовали специалистов, работающих в данной области. Из-за отсутствия точной теории климата и недостатка, необходимых для этой цели материалов специальных наблюдений при выяснении  причин изменений климата возникли большие трудности, не преодоленные до последнего времени. Сейчас не существует общепринятого мнения о причинах изменений и колебаний климата, как для современной эпохи, так и для геологического прошлого.

Между тем вопрос о механизме  изменений климата приобретает  в настоящее время большое  практическое значение, которое он еще недавно не имел. Установлено, что хозяйственная деятельность человека начала оказывать влияние  глобальные климатические условия, причем это влияние быстро возрастает. Поэтому возникает необходимость  в разработке методов прогноза изменений  климата для того, чтобы предотвратить  опасное для человека ухудшение  природных условий. Очевидно, что  такие прогнозы нельзя обосновать только эмпирическими материалами об изменениях климата в прошлом. Эти материалы  могут быть использованы для оценки климатических условий будущего путем экстраполяции наблюдаемых  сейчас изменений климата. Но этот метод  прогноза пригоден лишь для очень  ограниченных интервалов времени из-за нестабильности факторов, влияющих на климат. Для разработки надежного  метода прогноза климата будущего в  условиях возрастающего влияния  хозяйственной деятельности человека на атмосферные процессы необходимо использование физической теории изменений  климата. Между тем, имеющиеся численные  модели метеорологического режима являются приближенными и их обоснования  содержат существенные ограничения. Очевидно, что эмпирические материалы об изменениях климата имеют очень большое  значение, как для построения, так  и для проверки приближенных теорий изменений климата. Аналогичное  положение имеет место в изучении последствий воздействий на глобальный климат, осуществление которых, по-видимому, возможно в ближайшем будущем.^[4]

  Чаще всего количество запросов о климате резко возрастает после появления в средствах массовой информации сообщений о каких-либо экстремальных явлениях в атмосфере и океане типа штормов, наводнений или засух, а также о катастрофах, причиной которых могли бы быть грозные явления природы. Обычно спрашивают, не связано ли то или другое событие с опасными "изменениями климата", с "глобальным потеплением", о которых все наслышаны, хотя немногие ясно представляют, что это такое.

Прежде всего, уточним  определения понятий "климат", "климатическая переменная" и "изменение климата".

Погода определяется как  физическое состояние атмосферы  в заданной точке земного шара в заданный момент времени. Характеристиками состояния атмосферы являются, в частности, температура воздуха, давление, скорость ветра, влажность, осадки, солнечное сияние и облачность, а также такие явления, как туман, иней, град и другие погодные переменные (элементы погоды).

Климат в узком, но широко распространенном смысле, есть обобщение  изменений погоды, и представляется набором условий погоды в заданной области пространства в заданный интервал времени. Для характеристики климата используется статистическое описание в терминах средних, экстремумов, показателей изменчивости соответствующих  величин и повторяемостей явлений  за выбранный период времени. Все  эти дескриптивные статистики называются климатическими переменными.

Наиболее важными и  популярными климатическими переменными, часто используемыми как индикаторы состояния и изменения климата, являются температура воздуха у  поверхности земли и атмосферные  осадки.

В современных исследованиях  термин "Климат" используется также  вместо термина Глобальный Климат, который характеризуется набором  состояний Глобальной Климатической  Системы в течение заданного  интервала времени. Глобальная климатическая  система состоит из пяти основных компонентов: атмосферы, гидросферы, криосферы, поверхности континентов и биосферы, взаимодействие которых существенно  влияет на колебания погоды за длительные промежутки времени.

Спектр изменений метеорологических  и океанологических величин является непрерывным; как для большинства  непериодических процессов, плотность  его стремится к бесконечности лишь для периодических составляющих и их гармоник - годовой и суточной компонент.

Опираясь на предложенную академиком А. С. Мониным наиболее полную классификацию колебаний метеорологических и океанографических параметров в зависимости от их масштабов, полезно принять следующую практическую классификацию масштабов изменчивости характеристик климатической системы.

1. Микрометеорологическая  изменчивость - от долей секунды  до минут; 
2. Мезометеорологическая изменчивость - от нескольких минут до часов; 
3. Изменчивость, соответствующая синоптическим процессам, - от нескольких часов до двух-трех недель. Внутри этого интервала масштабов возможно индивидуальное прогнозирование и описание основных синоптических объектов, которые характеризуют погоду и ее изменения. За верхнюю границу интервала часто принимают масштаб предсказуемости индивидуальных синоптических процессов, который оценивается в две-три недели; 
4. Климатическая изменчивость - от трех недель до нескольких десятилетий. Изменчивость этого масштаба, принятого нами за внутренний временной масштаб климатической системы, характеризует внутриклиматические колебания, или климатическую изменчивость, или флуктуации климата; 
5. Межвековая изменчивость; 
6. Изменчивость в масштабах тысячелетий; 
7. Изменчивость, соответствующая ледниковым периодам.

Предложенное выше определение  климата позволяет использовать в качестве климатических переменных любые статистические характеристики любых параметров состояния климатической  системы для некоторого заданного  интервала времени. Необходимо только точно указывать, какая характеристика и для какого интервала рассматривается.

Изменение климата для заданной области или для Земного шара в целом характеризуется разностью между некоторыми климатическими переменными для двух заданных интервалов времени. Это изменение может считаться реальным, если оно превосходит вероятную ошибку вычисления соответствующих климатических переменных.

Изменения климата могут  быть следствием как естественных внутренних и внешних причин, так и следствием человеческой деятельности. В Статье 1 Рамочной Конвенции по Изменению  Климата (РКИК) ООН "изменение климата" определяется более узко как "изменение  климата, которое прямо или косвенно приписывается человеческой деятельности, меняющей состав глобальной атмосферы, и является добавкой к естественной климатической изменчивости для  сравниваемых периодов времени". Таким  образом, РКИК ООН делает различие между "изменениями климата", приписываемыми человеческой деятельности, меняющей состав атмосферы, и "климатической  изменчивостью", приписываемой влиянию  естественных причин. Данные наблюдений позволяют оценивать только суммарные  изменения климата вследствие как  естественных, так и антропогенных  причин. Выявление этих причин является сложной задачей, решаемой в настоящее  время с помощью климатических  моделей. Мы рекомендуем использовать данное выше более общее определение  изменений климата, как это делается в научных исследованиях. ^[1]

Современное изменение  климата

Инструментальные наблюдения за климатом, развернувшиеся в XIX веке, зарегистрировали начало потепления, которое продолжалось до первой половины XX века. Советский океанолог Н.М. Книпович в 1921 г. выявил, что воды Баренцева моря стали заметно теплее. В 20-х годах появилось много сообщений о признаках потепления в Арктике. Сначала даже считалось, что это потепление касается только Арктической области. Однако более поздний анализ привел к выводу, что это было глобальное потепление.

Наиболее крупное изменение  климата за время инструментальных наблюдений началось в конце 19 века. Оно характеризовалось постепенным  повышением температуры воздуха  на всех широтах северного полушария  во все сезоны года, причем наиболее сильное потепление происходило  в высоких широтах и в холодное время года. Потепление ускорилось в 10-х годах 20 века и достигло максимума  в 30-х годах, когда средняя температура  воздуха в северном полушарии  повысилась приблизительно на 0, 6 градусов по сравнению с концом 19 века. В 40-х  годах процесс потепления сменился похолоданием, которое продолжается до настоящего времени. Это похолодание  было довольно медленным и пока еще  не достигло масштабов предшествующего ему потепления.

Хотя данные о современном  изменении климата в южном  полушарии имеют менее определенный характер по сравнению с данными  для северного полушария, есть основания  считать, что в первой половине 20 века в южном полушарии также происходило потепление.

В северном полушарии повышение  температуры воздуха сопровождалось сохранением площади полярных льдов, отсутствием границы вечной мерзлоты в более высокие широты, продвижением к северу границы леса и тундры и другими изменениями природных  условий.

Существенное значение имело  отмечавшееся в эпоху потепления изменение режима атмосферных осадков. Количество осадков в ряде районов  недостаточного увлажнения при потеплении климата уменьшилось, в особенности  в холодное время года. Это привело  к уменьшению стока рек и падению  уровня некоторых замкнутых водоемов.

Особую известность получило произошедшее в 30-х годах резкое снижение уровня Каспийского моря, обусловленное главным образом  уменьшением стока Волги. Наряду с этим в эпоху потепления во внутриконтинентальных  районах умеренных широт Европы, Азии и Северной Америки возросла частота засух, охватывающих большие территории.

Потепление, достигшее максимума  в 30-х годах, по-видимому, определялось увеличением прозрачности стратосферы, повысившим поток солнечной радиации, поступающей в тропосферу (метеорологическую  солнечную постоянную). Это привело  к возрастанию средней планетарной  температуры воздуха у земной поверхности. Изменения температуры  воздуха на различных широтах  и в различные сезоны зависели от оптической толщины стратосферного аэрозоля и от перемещения границы  морских полярных льдов. Обусловленное  потеплением отступления морских  арктических льдов привело к  дополнительному, заметному повышению  температуры воздуха в холодное время года в высоких широтах  северного полушария. Представляется вероятным, что изменения прозрачности стратосферы, произошедшие в первой половине 20 века, были связаны с режимом  вулканической деятельности и, в  частности, с изменением поступления  в стратосферу продуктов вулканических  извержений, включая в особенности  сернистый газ. Хотя этот вывод основан  на значительном материале наблюдений, он однако, является менее очевидным по сравнению с приведенной выше основной частью объяснения причин потепления. Следует указать, что это объяснение относится только к главным чертам изменения климата, которое произошло в первой половине 20 века. Наряду с общими закономерностями процесса изменения климата этот процесс характеризовался многими особенностями, относящимися к колебаниям климата за более короткие периоды времени и к колебаниям климата в отдельных географических районах. Но такие колебания климата были в значительной мере обусловлены изменениями циркуляций атмосферы и гидросферы, которые имели в некоторых случаях случайный характер, а в других случаях были следствием автоколебальных процессов. Есть основания думать, что в последние 20-30 лет изменения климата начали в известной мере зависеть от деятельности человека. Хотя потепление первой половины 20 века оказало определенное влияние на хозяйственную деятельность человека и явилось наиболее крупным изменением климата за эпоху инструментальных наблюдений, его масштабы были незначительны по сравнению с теми изменениями климата, которые имели место в течение голоцена, не говоря уже о плейстоцене, когда развивались крупные оледенения.

Тем не менее, изучение потепления, произошедшего в первой половине 20 века, имеет большое значение для  выяснения механизма изменений  климата, освещенным массовыми данными  надежных инструментальных наблюдений.

В связи с этим всякая количественная теория изменений климата  должна быть, прежде всего, проверена  по материалам, относящимся к потеплению первой половины 20 века.^[4]

Изменение температуры воздуха  в период потепления лучше всего  изучено в северном полушарии, где  в этот период было сравнительно много  метеорологических станций. Тем  не менее, и в южном полушарии  оно было выявлено достаточно уверенно. Особенностью потепления было то, что  в высоких полярных широтах северного  полушария оно было выражено более  четко и ярко. Для отдельных  районов Арктики повышение температуры  было весьма внушительным. Так, в Западной Гренландии она повысилась на 5 °C, а  на Шпицбергене даже на 8–9 °C за период от 1912–1926 гг.

Наибольшее глобальное повышение  средней температуры у поверхности  Земли во время кульминации потепления составляло всего 0,6 °С, но даже с таким небольшим изменением было связано заметное изменение климатической системы.

На потепление бурно реагировали  горные ледники, которые повсеместно  отступали, причем величина отступания исчислялась сотнями метров. На Кавказе, например, общая площадь оледенения сократилась за это время на 10%, а толщина льда в ледниках уменьшилась  на 50–100 м. Существовавшие в Арктике  сложенные льдом острова растаяли, и на их месте остались лишь подводные  отмели. Ледяной покров Северного  Ледовитого океана сильно сократился, что позволило обычным судам  заплывать в высокие широты. Такая  обстановка в Арктике способствовала освоению Северного морского пути. В целом общая площадь морских  льдов в период навигации в  это время сократилось более  чем на 10% по сравнению с XIX веком, т. е. почти на 1 млн. км2. К 1940 г. по сравнению с началом ХХ в. в Гренландском море ледовитость сократилась вдвое, а в Баренцевом почти на 30%.

Повсюду происходило отступание границы многолетней мерзлоты на север. В европейской части СССР она местами отступала на сотни  километров, увеличилась глубина  протаивания мерзлых грунтов, а температура мерзлой толщи повысилась на 1,5–2°С.

Потепление сопровождалось изменением увлажненности отдельных  районов. Советский климатолог О.А. Дроздов выявил, что в эпоху  потепления 30-х годов в районах  недостаточного увлажнения возросло количество засух, охватывающих большие территории. Сравнение холодного периода  с 1815 по 1919 г. и теплого с 1920 по 1976 г., показало, что каждые десять лет  в первый период наблюдалась одна крупная засуха, тогда как во второй – две. В период потепления из-за уменьшения количества осадков произошло  значительное падение уровня Каспийского  моря и ряда других внутренних водоемов.