Антропогенные изменения климата и их причины - Основы экологии
Последствиями антропогенного воздействия на атмосферу являются изменения климата, которые имеют разные масштабы. Обычно различают глобальные изменения и региональные изменения. Следует отметить, что изменения климата чаще всего протекают под действием не одного, а целого ряда факторов, среди которых может быть какой-то основной.
В качестве основных причин современных изменений климата признаются парниковый эффект и истончение озонового слоя.
Озоновый слой, как отмечалось выше, поглощая ультрафиолетовое излучение Солнца, повышает температуру в стратосфере и мезосфере на высотах 20-50 км и понижает температуру в приземном слое. Процесс убыли озона в атмосфере неизбежно вызывает обратные следствия -- снижение температуры в стратосфере и повышение температуры приземного слоя тропосферы, то есть усиление парникового эффекта. Таким образом, убыль озона нарушает равновесие в этих слоях атмосферы, что отражается на циркуляции и теплообмене атмосферы, вызывает усиление климатических аномалий, проявлений стихийных бедствий.
Кроме того, ультрафиолетовая радиация подавляет в океане продуцирование фитопланктоном диметилсульфида, играющего важную роль в формировании облачности. Это может вызвать долговременные изменения глобального климата, что уже проявляется в участившихся засухах.
К числу глобальных изменений климата следует отнести широкое развитие потепления начиная с середины XIX века. В Западной Европе к 1920 г. средняя десятилетняя температура зимы выросла на 2,5°. К середине XX века среднегодовая температура по сравнению с концом XIX века повысилась на Новой Земле почти на 2°, в Гренландии -- более чем на 3°, а на Шпицбергене, на севере Азии и Северной Америки -- более чем на 2°. В результате потепления в Исландии освободились ото льда пахотные земли, которые возделывались 600 лет назад, но с тех пор были скрыты под ледниковым покровом. На Шпицбергене, в Гренландии, на Аляске обнаружено резкое отступание ледников. Резко уменьшилась ледовитость полярных морей. Существует двоякое объяснение современного потепления:
С одной стороны -- за счет антропогенного увеличения содержания углекислого газа в тропосфере ("парниковый эффект");
С другой стороны -- за счет сочетания 11- и 80-летнего циклов солнечной активности.
Представляется, что развитие антропогенного парникового эффекта является в современном потеплении ведущим фактором, поскольку скорость роста концентрации СО2 в воздухе в палеогене и неогене была в десятки тысяч раз меньше. Изменение содержания СО2 и некоторых других парниковых газов за исторический период показано на рис.12. А на фоне этого антропогенного потепления просматривается чередование относительно теплых (70-е годы XIX века, 20-е -- 40-е годы и с 70-х годов XX века) и относительно холодных (50-е -- 60-е годы XX века) периодов.
Рис. 12 Динамика концентрации в атмосфере углекислого газа (А) в частях на миллион, метана (Б) и двуокиси азота (В) в частях на миллиард
Влияние на климат оказывает также антропогенное освоение космоса. Уже после первых стартов космических аппаратов челночного типа ("Шаттл") четко фиксировались:
Выпадение радиоактивных осадков (неясного происхождения) в виде кислотного тумана и водяной пыли вблизи мест старта;
Возникновение плазменных пузырей в ионосфере за счет выхлопов двигателей управления на орбитах;
Интенсивное образование соляной кислоты и резкое увеличение аэрозолей различного состава.
Так была начата регистрация локальных последствий стартов космических аппаратов. Но потребовались годы и сотни стартов, чтобы выявить и обосновать их влияние на климат. Уже в 1990 г. стала ясной громадная роль ракетной техники не только во влиянии на климат в областях старта, но и в генерации метеоаномалий и метеокатастроф крупнейших масштабов в местах, далеко отстоящих от космодромов. В послестартовый период до 10 дней (в зависимости от качества геофизической среды и геомагнитной обстановки) происходили дожди зимой, а снегопады летом. Запуск "Шаттла" генерирует в Северной Атлантике и бассейне Карибского моря свыше двух дополнительных циклонов, причем наиболее разрушительных. Пуск "Шаттла" во Флориде с недельной постоянной времени сказывается метеокатастрофами в Закавказье. Смешение сезонов из-за роста макротурбулентности атмосферы, нарушающей естественные процессы в ней, -- внезапные метеокатастрофы, ракетная весна среди зимы, ракетная осень среди лета, ракетная затяжка весны, ракетное усиление зимних холодов и летней суши -- все это создается для нас искусственно и без нашей на то воли. Эти климатические аномалии наблюдались в 1995 году: потепление, ливни и наводнения в ряде стран Западной Европы в феврале; небывало ранняя весна в Европейской России и отчасти в Сибири -- в марте.
Массовое гашение стратосферного озона на один пуск "Шаттла" приводит к резкому возрастанию температурных градиентов атмосферы и поощряет скорости ураганов. Атмосферные аномалии и метеокатастрофы, охватывающие громадные регионы планеты, свидетельствуют о полном сломе сезонных процессов в атмосфере. Введенный академиком К. Я.Кондратьевым термин "климатический хаос" -- интегральный отклик на техногенные нарушения многих природных процессов.
Существует угроза изменения климата в связи с метанизацией атмосферы. Настораживает наблюдающийся рост поступления в атмосферу метана за счет взрывных процессов в газогидратных панцирях. Газогидратные залежи (гидраты углеводородных газов) -- это твердые молекулярные соединения газов и воды, в которых молекулы газа при определенных давлении и температуре заполняют структурные ячейки кристаллической решетки воды с помощью прочной водородной связи. Природные газы образуют крупные скопления в гидратном состоянии -- газогидратные залежи (ГГЗ), являющиеся основным видом накопления и сохранения метана. Основные ГГЗ располагаются в местах сочленения арктического и антарктического шельфов с материками. Ледовая разгрузка создает условия для взрывов ГГЗ и образования высоконапорных газовых струй, достигающих стратосферы.
При этом возможно гашение озона:
3СН4 + 4О3 = 3СО2 + 6Н2О.
Возникает возможность "автоподогрева"; больше метана -- становится теплее, становится теплее -- поступает больше метана. Такая метанизация атмосферы может привести к шоковому повышению температуры с соответствующим подъемом уровня Мирового океана.
Процесс метанизации атмосферы нарастает не только за счет взрывов ГГЗ, но также заметного увеличения биогенного метана. Помимо природного поступления метана в атмосферу в количестве 850 мгт/год, его антропогенный привнос (при добыче угля, нефти и газа, при химических производствах) достигает 210 мгт/год, то есть техногенный приток составляет 24,7% от его суммарной ежегодной дозы. Как природные, так и антропогенные источники метанизации атмосферы имеют тенденцию к расширению. В арктическом регионе за 1974-85 гг. зарегистрировано более 200 высоконапорных метановых струй. Мощные выбросы на высоту 13-20 км были также в 1986, 1992 гг. и позже. Если подобные выбросы станут систематическими, то, наряду с возрастанием озоновой неустойчивости в Арктике и Антарктике, следует ожидать резкого потепления.
Сейчас есть основания утверждать, что идет расформирование ледовых щитов Арктики и Антарктики. Последний разгружается по механизму всплывания суперайсбергов. А разгрузка льдов арктических происходит в связи с общим утончением ледового покрова Ледовитого океана и более интенсивным таянием окраинных ледовых полей.
Полярные шапки каждой зимой не добирают 3-4 мороза, что приводит к изменению реологических (rheos -- греч.: течение, поток) свойств льда: появляется более высокая его текучесть, растрескивание и т. д. Таяние полярных льдов вызывает громадные притоки пресной воды в мировой океан. С этим связан процесс затормаживания Гольфстрима, который начался довольно давно.
Идет и общее потепление, которое уже никем не опровергается. Оно все нарастает и приводит к интенсивному испарению экваториальных вод. При этом в зоне экватора вода становится более соленой и погружается в глубины. Пресные воды из полярных областей более легки. В результате в районе Гольфстрима ожидается процесс попятного движения холодных вод Арктики, которые будут охлаждать территории приэкваториальных широт. Таким образом, в северном полушарии уже формируется процесс обратного течения Гольфстрима. На эту возможность указывают и многопараметрические математические модели.
Климатологи, гидрологи Европы пристально изучают конкретные признаки попятного течения Гольфстрима. Для них не удивительно, что и в Западной Европе, и в Восточной Канаде и в США нарастают количество снега и сила морозов, каждую зиму здесь регистрируются все новые рекорды низких температур.
На фоне глобальных изменений климата происходят также местные, или региональные, антропогенные изменения.
Тепловые антропогенные выбросы повышают температуру воздуха над крупными городами, такой же эффект производят охладительные устройства тепловых и атомных электростанций. Тепловые выбросы оказывают косвенное воздействие на радиационный баланс подстилающей поверхности, способствуют образованию туманов, облаков, ливневых осадков, гроз, стабилизируют высотные инверсии, стимулируют выпадение моросящих осадков.
Климат над орошаемым оазисом в пустыне отличается от климата окружающей местности большей влажностью воздуха и меньшим альбедо (15% против 24-30% в пустыне). В оазисе больше энергии уходит на испарение, в результате воздух над оазисом прогревается слабее, уменьшается контраст дневных и ночных температур.
Интенсивные вырубки лесов в некоторых районах Земли привели к эрозии и дефляции, исчезновению почвы и превращению зеленых массивов в пустыню. Отсутствие растительности в засушливых местах способствует подъему в атмосферу больших масс пыли, поглощающих значительную часть солнечной энергии. Климат опустыниваемых районов становится суше, с большими колебаниями температур, с более резкими ветрами.
Загрязнение поверхности океана громадными нефтяными пятнами уменьшает испарение с этих мест на 60%. Воздух, соприкасаясь с прогретой нефтяной пленкой, становится более горячим, уменьшается его насыщенность водяными парами, меньше попадает влаги с загрязненного океана на материки. Соседство нефтяных пятен и чистых участков водной поверхности способствует увеличению разницы температур воздуха над ними, усилению ветров, возникновению грозовых облаков, а в межтропических широтах -- зарождению циклонов.
Похожие статьи
-
Причины глобального потепления - Глобальное потепление климата
"Парниковый эффект" возник не сегодня - он существовал с тех пор, как наша планета обзавелась атмосферой, и без него температура приземных слоев этой...
-
Климатическая система Земли - Глобальные изменения климата Земли
Параметры климатической системы. Климатическая система Земли охватывает атмосферу, океан, сушу, криосферу (лед и снег) и биосферу. Эта комплексная...
-
Антропогенные процессы в атмосфере - Основы экологии
Изменение состава воздуха связано с хозяйственной деятельностью человека, в результате которой все более нарушается природное соотношение кислорода и...
-
Антропогенные процессы в растительных сообществах - Основы экологии
Наступление человека на леса имеет давнюю историю. Когда человек для получения продуктов питания от собирания плодов и охоты перешел к земледелию,...
-
В чем причины экологической катастрофы Аральского моря - Основы экологии
Существует много причин Аральской катастрофы, но как мы знаем главная из них это очень резкое сокращение речного стока. Раньше в море впадало много рек,...
-
Главные наблюдаемые изменения - Глобальные изменения климата Земли
Температура. Большое количество независимо проведенных наблюдений подтверждает, что за ХХ век общее повышение температуры приземного слоя воздуха...
-
Изменения климата - Экологические проблемы водных ресурсов
В 1979 году в Женеве Всемирной метеорологической организацией (ВМО), специализированным учреждением ООН, и другими международными организациями была...
-
Сооружение водохранилищ и их влияние на окружающую среду В антропогенном перераспределении ресурсов пресных вод создаваемые водохранилища играют большую...
-
Литосфера -- верхняя оболочка "твердой" Земли, включающая земную кору и верхнюю часть подстилающей ее верхней мантии Земли (так называемый субстрат),...
-
Наблюдения показывают, что ионосфера находится в состоянии постоянного и сложного движения. В нижней ионосфере заряженные ионизированные частицы движутся...
-
В чем причины цикличности экосистемы - Основы экологии
Экосистема испытывает те же динамические процессы, что и в ее популяциях и сообществах: цикличность, смену популяций и биоценозов и др. Цикличность...
-
ПОНЯТИЕ СУКЦЕССИЙ, ЕЕ ХОД И ПРИЧИНЫ. КЛАССИФИКАЦИЯ СУКЦЕССИЙ - Основы экологии
Последовательная смена одного биоценоза другим называется экологической сукцессией (от лат. succession - последовательность, смена). Сукцессия является...
-
Круговорот веществ на Земле - повторяющиеся процессы превращения и перемещения вещества в природе, имеющие более или менее выраженный циклический...
-
Буферные свойства карбонатной системы. - Изменение климата
При растворении в морской воде происходит реакция гидратации с образованием угольной кислоты, которая в свою очередь диссоциирует на ионы. Карбонатная...
-
Основные химические соединения и реакции. - Изменение климата
Известно более миллиона углеродных соединений, тысячи из которых участвуют в биологических процессах. Атомы углерода могут находиться в одном из девяти...
-
Будущий климат - Глобальные изменения климата Земли
Предсказуемость и моделирование. Климатическая система Земли содержит в себе элементы, зависящие от многих случайных величин, поэтому подробный прогноз...
-
АДАПТАЦИЯ К ТЕМПЕРАТУРЕ, КАК ЭКОЛОГИЧЕСКОМУ ФАКТОРУ - Основы экологии
Тепловой режим - важнейшее условие существования живых организмов, так как все физиологические процессы в них возможны при определенных условиях. Главным...
-
Антропогенные землетрясения - Основы экологии
Антропогенные землетрясения возникают в результате следующих видов деятельности человека. Изменение гидростатических и гидродинамических условий при...
-
ПРИРОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ И АНТРОПОГЕННЫЕ В ГИДРОСФЕРЕ - Основы экологии
Существуют разные подходы к определению понятия гидросферы. Одна группа ученых считает правомерным относить к гидросфере только те сферы планеты (или...
-
Последствия опустошения месторождений полезных ископаемых В XX веке опустошено более 140000 месторождений полезных ископаемых при полном игнорировании...
-
Изотопы углерода., Углерод в атмосфере., Атмосферный углекислый газ. - Изменение климата
В природе известно семь изотопов углерода, из которых существенную роль играют три. Два из них - и - являются стабильными, а один - - радиоактивным с...
-
На всех стадиях своего развития человек был тесно связан с окружающим миром. Но с тех пор как появилось высокоиндустриальное общество, опасное...
-
Потребление энергии и выбросы углекислого газа., Углерод в природе. - Изменение климата
Энергия не производится ради самого производства энергии. В промышленно развитых странах основная часть вырабатываемой энергии приходится на...
-
Деятельность человека достигла уже такого уровня развития, при котором ее влияние на природу приобретает глобальный характер. Природные системы -...
-
Процессы переноса в океанах. - Изменение климата
Вследствие буферных свойств карбонатной системы, изменение концентрации растворенного суммарного неорганического углерода в морской воде, необходимое для...
-
Углерод в морской воде., Полное содержание углерода и щелочность. - Изменение климата
Полное содержание углерода и щелочность. Как показали исследования, содержание суммарного неорганического углерода в океане в 1983 году более, чем в 50...
-
Экология атмосферы - Основы экологии
Строение и газовый состав атмосферы, ее функции Рис. 3 Атмосфемра (от. др.-греч. ?фмьт -- пар и уцб?сб -- шар) -- газовая оболочка, окружающая...
-
Природные системы атмосферы - Основы экологии
Типы воздушных масс формируются в зависимости от принадлежности к основным климатическим поясам и от характера увлажнения. В соответствии с этим...
-
Загрязнение Мирового океана - Основы экологии
Мировой океан, располагающий неисчерпаемыми запасами влаги, рождающий живительные ветры и морские течения, этот безотказный приемник всякого рода...
-
Антропогенные причины разрушения озонового слоя - Разрушение озонового слоя
Нарастание концентрации хлорфторуглеродов (фреонов), диоксидов азота, метана и других углеводородов, поступающих в дополнение к естественным составляющим...
-
КРУГОВОРОТ УГЛЕРОДА. КРУГОВОРОТ КИСЛОРОДА, КРУГОВОРОТ КИСЛОРОДА - Основы экологии
Продуценты улавливают углекислый газ из атмосферы и переводят его в органические вещества, консументы поглощают углерод в виде органических веществ с...
-
ВОДНЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ И ИХ РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ - Основы экологии
Пресные воды на поверхности континентов экосистем образуют реки, озера, болота (рис. 7.5). Человек для своих нужд создает искусственные пруды и крупные...
-
Прогнозы концентрации углекислого газа в атмосфере на будущее. - Изменение климата
За последние десятилетия было создано большое количество моделей глобального углеродного цикла, рассматривать которые в данной работе не представляется...
-
Климат как целое - Экология растений и животных
Многолетний режим погоды характеризует климат местности. В понятие климата входят не только средние значения метеорологических явлений, но и их годовой и...
-
Какие загрязнители (поллютаны) представляют наибольшую опасность - Основы экологии
Поллютанты - техногенные загрязнители среды обитания живых существ: воздуха (аэрополлютанты), воды (гидрополлютанты), земли (терраполлютанты). Различают...
-
Основы аутэкологии (факториальной экологии), Организм и среда - Общая экология
Организм и среда Живые организмы во всем многообразии их связей являются предметом изучения экологии. К живым организмам относятся все формы...
-
Поверхностные воды - Основы экологии
Мировой океан содержит основную массу поверхностных вод гидросферы Земли и занимает площадь 361,1 млн. км2. Океанические воды характеризуются соленостью....
-
Природные процессы в гидросфере - Основы экологии
При рассмотрении процессов накопления, сохранения и динамики воды в земном пространстве три понятия являются центральными и неразрывно связаны друг с...
-
Функции биосферы в развитии Земли - Основы экологии
В развитии природы Земли одной из важнейших функций биосферы является превращение космических излучений в электрическую, химическую, механическую,...
-
Растительность, Запасы и продукция фитомассы - Основы экологии
Запасы и продукция фитомассы В запасах биомассы суши преобладает фитомасса, а в запасах биомассы океана -- зоомасса. Запасы фитомассы суши оцениваются...
Антропогенные изменения климата и их причины - Основы экологии