Надо Знать

добавить знаний



Изменение климата



План:


Введение

Изменения температуры, содержания CO 2 и пыли в ледниках Антарктики за последние 450 тысяч лет по данным со станции Восток

Изменение климата - колебания климатических параметров атмосферы Земли в целом или отдельных ее регионов во времени. Изучением изменений климата занимаются науки палеоклиматология и климатология.

В последнее время термин "изменение климата" используется как правило (особенно в контексте экологической политики) для обозначения изменения в современном климате (см. глобальное потепление).


1. Факторы изменения климата

Изменения климата обусловлены изменениями в земной атмосфере, происходящими в других частях Земли, таких как океаны, ледники, а также эффектами, сопутствующими деятельности человека.

Причиной изменения климата являются динамические процессы на Земле предопределения природными и антропогенными факторами. Природные факторы изменения климата могут быть космического происхождения и не космического характера. Космические процессы, формирующие климат, это изменения светимости Солнца; солнечного излучения, изменения параметров орбиты Земли; катастрофы, например падение астероида или кометы. Природные некосмични факторы изменения климата на Земле это:

  • изменение прозрачности атмосферы и ее состава в результате изменений вулканической активности;
  • изменение отражательной способности атмосферы и поверхности Земли альбедо;
  • изменение количества тепла, имеющегося в глубинах океана.

К антропогенным причин изменения климата относится, в первую очередь, увеличение концентрации парниковых газов в атмосфере образованных в результате деятельности человека, главным образом сжигание ископаемого топлива. Также антропогенное воздействие на климат осуществляется от вырубки лесов, через деятельность мусорных свалок и урбанизацию территорий, выбросов аэрозольных частиц в результате деятельности человека и т.п.

Отчет Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК) от 2 февраля 2007 года свидетельствует, что повышение глобальных средних температур наблюдаемое с середины XX века в основном вызвано тем, что происходит повышение концентрации парниковых газов антропогенного происхождения в атмосфере Земли [1]. Заметное влияние человека сейчас распространяется и на другие аспекты климата, включая температуру океанических вод, среднюю температуру на континентах, экстремальные температуры, ветровые режимы и др.. Ученые уверенно утверждают, что изменение климата происходит из-за негативного влияния человека и именно человечество несет ответственность за загрязнение и глобальные изменения климата.


1.1. Климат и его изменения на Земле

Погода - это состояние атмосферы в данный момент времени, характеризуется различными метеорологическими параметрами. Погода является хаотической нелинеарною динамической системой.

Климат - синтез погодных условий данного района характеризуется долгосрочными статистическими данными метеорологических элементов (явлений) в этом районе.

Климат в узком смысле этого слова обычно определяется как многолетний средний режим погоды характерный для данной местности в силу ее географического положения. Климатом принято понимать усредненное значение погоды за длительный промежуток времени. По определению Всемирной метеорологической организации (ВМО), классическим периодом для усреднений параметров считается 30 лет. Соответствующими количественными параметрами наиболее часто являются такие приземные параметры как температура, осадки и ветер.


1.1.1. Оледенения

Ледники являются одними из самых чувствительных показателей изменения климата. Они существенно увеличиваются в размерах во влажные холодные времена (т. н. "Ледниковые периоды") и уменьшаются при потепления и аридизации климата. Ледники растут и тают через естественные изменения и под влиянием внешних воздействий. В прошлом веке большинство ледников, особенно горных не успевали накопить за зиму столько льда, чтобы восстановить потери во время летних месяцев, а потому постепенно уменьшались.

Значительные климатические процессы за последние несколько миллионов лет - это гляциальных и интергляциальни циклы текущего ледникового периода, обусловленные изменениями орбиты Земли. Изменение состояния континентальных льдов и колебания уровня морю в пределах 130 метров есть в большинстве регионов ключевыми последствиями изменения климата.


1.1.2. Мировой океан

В масштабе десятилетий климатические изменения могут быть результатом взаимодействия атмосферы и мирового океана. Многие флуктуаций климата, включая известную южную осцилляцию Эль-Ниньо, а также североатлантическая и арктическая осцилляции, происходят отчасти благодаря возможности мирового океана аккумулировать тепловую энергию и перемещению этой энергии в различные части океана. В длительном масштабе в океанах происходит термогалинна циркуляция, которая играет ключевую роль в перераспределении тепла и может значительно влиять на климат.


1.1.3. Климатическая память

В общем аспекте изменчивость климатической системы является формой гистерезиса, т.е. это означает, что истинное положение климата является не только следствием влияния определенных факторов, но также и всей историей его состояния. Например, за десять лет засухи озера частично высыхают, растения погибают, и площадь пустынь увеличивается. Эти условия вызывают, в свою очередь, менее обильны дожди в последующие за засухой года. Т.е. изменение климата является саморегулирующимся процессом, поскольку окружающая среда реагирует определенным образом на внешние воздействия, и, изменяясь, само способно влиять на климат.


1.2. Неклиматични факторы и их влияние на изменение климата

1.2.1. Парниковые газы

Парниковый эффект, возникающий в результате нагревания атмосферы тепловой энергией, содержащейся парниковыми газами, является ключевым процессом который регулирует температуру Земли.

В течение последних 600 млн лет концентрация диоксида углерода в атмосфере благодаря действию геологических и биологических процессов варьируется. Есть несколько примеров быстрых изменений концентрации парниковых газов в земной атмосфере, имеют строгую корреляцию с сильным потеплением, среди которых термальный максимум палеоцена - эоцена и вымирание видов перми - триаса.

Растущий уровень диоксида углерода считается главной причиной глобального потепления, начиная с 1750 года. Согласно данным Международной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК) от 2007 года, концентрация СО 2 в атмосфере в 2005 году была на уровне 379 ppm ( частиц на миллион), в доиндустриальный период - 280 ppm.

Чтобы предотвратить увеличение глобальной среднегодовой температуры более чем на 2 градуса концентрация CO 2-эквивалента в атмосфере Земли должна быть снижена до ровно 350 ppm (0,035%) (сейчас - 385 ppm и увеличивается на 2 миллионные доли (0,0002%) в год, главным образом из-за сжигания ископаемого топлива и вырубки лесов) [2].

Есть идеи по геоинженерных методам изъятия углекислоты из атмосферы, в частности, предложения прятать углекислый газ в тектонических трещинах или закачивать его в породы на океанском дне, однако отношение к ним весьма скептическое: изъятие 50 миллионных долей газа по этой технологии будет стоить, по меньшей мере, 20 триллионов долларов, что в два раза больше национального долга США [2].


1.2.2. Тектоника литосферных плит

Протяжении длительных отрезков времени тектонические движения плит перемещают континенты, формируют океаны, создают и разрушают горные хребты, т.е. создают поверхность, на которой существует климат. Недавние исследования показывают, что тектонические движения ужесточили условия последнего ледникового периода: около 3 млн лет назад северо-и южноамериканская плиты столкнулись, образовав Панамский перешеек и закрыв пути для прямого смешивания вод Атлантического и Тихого океанов.


1.2.3. Солнечное излучение

Солнце является основным источником тепла в климатической системе. Солнечная энергия, которая превращается на поверхности Земли в тепло, является неотъемлемой составляющей формирования земного климата. Если рассматривать длительный период времени, то в этих рамках Солнце становится ярче и выделяет больше энергии, поскольку развивается согласно главной последовательностью. Этот медленный развитие влияет и на земную атмосферу. Считается, что на ранних этапах истории Земли Солнце было слишком холодным для того, чтобы вода на поверхности Земли была жидкой, что привело к т. н. " парадокса слабого молодого Солнца ".

На коротких временных отрезках также наблюдаются изменения солнечной активности: 11-летний солнечный цикл и длительные модуляции. Однако 11-летний цикл возникновения и исчезновения солнечных пятен не отслеживается явно в климатологических данных. Изменение солнечной активности считается важным фактором наступления малого ледникового периода, а также некоторых потеплений, которые наблюдались между 1900 и 1950 годами. Циклическая природа солнечной активности еще не до конца изучена, она отличается от тех медленных изменений, сопровождающих развитие и старение Солнца.


1.2.4. Изменения орбиты

По своему влиянию на климат изменения земной орбиты сходны с колебаниями солнечной активности, поскольку небольшие отклонения в положении орбиты приводят к перераспределению солнечного излучения на поверхность Земли. Такие изменения положения орбиты называются циклами Миланковича, они предусматриваются с высокой точностью, поскольку является результатом физического взаимодействия Земли, ее спутника Месяца и других планет. Изменения орбиты считаются главными причинами чередования гляциальных и интергляциальних циклов последнего ледникового периода. Результатом прецессии земной орбиты есть и менее масштабные изменения, такие как периодическое увеличение и уменьшение площади пустыни Сахара.


1.2.5. Вулканизм

Вулканизм является частью геохимического цикла углерода. Извержения вулканов являются источником повышения концентрации сульфатных аэрозолей в атмосфере, поэтому способны изменить энергетический баланс Земли и климат.

Одно сильное извержение вулкана способно повлиять на климат, вызвав похолодание длительностью несколько лет. Например, извержение вулкана Пинатубо в 1991 году существенно повлияло на климат. Гигантские извержения, формируют крупнейшие магматические провинции, встречаются всего несколько раз в сто миллионов лет, но они влияют на климат в течение миллионов лет и является причиной вымирания видов.

На протяжении многих геологических периодов диоксид углерода. Однако этот вклад не сравнится по величине с антропогенной эмиссией оксида углерода, которая, по оценкам Геологической службы США, в 130 раз превышает количество СО 2, эмитированного вулканами.


1.3. Антропогенное воздействие на изменение климата

Антропогенные факторы включают деятельность человека, которая изменяет окружающую среду и влияет на климат. В первую очередь, к антропогенных факторов изменений климата относится увеличение концентрации парниковых газов в атмосфере, в основном углекислого газа, что вызывает усиление парникового эффекта.

Другие причины - это выбросы в атмосферу аэрозолей, цементная промышленность и другие промышленные процессы, сопровождающиеся выделением парниковых газов. Другие факторы, такие как землепользования, уменьшения озонового слоя, животноводство, вырубка лесов, урбанизация также влияют на климат.

В некоторых случаях причинно-следственная связь прямой и недвусмысленный, как, например, при воздействии орошения земель на температуру и влажность, в других случаях эта связь менее очевидна. Различные гипотезы воздействия человека на климат обсуждались протяжении многих лет.


1.3.1. Сжигание топлива

Потребление человечеством топлива из возобновляемых источников начало быстро расти во время промышленной революции в 1850 -х годах и с тех пор только увеличивается. Сжигания угля, нефти и газа приводит к возвращению в атмосферу углекислого газа, что был "законсервирован" в виде вугводнив и угля миллионы лет назад. Вследствие этого содержание СО 2 в атмосфере вырос с ~ 280 ppm до 385 ppm. При таких темпах роста прогнозируется, что на конец XXI века концентрация углекислого газа в атмосфере Земли составит более 560 ppm. Известно, что сейчас уровень СО2 в атмосфере Земли выше, чем когда-либо за последние 750 000 лет. Вместе с растущей концентрацией метана, прогнозируется рост температуры на 1,4-5,6 ? С в промежутке между 1990 и 2100 годами.


1.3.2. Аэрозоли

Аэрозоли - мелкие частицы, размером в несколько десятых долей микрона, которые находятся в атмосфере во взвешенном состоянии. Они образуются в результате химических реакций между газообразными загрязняющими веществами, от лесных пожаров, сельскохозяйственной деятельности, от выбросов предприятий и транспорта. Аэрозоли делают нижние слои тропосферы (до 10 км) менее прозрачными и рассеивают энергию, которая поступает к Земле, снижает температуру приземного слоя атмосферы. Различные типы аэрозолей могут иметь результирующий охлаждающий или нагревающий эффект. Взаимодействие аэрозолей с жидкой водой в облаках, вызывая косвенный эффект альбедо и усиливать облачный покров Земли.

Действие аэрозолей достаточно локальная, ведь обычно они находятся в атмосфере недолго.


1.3.3. Цементная промышленность

Производство цемента является значимым источником выбросов СО 2. Диоксид углерода образуется, когда карбонат кальция (CaCO 3) нагревают, чтобы получить ингредиент цемента оксид кальция (СаО или негашеная известь). Производство цемента является причиной примерно 2,5% выбросов СО 2 индустриальных процессов (энергетический и промышленный секторы).

1.3.4. Землепользования

Значительное влияние на климат осуществляется землепользованием человека. Орошения, вырубка лесов и сельское хозяйство способны полностью изменить окружающую среду. Например, на орошаемой территории изменяется водный баланс. Землепользования может изменить альбедо отдельно взятой территории, поскольку изменяет свойства подстилающей поверхности и тем самым количество поглощенного солнечного излучения. Например, существуют предположения, что климат Греции и других средиземноморских стран изменился из-за масштабных вырубки лесов между 700 годом до н. н.э. и началом н. е. ( древесина использовалась для строительства, кораблестроения и как топливо). Климат стал жарче и суше, а виды деревьев, которые использовались в кораблестроении, не растут больше на этой территории.

Согласно исследованию 2007 года Лаборатории реактивного движения (Jet Propulsion Laboratory) средняя температура в Калифорнии выросло за последние 50 лет на 2 ? С, причем в городах этот рост гораздо выше. Это в основном следствием антропогенного изменения ландшафта.


1.3.5. Скотоводство

Согласно отчету ООН "Длинная тень скотоводства" от 2006 года скот является причиной 18% выбросов парниковых газов в мире. Это включает и изменения в землепользовании, то есть вырубку леса под пастбища. В тропических лесах Амазонки 70% вырубки лесов проводится под пастбища, послужило основной причиной того, что Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН ( англ. Food and Agriculture Organization, FAO ) В сельскохозяйственном отчете по 2006 год включила землепользования в сферу влияния скотоводства. В дополнение к выбросам СО 2, скотоводство является причиной выброса 65% оксида азота и 37% метана, имеющих антропогенное происхождение.


2. Взаимодействие факторов

Влияние на климат всех факторов, как природных, так и антропогенных, выражается единственной величиной - радиационным прогревом атмосферы в Вт / м ?.


В масштабе нескольких веков на 2005 год по сравнению с 1750 годом является комбинация разнонаправленных факторов, каждый из которых значительно слабее, чем результат роста концентрации в атмосфере парниковых газов, чье влияние оценивается в 2,4-3,0 Вт / м ?.

Глобальная концентрация углекислого газа, метана и закиси азота значительно увеличилась в результате деятельности человека и уже далеко превосходит значение периода до 1750 года.

Естественное действие на климат возникает вследствие изменений на Солнце и извержений вулканов. Но разница в оценках радиационной взаимодействия факторов, от изменения солнечного излучения и активности вулканов, с начала 1750 года и в настоящее время крайне мала по сравнению с разницей радиационного воздействия человека. Как следствие, радиационное воздействие вызванный антропогенными факторами имеет гораздо больший вес для современных и будущих климатических изменений по сравнению от изменений в природных процессах.

Средн температура воздуха у поверхности Земли увеличилась с доиндустриальной эпохи (примерно с 1750 года) на 0,7 ? С.


См.. также

Джерела


Примечания


код для вставки
Данный текст может содержать ошибки.

скачать

© Надо Знать
написать нам