Klimato kaita praeitis ir dabartis. Kai kurių veiksnių įtaka klimato kaitai. Šiltnamio efektas. Klimato kaitos pasekmės. Kioto protokolas
11.1. Klimato kaita praeitis ir dabartis
Klimatas – tai ilgalaikis oro režimas, nulemtas vietovės geografinės platumos, aukščio virš jūros lygio, vietovės atokumo nuo vandenyno, sausumos reljefo ir kitų veiksnių.
1935 m. Varšuvoje vykusiame meteorologų kongrese buvo nurodyta klimato vertėmis imti tas vertes, kurios buvo vidutinės per pastaruosius trisdešimt metų. Todėl 1935 m. standartiniu klimatu buvo imtasi 1901–1930 m. vidutinės mėnesio ar vidutinės metinės temperatūros ar kritulių. Dabar laikomi 1971–2000 m.
Klimato sistema yra sudėtingiausia fizinė sistema planetoje. Ji apima visas judrias Žemės geosferas, t.y. atmosferą, hidrosferą, litosferą, biosferą, kartu su žmogumi ir visa jo gana didelio masto antropogenine veikla.
Planetos klimatą lemia jos masė, atstumas nuo Saulės ir atmosferos sudėtis. Žemės atmosferą sudaro 78% azoto ir 21% deguonies. Likęs 1% yra vandens garai, CO 2 (0,03–0,04%), ozonas, metanas, azoto oksidas ir kt. Jie sulaiko dalį šilumos, kurią skleidžia Saulės įkaitintas žemės paviršius, ir taip veikia kaip antklodė, sulaiko Žemės paviršiaus temperatūra yra maždaug 30 °C aukštesnė nei būtų, jei atmosferą sudarytų tik deguonis ir azotas. Ši natūrali temperatūros valdymo sistema Žemėje vadinama natūralus šiltnamio efektas. Tačiau pastaruoju metu antropogeninė veikla didina pagrindinių šiltnamio efektą sukeliančių dujų kiekį, o tai keičia atmosferos gebėjimą absorbuoti energiją. Tankesnė šiltnamio efektą sukeliančių dujų antklodė pažeidžia pusiausvyrą tarp gaunamos ir išeinančios energijos. Dėl to planeta yra sustiprintas šiltnamio efektas su itin nepalankiomis pasekmėmis.
Maždaug trys ketvirtadaliai atmosferos CO 2 koncentracijos padidėjimo 1990 m. iš iškastinio kuro deginimo, o likusi dalis – dėl žemės paskirties keitimo, įskaitant miškų naikinimą (įskaitant žemės ūkį, miestų plėtrą, kelius ir kt.).
Anksčiau Žemės klimatas keitėsi ne kartą. Žemės plutos nuosėdų nuosėdų tyrimai, atmosferos oro sudėties nustatymas iš mikroskopinių oro burbuliukų, patekusių į ledyninį ledą, rodo, kad per šimtus milijonų metų praeities geologinėse epochose mūsų planetos klimatas labai skyrėsi nuo dabartinio. Vos prieš 10 000 metų Šiaurės Europa ir didžioji Šiaurės Amerikos dalis buvo padengta ledu. Tuo metu virš Europos gulėjo ledo sluoksnis, kuriame buvo maždaug toks pat ledo tūris kaip ir dabartinėje Antarktidoje. Virš Maskvos didžiausias ledo storis siekė 300–400 m, o geležies lakšto centras buvo virš Skandinavijos. Antroji tokia Antarktida buvo virš Šiaurės Amerikos. Šie ledo sluoksniai nusodino tokį didžiulį vandens kiekį, kad Pasaulio vandenyno lygis buvo 120 m žemesnis nei šiandien. Tai reiškia, kad visi žemynai, išskyrus Antarktidą, buvo sujungti vienas su kitu sausumos tiltais ir tai buvo tiesioginė Australijos ir Amerikos įsikūrimo priežastis. Dabar tikrai įrodyta, kad Amerikos įsikūrimas įvyko per vadinamąjį Beringo tiltą.
Šiuolaikiniai klimatologai mano, kad Beringo sąsiauris kontroliuoja ledynmečių pradžią ir atsitraukimą. Tai atsitinka tokiu būdu. Dėl kai kurių kol kas neaiškių priežasčių – greičiausiai dėl Saulės aktyvumo sumažėjimo – temperatūra planetoje mažėja, užšąla dalis vandenyno vandens. Sumažėjus skysto vandens kiekiui Pasaulio vandenyne, sąsiauris atsiskleidžia ir virsta Beringo sąsmauka, kuri neleidžia Ramiojo vandenyno vandenims tekėti į Arktį. Kartu krenta Arkties vandenų lygis, kurį iš karto pasipildo šiltesnis vanduo iš Atlanto vandenyno – tirpsta Arkties ledas, o sąsmauka vėl tampa sąsiauriu. Ledynmetis baigiasi. Ciklai „uždaryti-atviri“ sąsiaurį tęsiasi daugelį tūkstančių metų.
Žemei išsivaduojant iš žemyninių skydų, prasidėjo gana ilgas laikotarpis, per kurį temperatūra buvo žymiai aukštesnė nei dabartinė: 1–1,5 ºC. Šis laikotarpis vadinamas holoceno klimato optimaliu. Dar prieš pasirodant mokslui, tas pats laikotarpis daugelio kartų atmintyje buvo įspaustas kaip „aukso“ amžius, paimtas iš žmonių už jų nuodėmes. Bet kurių pasaulio žmonių epuose, bet kurioje pasaulio kultūroje yra „aukso“ amžiaus idėja. Tai itin palankių gamtos ir klimato sąlygų amžius, būtent toks ir buvo prieš žmonijos civilizacijos atsiradimą, tas pats klimatas, kuris planetoje dominavo apie 4 tūkstančius metų (prieš 9000–5000 metų).
Kiti išskirtiniai klimato įvykiai yra vadinamasis romėnų laikų atšilimas, tada vėl reikšmingas Didžiosios tautų kraustymosi eros atšalimas ir toliau (iš to, kas daugiau ar mažiau žinoma) – tai viršūnė tų laikų sandūroje. II ir II tūkstantmetis, vadinamasis viduramžių klimato optimalumas. Jis išgarsėjo visų pirma dėl to, kad tuo metu Grenlandijoje buvo normanų gyvenvietė.
Šiaurės pusrutulio temperatūrų dinamika holocene (nukrypstant nuo normos 1951–1980 m.) parodyta 3 pav. 21.Kaip matote iš paveikslėlio , visi temperatūros pokyčiai susitelkę gana siaurame diapazone – 6 °C – dviejų Žemės būsenų (ledynmečio ir tarpledynmečio) pasaulinės temperatūros skirtumas. Taip yra dėl planetos klimato sistemos darbo.
Ryžiai. 21 pav. Šiaurės pusrutulio temperatūros dinamika holoceno laikotarpiu (nukrypimais nuo normos 1951–1980 m.) (pagal V. Klimenko, 2010)
Tačiau planetos klimatas sparčiai keičiasi. JT Tarpvyriausybinės klimato kaitos komisijos (IPCC) duomenimis, 1906–2005 metais vidutinė Žemės temperatūra pakilo 0,74 laipsnio Celsijaus. IPCC taip pat įsitikinusi, kad šis augimas tęsis ir ateityje. Nuo paskutinių dvidešimtojo amžiaus dvidešimties metų. septyniolika buvo šilčiausi meteorologinių stebėjimų istorijoje (pradedant nuo XVII a. vidurio), o 1995-ieji buvo 0,75 °C šiltesni už praėjusio amžiaus pabaigos klimato normą. Atšilimo realumą šiuo metu patvirtina Žemės poliarinių kepurių būklės stebėjimai. Visų pirma amerikiečių mokslininkai pastebi, kad per pastaruosius 40 metų ištirpo daugiau nei 40 000 km3 poliarinio ledo. Yra ir kitų klimato atšilimo įrodymų. Pavyzdžiui, grupė Švedijos klimatologų ir okeanologų išanalizavo 1978–1995 metų laikotarpio palydovinius duomenis, kurie leidžia nustatyti jūros ledo būklę Arktyje. Nustatyta, kad bėgant metams Arkties vandenyne plūduriuojančio ledo plotas sumažėjo maždaug 610 tūkst. km2. Šiaurės pusrutulio vidutinių ir aukštųjų platumų ežeruose ir upėse užšalimo laikas per pastarąjį šimtmetį sutrumpėjo 1–2 savaitėmis. Taigi Baikalo ežeras užšąla po 11 dienų ir iš ledo išlaisvinamas penkiomis dienomis anksčiau nei prieš 100 metų.
Vidutiniškai Rusijoje per 100 metų (1901–2000 m.) atšilo 0,9 °C. Per pastaruosius 50 metų atšilimo tempas išaugo iki 2,7°C/100 metų, o po 1970 metų atšilimo tendencija jau siekė 4°C/100 metų. Sibire atšilimas vyksta sparčiau. Tik per pastaruosius 100 metų 70% pakrančių atsitraukė į gelmes, o Pasaulio vandenyno lygis pakilo vidutiniškai 10–20 cm.Šylant klimatui didėja taifūnų skaičius ir naikinamoji galia. Laikotarpiu nuo 1920 iki 1970 metų pasaulyje buvo užfiksuojama apie 40 uraganų per metus. Tačiau maždaug nuo devintojo dešimtmečio vidurio. uraganų skaičius padvigubėjo.
Prognozės, kaip pasikeis mūsų klimatas, dažnai prieštarauja viena kitai. Kas mūsų laukia: globalinis atšilimas ar naujas ledynmetis? Tyrėjai iš teigia, kad abu, tik skirtingu mastu ir skirtingu laiku.
„Šiuolaikinis klimatas ir gamtinė aplinka galutinai susiformavo kvartero periode – Žemės geologinės istorijos tarpsnyje, prasidėjusiame prieš 2,58 mln. metų ir besitęsiančiame iki šiol. Šiam laikotarpiui būdinga ledyninių ir tarpledyninių epochų kaita. Tam tikrais jo etapais įvyko galingi apledėjimai. Dabar gyvename šiltoje tarpledyninėje epochoje, kuri vadinama holocenu“, – sako Vladimiras Zykinas, Kainozojaus geologijos, paleoklimatologijos ir mineraloginių klimato rodiklių laboratorijos vadovas, IGM SB RAS, gydytojas. geologijos ir mineralogijos mokslų daktaras, NSU profesorius.
Kai pasirodė pirmieji daugiau ar mažiau patikimi duomenys apie kvartero klimatą, buvo manoma, kad tarpledyninės epochos tęsiasi tik dešimt tūkstančių metų. Holoceno epocha, kurioje gyvename, prasidėjo maždaug prieš dešimt tūkstančių metų, todėl daugelis tyrinėtojų praėjusio šimtmečio pabaigoje pradėjo kalbėti apie visuotinio apledėjimo artėjimą.
Tačiau jų išvados buvo skubotos. Faktas yra tas, kad pagrindinių ledyninių ir tarpledyninių epochų kaita paaiškinama orbitų teorija, kurią praėjusio amžiaus 2 dešimtmetyje sukūrė serbų tyrinėtojas Milutinas Milankovičius. Anot jos, šie procesai yra susiję su Žemės orbitos pasikeitimu judant aplink Saulę. Mokslininkas apskaičiavo orbitos elementų pokyčius ir sudarė apytikslį „ledyno grafiką“ kvartero laikotarpiu. Milankovičiaus pasekėjai apskaičiavo, kad holoceno trukmė turėtų būti apie 40 tūkstančių metų. Tai yra, dar 30 tūkstančių metų žmonija gali ramiai miegoti.
Tačiau darbo autoriai nėra tikri, kad dėl šių pokyčių kalti tik žmonės. Faktas yra tas, kad reikšmingi CO 2 kiekio pokyčiai atmosferoje buvo pastebėti ir tais laikais, kai Žemėje neegzistavo ne tik antropogeninis poveikis, bet ir žmonės. Be to, pagal lyginamuosius grafikus, temperatūros padidėjimas 800 metų lenkia anglies dioksido koncentracijos padidėjimą.
CO 2 padidėjimas, matyt, yra susijęs su vandens temperatūros padidėjimu Pasaulio vandenyne, dėl kurio iš vandens išsiskiria anglies dioksidas, o iš dugno nuosėdų – metanas. Tai yra, matyt, kalbame apie natūralias priežastis. Todėl specialistai ragina atidžiau išstudijuoti šią kryptį ir „nesupaprastinti“ požiūrio į vykstančių globalių pokyčių supratimą, dėl jų kaltinant tik žmones.
„Žmonijos požiūrį į klimato kaitos problemas gerai atspindi Pieterio Brueghelio vyresniojo paveikslas „Aklas“, kuriame šeši aklieji vaikšto palei skardį“, – apibendrina profesorius Zykinas.
Dabar pažiūrėkime, ką žinome apie klimato kaitą dabartyje ir palyginti netolimoje praeityje. Pradėkime nuo instrumentinių stebėjimų rezultatų. Pastarųjų 100 metų oro temperatūros duomenys buvo pateikti kaip kreivių vidurkis per visą šiaurinį pusrutulį vidutinio klimato zonos platumos (1 pav., a). Kas paaiškėjo?
Metai iš metų yra stiprūs kelių laipsnių temperatūros svyravimai. Dėl šių temperatūrų ir ypač kritulių svyravimų daugelyje sričių yra beveik kas dveji metai
cikliškumas. Šis cikliškumas aiškinamas kaip metinių sezoninių svyravimų periodų padvigubėjimo efektas. Tačiau dvejų metų ciklas trunka tik 5-7 metus. Tada būna lūžis – du kartus iš eilės to paties ženklo anomalijos, po kurių cikliškumas vėl atstatomas 5-7 metams. Šis cikliškumas ryškiausiai pasireiškia cirkuliacijos krypties pasikeitimu apatiniame stratosferos sluoksnyje pusiaujo juostoje – iš vakarų į rytus ir atvirkščiai. Todėl ciklų fazės dar vadinamos „vakarine“ ir „rytine“, nors priėmus hipotezę apie rezonansą su sezoniniais svyravimais, teisingiau būtų kalbėti apie „žiemos“ ir „vasaros“ fazes ir tikėtis cirkuliacijos. perėjimas atitinkamais metais į žiemą arba vasarą.
Kartu su stipriais tarpmečiais pokyčiais tarp klimato epochų yra ir mažesnių, bet stabilių pokyčių, maždaug 30 metų. Jų amplitudė yra laipsnio dalys, bet mes kalbame apie dešimtmečių vidurkius dešimčių milijonų kvadratinių kilometrų plote. 1960–1980 metais vidutinio klimato zonoje ir, matyt, visoje Žemėje įvyko nedidelis atvėsimas, palyginti su ankstesniais 1930–1950 metų dešimtmečiais. Tačiau temperatūra šiuolaikiniame pasaulyje yra vidutiniškai 0,5 ° aukštesnė nei XX amžiaus pradžioje. Palyginti su ankstesniais dešimtmečiais, oro sąlygų kintamumas labai išaugo.
Tai, kaip parodė sovietų klimatologas profesorius B. L. Dzerdzeevskis, atspindi atmosferos cirkuliacijos tipo pokyčius. Jei slėgio lauko perturbacijos - ciklonai ir anticiklonai - juda išilgai platumos, o oro masės juda kartu su jais, tada kalbame apie zoninę cirkuliacijos formą. Jei atmosferos frontų platumos juosta nutrūksta, o ciklonai ir oro masės juda dienovidiniu tarp platumų, tuomet reikėtų kalbėti apie dienovidinį cirkuliacijos formą. Padidėjusi dienovidinė cirkuliacija sukelia dažną šiaurės ir pietų intruziją ir padidina oro kintamumą. Ant pav. 1b parodytas zoninės ir dienovidinės cirkuliacijos dažnis. Palyginus su temperatūros kreive (žr. 1 pav., a) matyti, kad vidutinio klimato platumose vidutiniškai per metus zoninę cirkuliaciją lydėjo atšilimas, o dienovidinį – atšalimas. Pastebima ir tai, kad šimtmečio pradžioje ir pastaraisiais dešimtmečiais dienovidinis cirkuliacija kartojosi dažniau, o amžiaus viduryje – rečiau nei šimtmečio vidurkis.
Toks orų permainų padidėjimas (padidėjęs anomalijų dažnis) šiuolaikinėje eroje nėra išimtis. Skirtingų meteorologinių duomenų analizė leidžia daryti prielaidą apie dideles praeities anomalijas. Prisiminkite „Eugenijų Oneginą“: „Sniegas iškrito tik sausio mėnesį, trečią... (t. y. penkioliktą pagal naująjį stilių) naktį“. Ir tai atsitiko kažkur Tverėje.
Pažvelkime giliau į praeitį. Informacija apie oro reiškinius yra istoriniuose dokumentuose. Metraštininkai praneša apie sausras, potvynius, šalnas, duonos apgyvendinimą nuo lietaus. Maskvoje jau nuo 1650 m. Maskvos Kremliaus Slaptųjų reikalų ordino sargybiniai lankininkai orų reiškinius registravo pagal taškų sistemą („šaltis nėra didelis“, „šaltis“, „šaltis“, „didelis šaltis“). , „šaltis yra nepaprastai smarkus“). Tokių įrašų žinoma 2000. Išsaugota 7000 Petro Didžiojo laikų kelionių žurnalų, kuriuose taip pat yra įrašų apie orą. SSRS mokslų akademijos Geografijos instituto narys M.E.Ljachovas pamėgino kronikas interpretuoti kiekybiškai. Jis susiejo skirtumą tarp šalto ir šilto anomalijų numatomam laikotarpiui su vidutine temperatūra ir kritulių kiekiu ir, naudodamas anomalijų skirtumą, atkūrė šiuos vidutinius kritulių kiekius ir temperatūrą pagal sezoną Centrinėje Rusijoje ir Kijeve nuo 1200 m. pr. Kr. iki 1200 m.
Kitas pavyzdys. Japonijoje vyšnių žydėjimo datos buvo žinomos pastaruosius 1100 metų. Metų svyravimus jie patyrė per dešimtis dienų, bet ir vidutiniškai, pavyzdžiui, XI!-XIV a. vyšnia pražydo 6 dienomis vėliau nei IX-X a. Atšilimas IX-X a. apėmė visą šiaurės pusrutulį. Yra žinomi istoriniai duomenys apie ledo sumažėjimą Šiaurės Atlante šiuo metu (Eriko Raudonojo ir jo sūnaus kelionės į Ameriką), žemės ūkio perkėlimą į šiaurę iki Grenlandijos. Ledo danga sumažėjo ir XVI amžiuje, kai Vakarų Europos keliautojai prasiskverbė į Vakarų Sibiro kraštutinę šiaurę ir čia įkūrė turtingą Mangazėjos miestą. XX amžiaus viduryje įvyko naujas ledo dangos sumažėjimas, sudarydamas palankias sąlygas Šiaurės jūros kelio plėtrai. Ir atvirkščiai, padidėjo ledo danga, o žemdirbystė Europoje traukėsi į pietus šaltomis XIII–XIV ir XVII–XIX amžiaus epochomis. Šiltame XVI a. Maskvai duona buvo tiekiama iš Vologdos srities, o ne iš Volgos ir Černozemo sričių, kaip vėliau. XII amžiuje. Angliški vynai buvo žinomi, vyndarystė išplito į Šiaurės Vokietiją. Tada jos šiaurinė siena smarkiai atsitraukė. Tačiau, pavyzdžiui, Saksonijoje ji suklestėjo XVI a. ir vėl pasirodo XX amžiuje, t.y., atšilimo amžiuje. Tokių istorinių pavyzdžių sąrašą galima tęsti dar ilgai.
Apie daugelį klimato svyravimų sukeltų gamtos pokyčių galime spręsti ne iš istorinių dokumentų, o iš pačios gamtos paliktų „rekordų“. Aukštai kalnuose ir poliarinėse šalyse išlieka ledynai – ledo sankaupos nuo ten iškritusio sniego, kuris nespėja ištirpti per trumpą vasarą. Instrumentinio laikotarpio stebėjimai rodo, kad ledynų „liežuvių“ svyravimai yra susiję su atmosferos cirkuliacijos tipų ir vidutinės oro temperatūros pokyčiais (1 pav., c). Iš tiesų, XX amžiaus pradžios šaltuoju laikotarpiu Alpėse besivystančių ledynų dalis, atšilus šimtmečio viduryje, buvo nereikšminga, o pastaraisiais dešimtmečiais vėl išaugo.
Tai reiškia, kad pagal duomenis apie ledynų progresą praeityje galime spręsti apie ankstesnes klimato sąlygas. Ledynų – morenų – pėdsakai kartais gali būti datuojami juose esančių ar jais padengtų medžių kamienų radioaktyviuoju amžiumi, durpių ar kitų organinių medžiagų liekanomis (metodas – išmatuoti santykinę anglies radioaktyviojo izotopo 14 koncentraciją C organinių medžiagų mėginiuose.Gyvūnai ir augalai, kurių dalys pateikiamos mėginiuose, per gyvenimą iš atmosferos pasisavino 14 C, o po mirties, sustabdę anglies apykaitą su aplinka, palaipsniui ją praranda dėl irimo. radioaktyviosios anglies pusinės eliminacijos laikas yra 5570 + 30 metų, todėl šis metodas taikomas telkiniams, kurių amžius yra nuo 500 iki 40 tūkstančių metų). Papildomi duomenys apie per pastaruosius 700–1500 metų susiformavusių morenų amžių gaunami iš kai kurių kerpių rūšių, šimtmečius augančių ant akmenų, „dėmių“ (talių) skersmens. Morenos, esančios toli nuo dabartinių ledynų, yra daugiau nei dešimties tūkstančių metų senumo, todėl priklauso ledynmečiui, o arčiausiai ledynų esančios morenos – XVII–XX, XIII ir I–XI a. (bet labai retai tarpinės datos). Akivaizdu, kad būtent šiais laikotarpiais krito ledynų atsiradimo etapai, todėl jie buvo šalti ir (arba) gausūs sniego.
Neįmanoma vienareikšmiškai atskirti atšalimo ar padidėjusio kritulių kiekio indėlio į ledynų vystymąsi remiantis vien jų stebėjimais. Tačiau yra dar vienas klimato kaitos požymis – medžių žiedų plotis, tankis, izotopinė sudėtis. Visos šios charakteristikos priklauso nuo klimato sąlygų, žmogaus amžiaus, sveikatos, vietinių mitybos sąlygų, medžio apšvietimo ir kt. Klimato indėlis išsiskiria tuo, kad suvidurkinami duomenys apie daugelį medžių arba atskirų milžiniškų medžių, kurie išliko dėl optimalių vietos sąlygų.
Būdingų skirtingų medžių žiedų pločio ar tankio anomalijų derinys leidžia sudaryti tipines „dendrochronologines“ skales per tūkstančius metų. Jų klimato aiškinimo klausimas yra sudėtingas. Be ledynų augimo, medžių augimą gali paveikti svyravimai ir karštis bei drėgmė. Tačiau apskritai medžiai, augantys jo trūkumo sąlygomis, ty prie poliarinės ar viršutinės (kalnuose) miško ribos, yra jautresni karščiui. Jo trūkumo sąlygomis augantys medžiai jautrūs drėgmei – Eurazijoje pietinėje, stepinėje miško paribyje.
Galiausiai, ežerų ir durpynų nuosėdose išlikusių augalų liekanų (sėklų, žiedadulkių ir kt.) sudėtis yra informacijos apie praeities klimato sąlygas šaltinis. Drėgmę ir sausumą mėgstančių, šilumą mėgstančių ir atsparių šalčiui augalų proporcijų svyravimai rodo atitinkamus klimato pokyčius. Augalų rūšių rinkinių, nulemtų senoviniuose telkiniuose surinktų žiedadulkių sudėties, panašumas į šiuolaikinę kitų vietovių augmeniją, rodo praeities klimato panašumą su šiuolaikiniu klimatu, kuriame tokie augalai dabar gyvena. Apie kritulių kiekį praeityje sprendžiama ir pagal durpių skilimo laipsnį giliuose jos sluoksniuose.
Visi čia išvardyti klimato atkūrimo būdai, paimti atskirai, nėra pakankamai patikimi. Bet jei taikant kelis metodus gaunami nuoseklūs rezultatai, toks patikimumas labai padidėja. SSRS Europos teritorijos šiaurinės pusės žiedadulkių sudėties pokyčių kreivės, medžių žiedų plotis, nuorodų į klimato anomalijas metraščiuose skaičius ir ledo izotopinė sudėtis SSRS Europos teritorijos šiaurinėje pusėje per pastarąjį tūkstantmetį, didelių klimato pokyčių įrodymus. Tūkstantmečio pradžia pasižymėjo stipresniu nei mūsų amžiuje atšilimu, vėliau XII-XV a. sekė atšalimas, XVI a. naujas atšilimas, panašus į šiuolaikinį, XVII–XIX a. - naujas šaltukas, kai paplito čiuožimas dabar retai užšąlančiais Olandijos kanalais, o 20 a. - naujas atšilimas.XIII epocha - XIX a. dažnai vadinamas „mažuoju ledynmečiu“, nors iš tikrųjų buvo du šaltieji periodai, kuriuos skyrė šiltas XVI a.
Remiantis pastarojo tūkstantmečio klimato kaitos analize, galime daryti prielaidą, kad atšilimas XX a. ateina į pabaigą. Tai nėra išskirtinė ir todėl negali būti siejama su industrializacijos augimu. Pasaulietiniai klimato svyravimai 1000 metų buvo apie 1,5-2,0°C, o tai atitinka natūralių zonų ribų ir ūkininkavimo sąlygų svyravimus 200-300 km platumos arba 250-300 m aukštyje kalnuose. Mūsų eros pradžioje, šaltuoju laikotarpiu, Libija buvo senovės Romos duonos krepšelis.
Taigi pasaulietiniai klimato svyravimai praeityje vykdavo taip pat, kaip ir mūsų laikais, ir jie turėjo įtakos ne tik ekonomikai, bet ir istorijos eigai.
Per visą tūkstantmetį nebuvo rasta aiškios klimato kaitos tendencijos, kuri svyravo apie tam tikrą vidurkį, o tai rodo sąlygų sausumoje pastovumą per tą laiką. Prisiminkite, kad vėjai Viduržemio jūroje nepasikeitė nuo Odisėjo kelionės, tai yra, 3000 metų. Miškų arimas vyko gana toli ir prieš 1000 metų, ką galima spręsti, pavyzdžiui, iš didelio vėlyvųjų „Djakovcų“ žemės ūkio pasėlių tankumo Maskvos vietoje prieš 1500 ar daugiau metų (Dyakovtsy yra kultūra, kurią identifikavo kasinėjimai prie Djakovo kaimo Maskvoje netoli Kolomenskoje) . Galiausiai, per pastarąjį tūkstantmetį nebuvo pastebėta jokių reguliarių klimato svyravimų. Šie svyravimai atspindi atsitiktines stacionaraus proceso anomalijas, o jų energija didėja su periodu, panašiai kaip molekulių virpesių amplitudė Brauno judėjime.
Tačiau, kaip jau minėjome, sprendžiant iš geologinių duomenų, klimatas nejuda amžinai. Jei dėl klimato svyravimų dėl grįžtamojo ryšio pasikeičia jį įtakojantys veiksniai, pavyzdžiui, plečiasi apsnigtos teritorijos ir lygumoje atsiranda ledo sluoksnių, sutrinka klimato stacionarumas, jis patenka į nestabili būsena, kupina klimato katastrofų, ty perėjimas iš vienos stabilios stacionarios būsenos į kitą. Tokią pat nestabilią būseną gali sukelti ir staigus išorinis įsikišimas – astronominė katastrofa ar branduolinis karas.
Žmonijai labai svarbių klimato svyravimų atsitiktinumas labai apsunkina jų prognozavimą tam tikra data ir intervalu. Tokia prognozė taps įmanoma tik remiantis pakankamai išsamiu klimato sistemos modeliavimu, anot ekspertų, tik po maždaug 50 metų, nors tokį modeliavimą, atsižvelgiant į atskirus veiksnius, bandoma atlikti jau dabar. Kita vertus, atsitiktinis svyravimų pobūdis leidžia daryti tikimybinę prognozę – tam tikrų klimato anomalijų tikimybės įvertinimą remiantis ištirta istorija. Tokios prognozės įdiegimas į šalies ūkio planavimo praktiką, kaip tai jau buvo daroma su tikimybine upių tėkmės prognoze, yra artimiausios ateities reikalas.
Tikimybinės prognozės ribas nustato klimatą ir jo pokyčius formuojančių veiksnių nekintamumo prielaida. Atsižvelgimas į fizinius klimato pagrindus ir jų pokyčius gali radikaliai paveikti tikimybinę prognozę.
Įvadas
Klimato kaitos problema patraukė daugelio tyrinėtojų dėmesį, kurių darbas daugiausia buvo skirtas duomenų apie skirtingų epochų klimato sąlygas rinkimui ir tyrimui. Šios krypties tyrimuose yra daug medžiagos apie praeities klimatą.
Tiriant klimato kaitos priežastis gauta mažiau rezultatų, nors šios priežastys jau seniai domina šioje srityje dirbančius specialistus. Dėl tikslios klimato teorijos trūkumo ir tam reikalingos specialios stebėjimo medžiagos trūko didelių iki šiol neįveiktų klimato kaitos priežasčių išaiškinimo sunkumų. Dabar nėra visuotinai priimtos nuomonės apie klimato kaitos ir svyravimų priežastis tiek šiuolaikinėje epochoje, tiek geologinėje praeityje.
Tuo tarpu klimato kaitos mechanizmo klausimas šiuo metu įgyja didelę praktinę reikšmę, kurios jis neturėjo iki šiol. Nustatyta, kad žmogaus ūkinė veikla ėmė daryti įtaką pasaulio klimato sąlygoms ir ši įtaka sparčiai didėja. Todėl būtina sukurti klimato kaitos prognozavimo metodus, kad būtų išvengta žmogui pavojingo gamtinių sąlygų blogėjimo.
Akivaizdu, kad tokių prognozių negalima pagrįsti vien empiriniais duomenimis apie klimato pokyčius praeityje. Šios medžiagos gali būti naudojamos būsimoms klimato sąlygoms įvertinti ekstrapoliuojant iš šiuo metu stebimų klimato pokyčių. Tačiau šis prognozavimo metodas tinka tik labai ribotais laiko intervalais dėl klimatą veikiančių veiksnių nestabilumo.
Norint sukurti patikimą ateities klimato prognozavimo metodą didėjančios žmogaus ūkinės veiklos įtakos atmosferos procesams kontekste, būtina pasitelkti fizikinę klimato kaitos teoriją. Tuo tarpu turimi skaitiniai meteorologinio režimo modeliai yra apytiksliai, o jų pagrindimas turi reikšmingų apribojimų.
Akivaizdu, kad empiriniai duomenys apie klimato kaitą yra labai svarbūs tiek kuriant, tiek tikrinant apytiksles klimato kaitos teorijas. Panaši situacija susiklosto tiriant poveikio pasekmes pasaulio klimatui, kurių įgyvendinimas, matyt, yra įmanomas artimiausiu metu.
Klimatas
Klimatas – [gr. klima (žemės paviršiaus polinkis į saulės spindulius)], statistinis ilgalaikis oro režimas, vienas iš pagrindinių tam tikros vietovės geografinių ypatybių. Pagrindinius klimato ypatumus lemia saulės spinduliuotės antplūdis, oro masių cirkuliacija ir požeminio paviršiaus pobūdis. Iš geografinių veiksnių, turinčių įtakos konkretaus regiono klimatui, svarbiausi yra: vietovės platuma ir aukštis, jos artumas prie jūros pakrantės, orografijos ir augmenijos ypatumai, sniego ir ledo buvimas, sniego ir ledo laipsnis. atmosferos tarša. Šie veiksniai apsunkina klimato platumos zoniškumą ir prisideda prie jo vietinių pokyčių formavimosi. „Klimato“ sąvoka yra daug sudėtingesnė nei oro apibrėžimas. Juk orą visą laiką galima tiesiogiai matyti ir jausti, jį iš karto galima nusakyti žodžiais ar meteorologinių stebėjimų skaičiais. Norėdami susidaryti net apytikslį vaizdą apie vietovės klimatą, turite joje gyventi bent keletą metų. Žinoma, nebūtina ten vykti, iš šios vietovės meteorologijos stoties galite paimti daugelio metų stebėjimų duomenis. Tačiau tokia medžiaga yra daug, daug tūkstančių skirtingų skaičių. Kaip suprasti šią skaičių gausą, kaip tarp jų rasti tuos, kurie atspindi tam tikros vietovės klimato ypatybes? Senovės graikai manė, kad klimatas priklauso tik nuo į Žemę krentančių saulės spindulių nuolydžio. Graikų kalba žodis „klimatas“ reiškia šlaitą. Graikai žinojo, kad kuo aukščiau saulė virš horizonto, tuo statesni saulės spinduliai krenta į žemės paviršių, tuo ji turėtų būti šiltesnė. Plaukdami į šiaurę graikai atsidūrė šaltesnio klimato vietose. Jie pamatė, kad čia saulė vidurdienį buvo žemiau nei tuo pačiu metų laiku Graikijoje. O karštame Egipte, priešingai, jis pakyla aukščiau. Dabar žinome, kad atmosfera į žemės paviršių perduoda vidutiniškai tris ketvirtadalius saulės spindulių šilumos ir išlaiko tik ketvirtadalį. Todėl iš pradžių žemės paviršius įkaista nuo saulės spindulių, o tik tada nuo jo pradeda kaisti oras. Kai saulė yra aukštai virš horizonto, žemės paviršiaus plotas gauna šešis spindulius; kai žemesnė, tada tik keturi spinduliai ir šeši. Taigi graikai buvo teisūs, kad karštis ir šaltis priklauso nuo saulės aukščio virš horizonto. Tai lemia klimato skirtumą tarp amžinai karštų atogrąžų šalių, kur saulė ištisus metus pakyla aukštai vidurdienį ir du kartus ar kartą per metus yra tiesiai virš galvos, ir ledinių Arkties ir Antarkties dykumų, kur saulė kelis mėnesius šviečia. visai nepasirodo. Tačiau ne toje pačioje geografinėje platumoje, net esant vienam šilumos laipsniui, klimatas gali labai smarkiai skirtis vienas nuo kito. Pavyzdžiui, Islandijoje sausio mėnesį vidutinė oro temperatūra siekia beveik 0°, o toje pačioje platumoje Jakutijoje – žemiau -48°. Kitomis savybėmis (krituliai, debesuotumas ir kt.) tos pačios platumos klimatas gali skirtis net labiau nei pusiaujo ir poliarinių šalių klimatas. Šie klimato skirtumai priklauso nuo žemės paviršiaus, kuris priima saulės spindulius, savybių. Baltas sniegas atspindi beveik visus ant jo krintančius spindulius ir sugeria tik 0,1-0,2 dalies atnešamos šilumos, o juoda šlapia dirbama žemė, atvirkščiai, beveik nieko neatspindi. Dar svarbiau klimatui skiriasi vandens ir žemės šiluminė talpa, t.y. skiriasi jų gebėjimas kaupti šilumą. Dieną ir vasarą vanduo įšyla daug lėčiau nei žemė, ir pasirodo, kad jis šaltesnis už jį. Naktį ir žiemą vanduo atvėsta daug lėčiau nei žemė, todėl pasirodo esantis šiltesnis už jį. Be to, labai daug saulės šilumos išleidžiama vandens garavimui jūrose, ežeruose ir šlapioje žemėje. Dėl vėsinančio garavimo efekto drėkinamoje oazėje nėra taip karšta kaip aplinkinėje dykumoje. Tai reiškia, kad dvi zonos gali gauti lygiai tiek pat saulės šilumos, tačiau ją panaudoti skirtingai. Dėl šios priežasties žemės paviršiaus temperatūra net dviejose gretimose srityse gali skirtis daugeliu laipsnių. Smėlio paviršius dykumoje vasaros dieną įšyla iki 80 °, o gretimoje oazėje dirvožemio ir augalų temperatūra pasirodo keliomis dešimtimis laipsnių šaltesnė. Susilietus su dirvožemiu, augalijos danga ar vandens paviršiumi, oras arba įšyla, arba atvėsta, priklausomai nuo to, kas šilčiau – oras ar žemės paviršius. Kadangi saulės šilumą pirmiausia gauna žemės paviršius, ji daugiausia perduoda ją orui. Įkaitęs žemiausias oro sluoksnis greitai susimaišo su virš jo esančiu sluoksniu ir tokiu būdu šiluma iš žemės sklinda vis aukščiau į atmosferą. Tačiau taip būna ne visada. Pavyzdžiui, naktį žemės paviršius atvėsta greičiau nei oras, ir jis atiduoda jam savo šilumą: šilumos srautas nukreipiamas žemyn. O žiemą virš apsnigtų žemynų platybių mūsų vidutinio klimato platumose ir virš poliarinio ledo toks procesas vyksta nuolat. Žemės paviršius čia arba visai negauna saulės šilumos, arba jos gauna per mažai ir todėl nuolat ima šilumą iš oro. Jei oras būtų nejudantis ir nebūtų vėjo, skirtingos temperatūros oro masės ilsėtųsi ant kaimyninių skirtingai šildomų žemės paviršiaus dalių. Jų ribas galima atsekti iki atmosferos aukštumų. Tačiau oras nuolat juda, o jo srovės linkusios šiuos skirtumus sunaikinti. Įsivaizduokite, kad oras juda virš jūros, kurios vandens temperatūra yra 10°, o pakeliui pereina per šiltą salą, kurios paviršiaus temperatūra yra 20°. Virš jūros oro temperatūra yra tokia pati kaip vandens, bet kai tik srautas kerta pakrantę ir pradeda judėti į sausumą, žemiausio plono sluoksnio temperatūra pradeda kilti ir artėja prie vandens temperatūros. žemė. Vienodų temperatūrų ištisinės linijos – izotermos – rodo, kaip atmosferoje kaitinimas plinta vis aukščiau. Bet tada upelis pasiekia priešingą salos pakrantę, vėl įteka į jūrą ir pradeda vėsti – taip pat iš apačios į viršų. Ištisinės linijos brėžia šilto oro „dangtelį“, kuris yra pasvirusi ir pasislinkusi salos atžvilgiu. Ši šilto oro „kepurėlė“ primena formą, kurią dūmai įgauna pučiant stipriam vėjui. Tai, ką matome paveikslėlyje, kartojasi visur mažuose ir dideliuose skirtingai šildomuose plotuose. Kuo mažesnė kiekviena tokia sekcija, tuo žemesnis bus virš jos esančios atmosferos lygis, iki kurio oro srauto šildymas (arba vėsinimas) turės laiko pasklisti. Jei oro srovė iš jūros pereis į žemyną, padengtą sniegu ir judės per ją daug tūkstančių kilometrų, tada ji atvės kelis kilometrus aukštyn. Jei šalta ar šilta sritis tęsiasi šimtus kilometrų, tai jos įtaką atmosferai galima atsekti tik šimtus metrų aukštyn, o esant mažesniems dydžiams, aukštis dar mažesnis. Yra trys pagrindiniai klimato tipai – didelis, vidutinis ir mažas. Didelis klimatas susidaro veikiant tik geografinei platumai ir didžiausiems žemės paviršiaus plotams – žemynams, vandenynams. Būtent toks klimatas pavaizduotas pasaulio klimato žemėlapiuose. Didysis klimatas sklandžiai ir palaipsniui keičiasi dideliais atstumais, ne mažesniais nei tūkstančiais ar daugybe šimtų kilometrų.
Atskirų kelių dešimčių kilometrų ilgio ruožų (didelis ežeras, miškas, didelis miestas ir kt.) klimato ypatumai priskiriami prie vidutinio (vietinio) klimato, o mažesnių ruožų (kalvos, žemumos, pelkės, giraitės, t. ir tt) – mažam klimatui. Be tokio padalijimo būtų neįmanoma išsiaiškinti, kurie klimato skirtumai yra dideli, o kurie nedideli. Kartais sakoma, kad Maskvos jūros sukūrimas prie Maskvos kanalo pakeitė Maskvos klimatą. Tai netiesa. Maskvos jūros plotas tam per mažas. Skirtingas saulės šilumos antplūdis skirtingose platumose ir nevienodas šios žemės paviršiaus šilumos panaudojimas negali mums iki galo paaiškinti visų klimato ypatybių, jei neatsižvelgsime į atmosferos cirkuliacijos prigimties svarbą. Oro srovės visą laiką neša šilumą ir šaltį iš skirtingų Žemės rutulio regionų, drėgmę iš vandenynų į sausumą, o tai lemia ciklonų ir anticiklonų susidarymą. Nors atmosferos cirkuliacija nuolat kinta, o šiuos pokyčius jaučiame keičiant orams, vis dėlto skirtingų vietovių palyginimas rodo tam tikras pastovias lokalias cirkuliacijos savybes. Vietomis dažniau pūs šiaurinių, kitur – pietinių krypčių vėjai. Ciklonai turi savo mėgstamus judėjimo kelius, anticiklonai – savo, nors, žinoma, bet kurioje vietoje yra kokių nors vėjų, o ciklonus visur pakeičia anticiklonai. Lietus lyja ciklonuose.
Žmogus ir klimatas
Žmogaus įtaka klimatui pradėjo reikštis prieš kelis tūkstančius metų, susiję su žemės ūkio raida. Daugelyje vietovių buvo sunaikinta miško augmenija, siekiant įdirbti žemę, dėl ko prie žemės paviršiaus padidėjo vėjo greitis, šiek tiek pasikeitė apatinio oro sluoksnio temperatūros ir drėgmės režimas, taip pat pasikeitė dirvožemio režimas. drėgmė, garavimas ir upės nuotėkis. Santykinai sausose vietovėse miškų naikinimą dažnai lydi dulkių audrų pagausėjimas ir dirvožemio dangos sunaikinimas, o tai labai pakeičia gamtines sąlygas šiose vietose.
Tuo pačiu metu miškų naikinimas net didžiuliuose plotuose turi ribotą poveikį didelio masto meteorologiniams procesams. Sumažėjęs žemės paviršiaus šiurkštumas ir tam tikras garavimo pokytis nuo miškų išlaisvintose teritorijose šiek tiek keičia kritulių režimą, nors šis pokytis yra santykinai nedidelis, jei miškus pakeičia kitos rūšies augalija.
Didesnę įtaką krituliams gali turėti visiškas augalinės dangos sunaikinimas tam tikroje vietovėje, kuris praeityje ne kartą buvo įvykęs dėl žmogaus ūkinės veiklos. Tokie atvejai pasitaikydavo po miškų kirtimo kalnuotose vietovėse su menkai išvystyta dirvožemio danga. Esant tokioms sąlygoms, erozija greitai sunaikina miško nesaugomą dirvožemį, dėl to tolesnis išsivysčiusios augalinės dangos egzistavimas tampa neįmanomas. Panaši situacija susidaro ir kai kuriose sausųjų stepių vietose, kur neatnaujinama natūrali augalijos danga, sunaikinta dėl neriboto žemės ūkio gyvulių ganymo, todėl šios teritorijos virsta dykumomis.
Kadangi žemės paviršius be augmenijos yra stipriai kaitinamas saulės spinduliuotės, jame esančio oro santykinė drėgmė krenta, todėl padidėja kondensacijos lygis ir gali sumažėti kritulių kiekis. Tikriausiai būtent tuo galima paaiškinti natūralios augalijos neatsinaujinimo atvejus sausose vietose po to, kai ją sunaikino žmogus.
Kitas žmogaus veiklos įtakos klimatui būdas yra susijęs su dirbtinio drėkinimo naudojimu. Sausringuose regionuose drėkinimas buvo naudojamas daugelį tūkstantmečių, pradedant senovės civilizacijų eros, atsiradusios Nilo slėnyje ir tarp Tigro ir Eufrato upių.
Drėkinimo naudojimas dramatiškai keičia drėkinamų laukų mikroklimatą. Nežymiai padidėjus šilumos suvartojimui išgaruoti, mažėja žemės paviršiaus temperatūra, dėl to mažėja temperatūra ir padidėja santykinis apatinio oro sluoksnio drėgnumas. Tačiau toks meteorologinio režimo pokytis greitai nublanksta už drėkinamų laukų ribų, todėl drėkinimas lemia tik vietinio klimato pokyčius ir mažai veikia didelio masto meteorologinius procesus.
Kiti žmogaus veiklos tipai praeityje neturėjo pastebimos įtakos jokių plačių erdvių meteorologiniam režimui, todėl dar visai neseniai mūsų planetos klimato sąlygas lėmė daugiausia gamtos veiksniai. Ši padėtis ėmė keistis XX amžiaus viduryje dėl spartaus gyventojų skaičiaus augimo ir ypač dėl įsibėgėjančios technikos ir energetikos plėtros.
Šiuolaikinio žmogaus poveikis klimatui gali būti suskirstytas į dvi grupes, iš kurių pirmoje grupėje yra nukreiptas poveikis hidrometeorologiniam režimui, o antrasis – šalutiniai žmogaus ūkinės veiklos poveikiai.
Šiame darbe visų pirma siekiama išnagrinėti antrąją įtakų grupę, o ypač žmogaus įtaką anglies ciklui.
Praeities klimatas
Kvartero laikotarpis
Būdingas paskutiniojo (ketvirto) geologinio laikotarpio bruožas buvo didelis klimato sąlygų kintamumas, ypač vidutinio ir aukšto platumose. Šių laikų gamtinės sąlygos buvo ištirtos daug išsamiau nei ankstesniais laikotarpiais, tačiau, nepaisant daugybės puikių pasiekimų pleistoceno tyrime, nemažai svarbių šių laikų gamtos procesų dėsningumų vis dar nėra pakankamai žinomi. . Tai visų pirma apima aušinimo epochų, susijusių su ledo lakštų augimu sausumoje ir vandenynuose, datavimą. Atsižvelgiant į tai, neaiškus klausimas apie bendrą pleistoceno laikotarpį, kurio būdingas bruožas buvo didelių ledynų vystymasis.
Izotopų analizės metodai, apimantys radioaktyviosios anglies ir kalio-argono metodus, yra būtini absoliučios kvartero chronologijos raidai. Pirmasis iš šių metodų duoda daugiau ar mažiau patikimus rezultatus tik per pastaruosius 40-50 tūkstančių metų, tai yra, paskutiniam kvartero periodo etapui. Antrasis metodas taikomas daug ilgesniems laiko intervalams. Tačiau jo naudojimo rezultatų tikslumas yra pastebimai mažesnis nei radioaktyviosios anglies metodo.
Prieš pleistoceną vyko ilgas aušinimo procesas, ypač pastebimas vidutinio klimato ir didelėse platumose. Šis procesas paspartėjo paskutinėje tretinio periodo dalyje – pliocene, kai, matyt, šiaurės ir pietų pusrutulių poliarinėse zonose iškilo pirmieji ledo sluoksniai.
Iš paleografinių duomenų matyti, kad Antarktidoje ir Arktyje ledynų susidarymo laikas yra mažiausiai keli milijonai metų. Šių ledo sluoksnių plotas iš pradžių buvo palyginti mažas, tačiau pamažu atsirado tendencija, kad jie plisti į žemesnes platumas, o vėliau jų nebeliko. Sunku nustatyti sistemingų ledo lakštų ribų svyravimų pradžios laiką dėl daugelio priežasčių. Paprastai manoma, kad ledo ribos judėjimas prasidėjo maždaug prieš 700 tūkst.
Be to, prie aktyvaus didelių ledynų vystymosi eros dažnai pridedamas ilgesnis laikotarpis, eopleistocenas, dėl kurio pleistoceno trukmė pailgėja iki 1,8–2 mln.
Bendras apledėjimų skaičius, matyt, buvo gana didelis, nes praėjusiame amžiuje nustatytas pagrindines ledynų epochas, kaip paaiškėjo, sudarė daugybė šiltesnių ir šaltesnių laiko intervalų, o paskutinius intervalus galima laikyti savarankiškomis ledyninėmis epochomis.
Skirtingų ledynmečių apledėjimo mastai labai skyrėsi. Kartu verta atkreipti dėmesį į daugelio tyrinėtojų nuomonę, kad šie masteliai turėjo tendenciją didėti, tai yra, kad pleistoceno pabaigoje ledynas buvo didesnis nei pirmųjų kvartero ledynų.
Geriausiai ištirtas paskutinis apledėjimas, įvykęs prieš kelias dešimtis tūkstančių metų. Šiuo laikotarpiu klimato sausumas labai padidėjo.
Galbūt tai lėmė kitoks garavimo nuo vandenynų paviršiaus sumažėjimas dėl jūros ledo plitimo į žemesnes platumas. Dėl to sumažėjo drėgmės cirkuliacijos intensyvumas, kritulių kiekis sausumoje, o tam įtakos turėjo žemynų ploto padidėjimas dėl vandens ištraukimo iš vandenynų, sunaudoto per 2014 m. žemyninio ledo dangos susidarymas. Neabejotina, kad paskutinio apledėjimo eroje amžinojo įšalo zona labai išsiplėtė. Šis apledėjimas baigėsi prieš 10 - 15 tūkstančių metų, o tai paprastai laikoma pleistoceno pabaiga ir holoceno pradžia – epocha, kai žmogaus veikla pradėjo daryti įtaką gamtos sąlygoms.
Klimato kaitos priežastys
Savotiškos kvartero klimato sąlygos, matyt, atsirado dėl anglies dioksido kiekio atmosferoje ir dėl žemynų judėjimo bei jų lygio kilimo proceso, dėl kurio Šiaurės poliarinis vandenynas buvo iš dalies izoliuotas ir Antarkties žemyno išsidėstymas pietų pusrutulio poliarinėje zonoje.
Prieš kvarterą prasidėjo ilga klimato evoliucija dėl Žemės paviršiaus pokyčių padidėjusio šiluminio zonavimo kryptimi, kuri buvo išreikšta oro temperatūros mažėjimu vidutinėse ir didelėse platumose. Pliocene klimato sąlygas pradėjo veikti atmosferos anglies dvideginio koncentracijos mažėjimas, dėl kurio vidutinė pasaulio oro temperatūra sumažėjo 2–3 laipsniais (aukštose platumose 3–5 laipsniais). Po to atsirado poliariniai ledo sluoksniai, kurių vystymasis lėmė vidutinės pasaulinės temperatūros mažėjimą.
Matyt, lyginant su astronominių veiksnių pokyčiais, visos kitos priežastys kvartero klimato svyravimams turėjo mažesnę įtaką.
Ikikvarteras
Tolstant nuo savo laiko, mažėja informacijos apie praeities klimato sąlygas, didėja šios informacijos interpretavimo sunkumai. Patikimiausią informaciją apie tolimos praeities klimatą turime iš duomenų apie nuolatinį gyvų organizmų egzistavimą mūsų planetoje. Mažai tikėtina, kad jie egzistuoja už siauros temperatūros diapazono, nuo 0 iki 50 laipsnių C, o tai mūsų laikais riboja daugumos gyvūnų ir augalų aktyvų gyvenimą. Tuo remiantis galima manyti, kad Žemės paviršiaus, apatinio oro sluoksnio ir viršutinio vandens telkinių sluoksnio temperatūra neperžengė nurodytų ribų. Tikrieji vidutinės Žemės paviršiaus temperatūros svyravimai per ilgą laiką buvo mažesni už nurodytą temperatūros intervalą ir neviršijo kelių laipsnių per dešimtis milijonų metų.
Iš to galime daryti išvadą, kad tirti Žemės šiluminio režimo pokyčius praeityje naudojant empirinius duomenis yra sunku, nes temperatūros nustatymo paklaidos tiek izotopų sudėties analizės metodu, tiek kitais dabar žinomais metodais ne mažiau kaip keli laipsniai.
Kitas sunkumas tiriant praeities klimatą kyla dėl įvairių regionų padėties polių atžvilgiu dviprasmiškumo dėl žemynų judėjimo ir galimybės perkelti ašigalius.
Mezozojaus eros ir tretinio laikotarpio klimato sąlygos pasižymėjo dviem pagrindiniais modeliais:
Per tą laiką vidutinė oro temperatūra prie žemės paviršiaus buvo gerokai aukštesnė nei šiandien, ypač didelėse platumose. Atsižvelgiant į tai, oro temperatūrų skirtumas tarp pusiaujo ir ašigalių buvo daug mažesnis nei šiandien;
Didžiąją nagrinėjamo laiko dalį vyravo oro temperatūros mažėjimo tendencija, ypač didelėse platumose.
Šie modeliai paaiškinami anglies dioksido kiekio pokyčiais atmosferoje ir žemynų padėties pokyčiais. Didesnė anglies dioksido koncentracija lėmė vidutinės oro temperatūros padidėjimą apie 5 laipsniais, lyginant su šiuolaikinėmis sąlygomis. Žemas žemynų lygis padidino dienovidinio šilumos perdavimo vandenynuose intensyvumą, dėl to padidėjo oro temperatūra vidutinio ir aukšto platumose.
Žemynų lygio kilimas sumažino dienovidinio šilumos mainų vandenynuose intensyvumą ir lėmė nuolatinį temperatūros mažėjimą vidutinio ir aukšto platumose.
Esant bendram aukštam šiluminio režimo stabilumui mezozojaus ir tretinio periodo laikais, dėl poliarinio ledo nebuvimo per palyginti retais trumpais laiko tarpais galėjo staigiai nukristi oro temperatūra ir viršutiniai vandens telkinių sluoksniai. Šios įdubos atsirado dėl daugelio sprogstamųjų ugnikalnių išsiveržimų sutapimo.
Šiuolaikiniai klimato pokyčiai
Didžiausia klimato kaita instrumentinių stebėjimų metu prasidėjo XIX amžiaus pabaigoje. Jam buvo būdingas laipsniškas oro temperatūros kilimas visose šiaurinio pusrutulio platumose visais metų laikais, o stipriausias atšilimas vyksta didelėse platumose ir šaltuoju metų laiku. Atšilimas paspartėjo XX amžiaus 10-aisiais, o maksimumą pasiekė 30-aisiais, kai vidutinė oro temperatūra šiauriniame pusrutulyje, palyginti su XIX amžiaus pabaiga, pakilo apie 0,6 laipsnio. 40-aisiais atšilimo procesą pakeitė vėsinimas, kuris tęsiasi iki šiol. Šis atšalimas buvo gana lėtas ir dar nepasiekė prieš tai buvusio atšilimo masto.
Nors duomenys apie dabartinius klimato pokyčius pietiniame pusrutulyje yra mažiau tikri nei šiaurinio pusrutulio, yra įrodymų, kad XX amžiaus pirmoje pusėje atšilimas taip pat įvyko pietiniame pusrutulyje.
Šiauriniame pusrutulyje oro temperatūros kilimą lydėjo poliarinio ledo ploto išsaugojimas, amžinojo įšalo ribos iki aukštesnių platumų nebuvimas, miško ir tundros ribos pažengimas į šiaurę ir kiti gamtinių sąlygų pokyčiai. .
Didelę reikšmę turėjo atšilimo epochos metu pastebėtas atmosferos kritulių režimo pokytis. Daugelyje nepakankamos drėgmės vietovių kritulių kiekis sumažėjo klimatui šylant, ypač šaltuoju metų laiku. Dėl to sumažėjo upių tėkmė ir sumažėjo kai kurių uždarų rezervuarų lygis.
Ypač išgarsėjo staigus Kaspijos jūros lygio kritimas praėjusio amžiaus ketvirtajame dešimtmetyje, daugiausia dėl sumažėjusio Volgos tėkmės. Be to, per atšilimo epochą Europos, Azijos ir Šiaurės Amerikos vidutinio klimato platumų vidaus regionuose padažnėjo sausrų, kurios apėmė didelius plotus.
Atšilimą, pasiekusį maksimumą praėjusio amžiaus ketvirtajame dešimtmetyje, matyt, lėmė stratosferos skaidrumo padidėjimas, dėl kurio padidėjo į troposferą patenkančios saulės spinduliuotės srautas (meteorologinė saulės konstanta). Tai lėmė vidutinės planetos oro temperatūros padidėjimą šalia žemės paviršiaus.
Oro temperatūros pokyčiai įvairiose platumose ir skirtingais metų laikais priklausė nuo stratosferos aerozolio optinio gylio ir nuo poliarinės jūros ledo ribos judėjimo. Atšilimo skatinamas Arkties jūros ledo atsitraukimas lėmė papildomą, pastebimą oro temperatūros padidėjimą šaltuoju metų laiku aukštose šiaurinio pusrutulio platumose.
Tikėtina, kad XX amžiaus pirmoje pusėje įvykę stratosferos skaidrumo pokyčiai buvo susiję su ugnikalnio aktyvumo režimu ir ypač su ugnikalnių išsiveržimų antplūdžio į stratosferą pasikeitimu, įskaitant ypač sieros dioksidas. Nors ši išvada pagrįsta daugybe stebėjimų medžiagos, ji yra mažiau akivaizdi nei pagrindinė aukščiau pateikto atšilimo paaiškinimo dalis.
Pažymėtina, kad šis paaiškinimas susijęs tik su pagrindiniais klimato kaitos, įvykusios XX a. pirmoje pusėje, ypatumais. Kartu su bendraisiais klimato kaitos proceso dėsningumais šis procesas pasižymėjo daugybe ypatybių, susijusių su klimato svyravimais trumpesniais laikotarpiais ir su klimato svyravimais tam tikrose geografinėse srityse.
Tačiau tokius klimato svyravimus daugiausia lėmė atmosferos ir hidrosferos cirkuliacijų pokyčiai, kurie kai kuriais atvejais turėjo atsitiktinį pobūdį, o kitais atvejais buvo savaiminio virpesių procesų rezultatas.
Yra pagrindo manyti, kad per pastaruosius 20–30 metų klimato kaita tam tikru mastu pradėjo priklausyti nuo žmogaus veiklos. Nors XX amžiaus pirmosios pusės atšilimas turėjo tam tikrą poveikį žmonių ūkinei veiklai ir buvo didžiausias klimato pokytis instrumentinių stebėjimų epochoje, tačiau jo mastai buvo nežymūs, palyginti su tais klimato pokyčiais, kurie vyko holoceno metu, o ne iki šiol. paminėti pleistoceną, kai pagrindiniai ledynai.
Nepaisant to, XX amžiaus pirmoje pusėje įvykusio atšilimo tyrimas yra labai svarbus siekiant išsiaiškinti klimato kaitos mechanizmą, nušviestą didžiuliais patikimų instrumentinių stebėjimų duomenimis.
Šiuo atžvilgiu bet kokia kiekybinė klimato kaitos teorija pirmiausia turi būti patikrinta remiantis duomenimis, susijusiais su XX amžiaus pirmosios pusės atšilimu.
Ateities klimatas
Klimato kaitos perspektyvos
Tiriant ateities klimato sąlygas, pirmiausia reikėtų pasilikti ties pokyčiais, kurie gali atsirasti dėl natūralių priežasčių. Šie pokyčiai gali atsirasti dėl šių priežasčių:
Vulkaninis aktyvumas. Iš šiuolaikinių klimato pokyčių tyrimo matyti, kad ugnikalnių aktyvumo svyravimai gali paveikti klimato sąlygas metų ir dešimtmečių laikotarpiais. Galbūt ir vulkanizmo įtaka klimato kaitai šimtmečių eilės laikotarpiais ir ilgais laiko intervalais;
astronominiai veiksniai. Keičiant Žemės paviršiaus padėtį Saulės atžvilgiu, susidaro klimato pokyčiai, kurių laiko skalės siekia dešimtis tūkstančių metų;
Atmosferos oro sudėtis. Tretinio ir kvartero pabaigoje sumažėjęs anglies dioksido kiekis atmosferoje turėjo tam tikrą įtaką klimatui. Atsižvelgiant į šio mažėjimo greitį ir atitinkamus oro temperatūros pokyčius, galima daryti išvadą, kad natūralių anglies dvideginio kiekio pokyčių įtaka klimatui yra reikšminga daugiau nei šimto tūkstančių metų laiko intervalais;
Žemės paviršiaus sandara. Reljefo pokyčiai ir su tuo susiję jūrų ir vandenynų krantų padėties pokyčiai gali pastebimai pakeisti klimato sąlygas dideliuose plotuose per tam tikrą laiką, ne mažiau kaip šimtus tūkstančių – milijonus metų;
saulės konstanta. Atmetant klausimą apie trumpalaikių saulės konstantos svyravimų, turinčių įtakos klimatui, egzistavimą, reikėtų atsižvelgti į lėtus saulės spinduliuotės pokyčius dėl saulės evoliucijos. Be to, pokyčiai gali reikšmingai paveikti klimato sąlygas mažiausiai šimto milijonų metų laikotarpiais.
Kartu su pokyčiais, kuriuos sukelia išoriniai veiksniai, klimato sąlygos keičiasi dėl savaiminių svyravimų procesų sistemos atmosferoje – vandenyne – poliariniame lede. Pokyčiai taip pat susiję su laikotarpiais nuo metų iki dešimtmečių, o galbūt ir į šimtų ar net tūkstančių metų laikotarpius. Šiame sąraše nurodyti įvairių veiksnių poveikio klimato kaitai terminai paprastai atitinka panašius Mitchell ir kitų autorių vertinimus. Dabar egzistuoja klimato kaitos dėl žmogaus veiklos numatymo problema, kuri labai skiriasi nuo orų prognozavimo problemos. Juk tam būtina atsižvelgti į žmogaus ūkinės veiklos rodiklių laiko kitimą. Šiuo atžvilgiu klimato prognozavimo problemą sudaro du pagrindiniai elementai - daugelio ekonominės veiklos aspektų raidos prognozavimas ir tų klimato pokyčių, kurie atitinka atitinkamų žmogaus veiklos rodiklių pokyčius, skaičiavimas.
Galima ekologinė krizė
Šiuolaikinė žmogaus veikla, kaip ir jo veikla praeityje, gerokai pakeitė natūralią aplinką didžiojoje mūsų planetos dalyje, šie pokyčiai dar visai neseniai buvo tik daugelio vietinių poveikių gamtos procesams suma. Planetinį pobūdį jie įgavo ne dėl žmogaus pokyčių gamtos procesuose pasauliniu mastu, o dėl to, kad vietinės įtakos pasklido didelėse erdvėse. Kitaip tariant, Europos ir Azijos faunos kaita neturėjo įtakos Amerikos faunai, Amerikos upių tėkmės reguliavimas nepakeitė Afrikos upių tėkmės režimo ir pan. Tik neseniai žmogus pradėjo daryti įtaką globaliems gamtos procesams, kurių kaita gali turėti įtakos visos planetos gamtinėms sąlygoms.
Atsižvelgiant į šiuolaikinės epochos žmogaus ekonominės veiklos raidos tendencijas, pastaruoju metu buvo teigiama, kad tolesnė šios veiklos plėtra gali lemti reikšmingus aplinkos pokyčius, dėl kurių įvyks bendras ekonominė krizė ir staigus gyventojų skaičiaus sumažėjimas.
Viena iš pagrindinių problemų yra klausimas dėl galimybės pakeisti mūsų planetos pasaulinį klimatą veikiant ekonominei veiklai. Ypatinga šio klausimo svarba yra ta, kad toks pokytis gali turėti reikšmingos įtakos žmogaus ekonominei veiklai prieš visus kitus pasaulinius aplinkos trikdžius.
Esant tam tikroms sąlygoms, žmogaus ekonominės veiklos poveikis klimatui santykinai netolimoje ateityje gali sukelti atšilimą, panašų į XX amžiaus pirmosios pusės atšilimą, o vėliau gerokai viršyti šį atšilimą. Taigi, klimato kaita gali būti pirmasis tikras pasaulinės ekologinės krizės, su kuria susidurs žmonija, spontaniškai vystantis technologijoms ir ekonomikai, požymis.
Pagrindinė šios krizės priežastis pirmajame etape bus iš naujo apibrėžtas kritulių kiekis įvairiuose pasaulio regionuose, pastebimai sumažėjus daugelyje nestabilios drėgmės zonų. Kadangi šiose vietovėse yra svarbiausios pasėlių auginimo sritys, dėl kintančių kritulių gali būti daug sunkiau padidinti pasėlių derlių, kad būtų galima išmaitinti sparčiai augančius pasaulio gyventojus.
Dėl šios priežasties nepageidaujamų pasaulio klimato pokyčių prevencijos klausimas yra viena iš reikšmingiausių mūsų laikų aplinkosaugos problemų.
Klimato reguliavimo problema
Siekiant užkirsti kelią neigiamiems klimato pokyčiams, atsirandantiems dėl žmogaus ūkinės veiklos, imamasi įvairių priemonių; plačiausiai kovojanti su oro tarša. Daugelyje išsivysčiusių šalių taikant įvairias priemones, įskaitant pramonės įmonių naudojamo oro, transporto priemonių, šildymo prietaisų ir kt. valymą, pastaraisiais metais daugelyje miestų sumažėjo oro taršos lygis. buvo pasiekta. Tačiau oro tarša daugelyje sričių didėja, o pasaulinė oro tarša didėja. Tai rodo didelius sunkumus užkertant kelią antropogeninio aerozolio kiekio augimui atmosferoje.
Dar sunkesni būtų užduotys (kurios dar nėra iškeltos), kad atmosferoje nepadidėtų anglies dvideginio kiekis ir nepadidėtų šilumos, išsiskiriančios transformuojant žmogaus naudojamą energiją, padidėjimą. Paprastų techninių priemonių šioms problemoms spręsti nėra, išskyrus degalų sąnaudų ir daugumos energijos rūšių sunaudojimo ribojimą, kuris ateinančiais dešimtmečiais nesuderinamas su tolesne technikos pažanga.
Taigi, norint artimiausiu metu išlaikyti esamas klimato sąlygas, reikės taikyti klimato reguliavimo metodą. Akivaizdu, kad jei toks metodas būtų prieinamas, jį būtų galima panaudoti ir siekiant užkirsti kelią natūraliems šalies ekonomikai nepalankiems klimato svyravimams ir ateityje, atitinkantiems žmonijos interesus.
Yra nemažai dokumentų, kuriuose nagrinėjami įvairūs klimato poveikio projektai. Vienas didžiausių projektų yra skirtas sunaikinti Arkties ledą, kad būtų žymiai padidinta temperatūra didelėse platumose. Aptariant šį klausimą, buvo atlikta nemažai tyrimų apie poliarinio ledo režimo ir bendrųjų klimato sąlygų ryšį. Poliarinio ledo išnykimo poveikis klimatui bus sudėtingas ir ne visais atžvilgiais palankus žmogaus veiklai. Toli gražu ne visas poliarinio ledo sunaikinimo pasekmes įvairių teritorijų klimatui ir gamtinėms sąlygoms dabar galima pakankamai tiksliai numatyti. Todėl esant galimybei ledą sunaikinti, šios priemonės artimiausiu metu atlikti nepatartina.
Be kitų klimato sąlygų įtakos būdų, verta atkreipti dėmesį į didelio masto atmosferos judėjimo pokyčius. Daugeliu atvejų atmosferos judesiai yra nestabilūs, todėl sunaudojant palyginti nedidelį energijos kiekį galimas poveikis jiems.
Kituose darbuose minimi kai kurie mikroklimato įtakos būdai, susiję su agrometeorologinėmis užduotimis. Tai įvairūs augalų apsaugos nuo šalčio būdai, augalų šešėliavimas siekiant apsaugoti juos nuo perkaitimo ir per didelio drėgmės išgaravimo, miško juostų sodinimas ir kt.
Kai kuriuose leidiniuose minimi kiti klimato poveikio projektai. Tai apima idėjas, kaip daryti įtaką kai kurioms jūros srovėms statant milžiniškas užtvankas. Tačiau joks tokio pobūdžio projektas neturi pakankamai mokslinio pagrindimo, o galimas jų įgyvendinimo poveikis klimatui lieka visiškai neaiškus.
Kiti projektai apima pasiūlymus dėl didelių rezervuarų kūrimo. Atmetus klausimą apie galimybę įgyvendinti tokį projektą, reikia pažymėti, kad su juo susiję klimato pokyčiai buvo tyrinėti labai mažai.
Galima manyti, kad kai kurie iš minėtų projektų, skirtų poveikio ribotų teritorijų klimatui, artimiausiu metu bus prieinami technologijoms arba bus įrodytas jų įgyvendinimo pagrįstumas.
Daug didesnių sunkumų kyla įgyvendinant poveikį pasaulio klimatui, tai yra visos planetos ar nemažos jos dalies klimatui.
Iš įvairių šaltinių, galinčių daryti įtaką klimatui, šiuolaikinėms technologijoms labiausiai prieinamas metodas, pagrįstas aerozolio koncentracijos žemutinėje stratosferoje didinimu. Įgyvendinant šį poveikį klimatui, siekiama užkirsti kelią arba sušvelninti klimato pokyčius, kurie dėl žmogaus veiklos gali atsirasti po kelių dešimtmečių. Tokio masto poveikio gali prireikti XXI amžiuje, kai žymiai padidėjus energijos gamybai gali smarkiai pakilti žemesnės atmosferos sluoksnių temperatūra. Sumažinus stratosferos skaidrumą tokiomis sąlygomis galima išvengti nepageidaujamų klimato pokyčių.
Išvada
Iš aukščiau pateiktų medžiagų galime daryti išvadą, kad šiuolaikinėje epochoje pasaulio klimatas jau buvo tam tikru mastu pakitęs dėl žmogaus ūkinės veiklos. Šiuos pokyčius daugiausia lemia aerozolio ir anglies dioksido masės padidėjimas atmosferoje.
Šiuolaikiniai antropogeniniai pasaulio klimato pokyčiai yra palyginti nedideli, o tai iš dalies paaiškinama priešingu aerozolio ir anglies dioksido koncentracijos padidėjimo poveikiu oro temperatūrai. Nepaisant to, šie pokyčiai turi tam tikros praktinės reikšmės, daugiausia dėl kritulių režimo įtakos žemės ūkio produkcijai. Išlaikant dabartinį ekonomikos vystymosi tempą, antropogeniniai pokyčiai gali greitai išaugti ir pasiekti mastą, viršijantį per pastarąjį šimtmetį įvykusių natūralių klimato svyravimų mastą.
Ateityje tokiomis sąlygomis klimato kaita didės, o XXI amžiuje gali prilygti natūraliems klimato svyravimams. Akivaizdu, kad tokie dideli klimato pokyčiai gali turėti didžiulį poveikį mūsų planetos gamtai ir daugeliui žmonių ekonominės veiklos aspektų.
Šiuo atžvilgiu kyla problemų numatant antropogeninius klimato pokyčius, kurie įvyks esant įvairioms ekonominės plėtros galimybėms, ir kuriant klimato reguliavimo metodus, kurie turėtų užkirsti kelią jo pokyčiams nepageidaujama kryptimi. Šių užduočių buvimas reikšmingai keičia klimato kaitos tyrimų ir ypač šių pokyčių priežasčių tyrimo svarbą. Jei anksčiau tokie tyrimai daugiausia turėjo pažintinius tikslus, tai dabar tampa aišku, kad jie turi būti atliekami siekiant optimalaus šalies ūkio plėtros planavimo.
Verta atkreipti dėmesį į tarptautinį antropogeninės klimato kaitos problemos aspektą, kuris ypač svarbus ruošiantis didelio masto poveikiui klimatui. Poveikis pasauliniam klimatui lems klimato sąlygų pasikeitimą daugelio šalių teritorijoje, o šių pokyčių pobūdis skirtinguose regionuose bus skirtingas.
Dabar yra pagrindas kelti klausimą dėl tarptautinio susitarimo, draudžiančio vykdyti nekoordinuotą poveikį klimatui, sudarymo. Toks poveikis turėtų būti leidžiamas tik remiantis atsakingų tarptautinių institucijų peržiūrėtais ir patvirtintais projektais. Šis susitarimas turėtų apimti ir su klimatu susijusią veiklą, ir tą žmogaus veiklą, dėl kurios gali atsitiktinai pritaikyti pasaulinės klimato sąlygos.
Bibliografija
1. Budyko M.I. Klimato kaita - Leningradas: Gidrometeoiz-dat, 1974. - 279 p.
2. Budyko M.I. Klimatas praeityje ir ateityje - Leningradas: Gidrometeoizdat, 1980. - 350 p.
3. Losev K.S. Klimatas: vakar, šiandien ... ir rytoj? - Leningradas, Gidrometeoizdat, 1985. 173 p.
4. Monin A.S., Shishkov Yu.A. Klimato istorija - Leningradas: Gidrometeoizdat, 1974. 407 p.
Rengiant šį darbą buvo panaudotos medžiagos iš svetainės referat2000.bizforum.ru/
Tarp pasaulinių aplinkos problemų pasaulio bendruomenė klimato kaitą iškelia į pirmąją vietą. Klimato kaita žmonijos istorijoje yra viena svarbiausių ir kartu natūraliausių gamtinės aplinkos savybių. 200 milijonų metų Žemės klimatas nuolat keitėsi, bet dar niekada tai neįvyko taip greitai, kaip dabar. Per pastarąjį šimtmetį klimatas žemėje atšilo 0,5 ° C – tai precedento neturintis faktas mūsų planetos geologinėje istorijoje.
Staigus klimato pokytis borealinėse zonose atsispindi šalnų žiemų skaičiaus sumažėjime. Per pastaruosius 25 metus vidutinė paviršiaus oro temperatūra pakilo 0,7°C. Pusiaujo zonoje jis nepakito, bet kuo arčiau ašigalių, tuo labiau pastebimas atšilimas.
Pasaulinis klimatas yra sudėtinga sistema, kurioje laipsniškas kiekybinių pokyčių kaupimasis gali sukelti netikėtą kokybinį šuolį su nenuspėjamomis pasekmėmis. Kas sukelia klimato atšilimą? Kokios yra šio reiškinio pasekmės? Ar vykstantys reiškiniai gresia žmonijai katastrofa ir kokiais būdais šias problemas galima išspręsti?
Planetos klimatą lemia šilumos ir masės perdavimo procesas Saulė – atmosfera – vandenynas – kriosfera – biosfera. Pagrindiniai veiksniai, įtakojantys šį procesą, yra saulės aktyvumas, Žemės albedas, atmosferos sudėtis, bendra cirkuliacija, procesų intensyvumas biosferoje.visi, sustiprėjus „šiltnamio efektui“. Šiltnamio efektą sukelia dešimtmečius atmosferoje besikaupiančios dujos, tokios kaip vandens garai, anglies dioksidas, metanas, azoto oksidas, chlorfluorangliavandeniliai, kurie sugeria infraraudonąją šiluminę spinduliuotę nuo saulės spindulių įkaitinto Žemės paviršiaus. Šių dujų dėka iš žemės sklindanti šiluma nepatenka į kosmosą, o sulaikoma atmosferoje. Dėl to atmosfera įšyla, o tai vadinama šiltnamio efektu. Nereikėtų manyti, kad šiltnamio efektas yra kažkoks naujas, anksčiau nepastebėtas reiškinys. Jis veikė Žemėje nuo atmosferos atsiradimo. Be šiltnamio efekto vidutinė Žemės paviršiaus temperatūra būtų žemesnė nei 0 laipsnių Celsijaus. Šiais laikais ši temperatūra siekia 10 laipsnių šilumos.
Iki šiol sparčiai didėjančios šiltnamio efektą sukeliančių dujų koncentracijos atmosferoje priežastis – žmogaus ūkinė veikla. Tarp esamų šiltnamio efektą sukeliančių dujų klimato kaitoje vyraujantis vaidmuo priskiriamas anglies dioksidui. Kurių emisijų šaltiniai yra pramonė, deginanti anglį, naftą, gamtines dujas, taip pat transporto išmetamosios dujos. Anglies dioksidas yra nuolatinė atmosferos oro sudedamoji dalis. Jo koncentracija ikiindustrinėje eroje buvo apie 0,03%. Tačiau intensyvus pramonės augimas XIX ir ypač XX amžiuje lėmė pastebimą CO2 koncentracijos atmosferoje padidėjimą. Remiantis duomenimis nuo pramonės revoliucijos pradžios iki 1994 m., anglies dvideginio koncentracija atmosferoje padidėjo beveik 30%. Pažymėtina, kad kasmet į atmosferą išmetama iki 6 Gt C/metus, todėl anglies dvideginio kiekis atmosferoje padidėjo iki 1,5-1,7 ppm per metus. Per ateinančius 50–100 metų ekspertai prognozuoja, kad šie rodikliai padvigubės.
Per visą geologinę Žemės istoriją klimato kaitą lydėjo ledynmečių ir atšilimo laikotarpių kaita. Pavyzdžiui, Mesopotamijos teritorijoje buvo pastebėtas staigus klimato atšalimas ir išdžiūvimas, įvykęs 6400 metų prieš Kristų, kuris sukėlė žemės ūkio krizę. Maždaug 3200 m.pr.Kr Toje pačioje vietoje paleografiniais metodais fiksuojama apie 100 metų trukusi klimato atšilimo fazė. Daugelis gyvenviečių ir žemės ūkio naudmenų buvo apleistos, o upių slėniuose, priešingai, prasidėjo perėjimas prie drėkinamos žemdirbystės.
Kaip minėta, ankstyvųjų civilizacijų erai, žinoma, būdingi tokie dideli klimato pokyčiai, kad jie neabejotinai turėjo paveikti visus be išimties žmogaus veiklos aspektus. Svarbiausią informaciją apie praeities klimatą teikia iškastinės liekanos arba gyvų organizmų atspaudai nuosėdinėse uolienose. Svarbią informaciją galima gauti iš duomenų apie jūros lygio pokyčius. Pastaruoju metu įvairių elementų radioaktyviųjų izotopų analizė tapo veiksminga praeities klimato tyrimo priemone. Moksliniai duomenys leido patikimai nustatyti, kad per daugelį milijonų metų klimato pokyčius planetoje lydėjo anglies dioksido koncentracijos pokyčiai. Taigi vėlyvuoju kreidos periodu vidutinė temperatūra buvo 11,2 0С aukštesnė nei šiuolaikinė, o CO2 kiekis – 2050 ppm. Atitinkamai, eocene T=8,2 0C, 1180 ppm CO2, miocene T=60 0C, 800 ppm CO2, pliocene T=4,8 0C, 460 ppm CO2. Šiuo metu CO2 kiekis yra 376 ppm. Ledynmečių pradžios procesus per pastaruosius milijonus metų sukelia sumažėjęs CO2 kiekis atmosferoje. Pagal Henrio tirpumo dėsnį galimas grįžtamasis ryšys, rodantis CO2 tirpumo padidėjimą žemoje temperatūroje.
Pagrindinės klimato ir jo pokyčių tyrimo priemonės yra fizikiniai ir matematiniai modeliai, apibūdinantys atmosferos ir vandenyno dinamiką, radiacijos, debesų, aerozolių, dujų komponentų sąveiką, žemės paviršiaus savybes. Remiantis šiais skaičiavimais, pasaulinė klimato kaitos tendencija yra katastrofiškas klimato balanso sutrikimas. Visų pirma, prognozuojamas atšilimas, o aukštosiose platumose ir šiltuoju metų laiku šils stipriau nei žemose platumose, o šaltuoju metų laiku atitinkamai pietų pusrutulyje atšilimas turėtų būti kiek didesnis nei šiauriniame. Pusrutulis. Dėl to gali ištirpti poliarinės ledo kepurės, po to pakils pasaulio vandenynų lygis ir užtvindytos žemumos esančios sausumos dalys. Pasekmės apima atmosferos cirkuliacijos režimo pasikeitimą, kritulių režimo pokyčius, klimato zonų pasikeitimą ir naujų dykumų atsiradimą planetoje. Galima tikėtis oro reiškinių nepastovumo padidėjimo dėl atmosferos drėkinimo (lietų, uraganų, potvynių). Be to, verta pabrėžti socialines ir ekonomines problemas, susijusias su gyventojų migracija ir ženkliu globalinio atšilimo padarinių likvidavimo išlaidų padidėjimu.
Tačiau net jei anglies dvideginio emisijos poveikis klimatui yra mažesnis, nei šiuo metu manome, jo koncentracijos padvigubėjimas turėtų sukelti reikšmingų pokyčių biosferoje. Esant dvigubai didesniam CO2 kiekiui, dauguma kultūrinių augalų auga greičiau, užaugina sėklas ir vaisius 8-10 dienų anksčiau, derlius 20-30% didesnis nei kontrolinių eksperimentų metu O2/CO2 santykio pokyčiai gali turėti stiprią įtaką biologinei pusiausvyrai. Kyla pavojus, kad paprasčiausios organizmų rūšys greičiausiai prisitaikys prie staigių atmosferos sudėties pokyčių; taigi didelė naujų formų patogenų atsiradimo tikimybė.
Klimato atšilimas natūraliai sukelia jo drėkinimą. Per pastaruosius 10 metų kritulių kiekis planetoje išaugo 1%. Pavojingi ne tiek šaltis ir karštis, kiek staigūs temperatūros pokyčiai įvairiose planetos vietose. Žemė įšyla daug greičiau nei vandenynai ir ledynai, todėl sustiprėja iš vandenynų į žemynus pučiantys vėjai, pernešantys didelį kiekį drėgmės.
Jau dabar matome, kad pastaraisiais metais vis dažniau ir sustiprėjo uraganai, ciklonai, taifūnai, sukeliantys liūtis, snigtus, potvynius, kartu su troposferos atšilimu vėsta ir stratosfera. Šiandien pasaulinė klimato kaita atogrąžų zonoje sukelia dideles sausras, dėl kurių Somalyje, Filipinuose ir pietų Kinijoje kyla badas. Kad ir kas būtų klimato atšilimo pagrindas, šis procesas vyksta ir jo pasekmės jau ryškėja. Siekiant spręsti galimą globalios klimato kaitos grėsmę, būtina koordinuoti pasaulio bendruomenės, politikų ir atitinkamų ekspertų pastangas. Nuo 1988 m., globojama JT aplinkosaugos programos ir Pasaulio meteorologijos organizacijos, veikia autoritetinga Tarpvyriausybinė klimato kaitos komisija, kuri vertina turimus duomenis, galimas klimato kaitos pasekmes, kuria ir siūlo strategiją, kaip į juos reaguoti. Dėmesys pasaulinės klimato kaitos problemoms ir socialinių bei ekonominių pasekmių įvertinimas leido tarptautiniu lygiu sudaryti nemažai konvencijų ir prie jų protokolų.
Pirmasis žingsnis sprendžiant šią problemą buvo 1992 metais priimta Jungtinių Tautų bendroji klimato kaitos konvencija, kurios tikslas – suvienyti pastangas užkirsti kelią pavojingai klimato kaitai ir stabilizuoti šiltnamio efektą sukeliančių dujų koncentraciją atmosferoje. Šiuo metu daugiau nei 190 pasaulio šalių yra pagrindų konvencijos šalys. Norint apriboti antropogeninių šiltnamio efektą sukeliančių dujų išmetimą į atmosferą, reikia sukurti atitinkamą ekonominių santykių sistemą. Šių klausimų reguliavimo teisinė pusė atsispindi 1997 metais priimtame Kioto protokole, pagal kurį pasirašiusios šalys įsipareigoja iki 2008-2012 metų bendras šiltnamio efektą sukeliančių dujų emisijas sumažinti ne mažiau kaip 5%, palyginti su 1990 metų lygiu. Reguliuojant ekonominius šiltnamio efektą sukeliančių dujų išmetimo į atmosferą mažinimo mechanizmus, Protokole nėra jokių veiklos rūšių apribojimų, taip pat sankcijų.
Kioto protokole nustatytos šiltnamio efektą sukeliančių dujų išmetimo kvotos išsivysčiusioms ir pereinamosios ekonomikos šalims. Tikimasi, kad tokie mechanizmai, kaip šiltnamio efektą sukeliančių dujų emisijos leidimų prekyba, ne tik padės sumažinti pasaulines emisijų mažinimo išlaidas, bet ir sukurs naujų ekonominių paskatų diegti švaresnį kurą ir energiją taupančias technologijas.
KLIMATAS KAIP PASAULINĖ PROBLEMA: PRAEITIS, DABARTIS, ATEITIS
Uvarova N.N. Tambovo valstybinis universitetas, pavadintas G.R. Deržavinas, Tambovas