Парниковый эффект и его возможные последствия

По оценкам  ученых НИИ прикладной геофизики, потепление и изменение характеристик глобальной климатической системы в результате антропогенных выбросов парниковых газов стало реальной опасностью для всего человечества. Эти изменения ведут к крупномасштабным негативным последствиям практически во всех областях деятельности человека. Наиболее значительному потеплению подвержены высокие широты Земного шара, в которых расположена значительная часть Российской Федерации.

В Российской Федерации  весьма уязвимыми к изменениям климата  являются сельское, лесное и водное хозяйства. Это связано, главным  образом, с перераспределе-нием осадков  и увеличением числа и интенсивности  засух. При непринятии превентивных мер ожидается, что падение средней продуктивности зернового хозяйства может достигнуть 26 %, а общей продуктивности растениеводства - порядка 10 %. Резко возрастет поражение лесов вредителями и их гибель от увеличения пожаров во время засух.

Ожидаемые изменения  объема и режима стока рек потребует больших затрат на дополнительное обустройство водохранилищ гидроэлектростанций. Эти изменения стока приведут также к изменениям уровня внутренних морей и, как следствие, к неблагоприятным нарушениям прибрежных территорий,

В зоне вечной мерзлоты, которая занимает около 10 млн. кв. км (58 % площади страны), в результате ее таяния при потеплении климата  будет разрушаться хозяйственная  инфраструктура, в первую очередь, из-за уязвимости добывающей промышленности, энергетических и транспортных систем, коммунального хозяйства. При отсутствии защитных мер разрушениям будут подвергаться, в первую очередь, жилые и производственные здания и сооружения, дороги, аэродромы, нефте- и газопроводы. Подъем уровня Мирового океана приведет к затоплению и разрушению береговой зоны и низменных территорий дельт рек с расположенными здесь городами и поселениями. Подъем уровня океана представляет наибольшую опасность для обширных низменных территорий севера России и крупных приморских городов, например, Санкт-Петербурга. Изменение климата может оказать негативное влияние на здоровье населения как из-за усиления теплового стресса в южных районах, так и распространения многих видов заболеваний (холеры, малярии и т. д.) далеко на север. Возможны и позитивные последствия изменения климата, однако, по существующим представлениям, они будут иметь ограниченный характер. Хозяйственно-полезным, например, может оказаться повышение продуктивности сельскохозяйственных культур при увеличении концентрации СО2 в атмосфере, увеличение осадков и т. п.

Отмеченные выше возможные изменения в окружающей среде, обусловленные потеплением  и изменением характеристик глобальной климатической системы, безусловно, будут сопровождаться серьезными экологическими последствиями, изменениями в структуре природных экосистем, ландшафтов и т. п.

Вместе с тем, следует иметь в виду, что в  настоящее время существуют неопределенности и проблемы в понимании экологических  изменений, связанных с глобальным потеплением. Нет полной ясности  в вопросах взаимосвязи изменения климата с химией атмосферы, динамикой популяций, сообществ и экосистем, а также по некоторым другим направлениям.

Существуют и  определенные загадки. Например, неясным  остается: почему в некоторых регионах Земли на фоне всеобщего потепления происходит похолодание? Так в последние 10 лет сначала над южными океанами, затем в Сибири, Восточной Европе, на Западе Северной Америки отмечалось потепление, в то же время в Гренландии, на северо-востоке Канады, а также на ряде островов российской зоны Арктики наблюдалось понижение средних температур. Не было пока потепления в полярных районах, хотя по результатам математического моделирования изменений климата это здесь ожидалось в наиболее ярко выраженном виде: пятикратный рост температур по сравнению со среднеглобальным.

Такого рода факты дают основание ученым подвергать сомнению общепринятое мнение о том, что основной причиной потепления является парниковый эффект. На основе анализа  прогнозных и фактических данных делаются выводы об отсутствии весомых доказательств парниковой обусловленности глобального потепления. Одна из главных проблем сегодня учеными видится в раскрытии соотношения между природно-обусловленными и антропогенными изменениями климата. В связи с этим весьма важное значение придается исследованиям внутренней изменчивости климатической системы, в частности, изучению климатообразующей роли динамики облачного покрова, взаимодействия атмосферы и океана, роли биосферы и т. д., а также чувствительности климата к внешним воздействиям.

Перед лицом  глобальной опасности изменения  климата в 1992 г. на Конференции ООН  по окружающей среде и развитию в  Рио-де-Жанейро странами-членами  ООН была подписана рамочная Конвенция  об изменении климата, которая ратифицирована Российской Федерацией 4 ноября 1994 г. В настоящее время Конвенция вступила в силу. Согласно статьям 4 и 12 Конвенции Российская Федерация обязана регулярно разрабатывать и представлять Конференции сторон Конвенции национальные программы и сообщения с подробным описанием политики и мер по регулированию антропогенных выбросов и стоков парниковых газов, а также мер по адаптации к изменениям климата.

В области фундаментальных  наук в рамках Государственной научно-технической  программы "Глобальные изменения  природной среды и климата" при активном участии ученых Российской академии наук (Израэля Ю.А. и др.), ученых и специалистов Госкомгидромета и других ведомств и министерств Российской Федерации проведены исследования по проблеме антропогенных изменений климата. Практические аспекты этой проблемы, в частности, методические основы создания информационных систем об изменении климата и их прогнозов и способы оценки последствий изменения климата разработаны в рамках ведомственной программы Росгидромета.

В Российской Федерации  разрабатывается или уже осуществляется ряд государственных научно-технических, федеральных целевых и ведомственных прог-рамм, направленных на повышение экономической, энергетической и экологической эффективности всех стадий добычи, преобразования, распределения и использования энергетических ресурсов, повышение эффективности сельского, лесного хозяйства и других отраслей. Эти программы должны стать основой Федеральной целевой программы по предотвращению опасных изменений климата и их отрицательных последствий.

По мнению ученых и специалистов, эта Программа должна обеспечить осущест-вление комплекса мероприятий по предотвращению отрицательных последствий изменения климата в России и национальных мер по уменьшению опасных изменений климата в рамках Конвенции ООН об изменении климата. Осуществление таких мер является комплексной научно-технической и организационной задачей государствен-ного масштаба и требует скоординированных действий министерств и ведомств на единой основе. Она должна обеспечить преодоление существующих недостатков в ин-формационном обеспечении об изменении климата, антропогенных причинах и источни-ках таких изменений путем создания автоматизированных информационных систем.

Как показывают результаты исследований, проведенных  в связи с подписанием рамочной Конвенции ООН по проблеме изменений климата, сегодняшний экономии-ческий потенциал всего человечества недостаточен для быстрого решения проблемы и достижения конечной цели Конвенции, состоящей в том, чтобы добиться стабилизации концентрации парниковых газов в атмосфере.

Учитывая, что  до стабилизации концентрации парниковых газов на уровне, который не допускал бы опасного антропогенного воздействия  на климатическую систему, а, следовательно, не привел бы к опасным последствиям изменения климата, пройдет еще немало времени, необходимо в ближайшей перспективе на национальном уровне выполнить определенные подготовительные меры, направленные на адаптацию к возможным последствиям изменения климата.

Эти меры должны обеспечивать ведение хозяйства  в условиях изменяющегося климата, свести к минимуму отрицательные последствия для экономики, здоровья населения, качества окружающей среды. Вместе с тем, задача состоит в том, чтобы всемерно использовать возникающие при изменении климата позитивные эффекты. 
 
 
 

Глава 2 Геосферные оболочки, краткая характеристика  

Обратимся теперь к обсуждению явлений и процессов, которые происходят во внешней сфере  нашей планеты. В настоящее время  выделяют три основные геосферы, или  внешние оболочки земли: атмосферу, гидросферу и литосферу. К ним добавляют еще биосферу, возникшую позже, но играющую первостепенную роль в жизни человечества. По вопросу о времени и механизме возникновения этих сфер мнения ученых расходятся, но все они признают эволюционный характер их происхождения под воздействием не только геологических, но и космических процессов.

Воздушная оболочка Земли — атмосфера, содержащая такой  жизненно необходимый для существования  живых организмов химический элемент, как кислород, по мнению ученых, сформировалась постепенно. Предполагают, что небольшое количество кислорода в атмосфере появилось первоначально вследствие усиленной дегазации земных пород, при которой из них выделялись пары воды и газы. Поскольку температура на поверхности Земли была более низкой, то пары воды конденсировались в жидкость и образовали ее гидросферу. Атмосфера теряла легкие газы — водород и гелий, но сохраняла более тяжелые, кислород и азот, хотя исчезало также небольшое количество молекулярного кислорода. По гипотезе О.Ю Шмидта, образование газов и паров воды могло произойти за счет разогревания земных пород и слоев в результате радиоактивного распада веществ, содержащихся внутри Земли.

Однако в дальнейшем некоторая часть кислорода в  атмосферу стала попадать благодаря  разложению углекислого газа простейшими микроорганизмами, а в последующем значительное его количество постоянно поступает за счет реакции фотосинтеза растений. Таким способом возникшая жизнь на нашей планете поддерживала свое существование. Для понимания этих процессов большое значение имеет выдвинутая свыше двух десятилетий назад Гея-гипотеза (от греч. Гея — Земля). Она была создана английским химиком Д. Лавлоком и американским микробиологом Л. Маргулис. Согласно этой гипотезе, поддержание длительной неравновесности земной атмосферы обязано жизненным процессам, совершающимся на Земле.

В настоящее  время атмосфера у поверхности  Земли по химическому составу  на 78,1% состоит из азота, 21% — кислорода, 0,9% — аргона и незначительных долей  процента других газов (водород, углекислый газ, гелий, неон). На расстоянии до 100 км процентное содержание элементов в атмосфере остается почти постоянным, но с высотой увеличивается доля легких газов. На очень больших высотах начинают преобладать водород и гелий.

Плотность воздуха  и его давление с высотой убывают, а температура хотя в целом понижается, но изменяется более сложным образом. В нижних слоях атмосферы содержится также водяной пар, который играет существенную роль в процессе обмена теплом и влагой с поверхностью Земли. Именно этот обмен является основой круговорота воды, вызывая образование облаков и выпадение осадков. Вследствие неравномерного нагревания воздух в атмосфере находится в постоянном движении, образуя циклоны и антициклоны, которые определяют погоду на Земле, а во взаимодействии с водой океанов и морей существенно влияют на климат. Иногда в результате такого взаимодействия возникают штормы, ураганы, смерчи и другие разрушительные явления в природе.

На высоте около 25 км расположен озоновый слой, который  предохраняет все живое на Земле  от губительных космических, рентгеновских и других жестких излучений. Атмосфера рассеивает солнечный свет и другие излучения. Она обладает также собственным электрическим полем, благодаря которому в ней возникают различные электрические, оптические и звуковые явления.

Гидросфера, занимающая большую часть поверхности Земли (70%), по-видимому, возникла вместе с  атмосферой на очень ранней стадии формирования нашей планеты. В процессе формирования Земли сначала, по-видимому, из тяжелых частиц образовалось прото-ядро, которое присоединило к себе вещество, ставшее впоследствии мантией. Действие гравитационных сил привело к интенсивному сжатию вещества Земли и, как следствие, к ее уплотнению и уменьшению размеров. Одновременно с этим происходил процесс усиленной дегазации, при котором выделялись газы и пары воды. Попадая на поверхность планеты, где температура была более низкой, пары воды конденсировались в жидкость, легкие газы водород, гелий и некоторые другие покидали планету, а более тяжелые кислород и азот удерживались гравитационными силами и составили в дальнейшем атмосферу Земли. Такие предположения подтверждаются экспериментальными исследованиями и в настоящее время считаются достаточно обоснованными для объяснения происхождения гидросферы и атмосферы Земли, хотя происхождение кислорода в атмосфере может быть объяснено и другими причинами.

Атмосфера и  гидросфера тесно взаимодействуют  между собой, что и наглядно подтверждается процессами круговорота воды и воздуха  на планете. Одновременно с этим обе  сферы оказывает заметное воздействие на литосферу, медленно, постепенно, но неуклонно меняя верхнюю часть земной коры. Сама кора состоит в основном из 8 химических элементов: кислорода, кремния, алюминия, железа, кальция, магния, натрия и калия, причем почти половину ее массы составляет кислород, содержащийся в окислах металлов.