Министерство  образования РФ

Ульяновский государственный технический университет 
 
 

РЕФЕРАТ

 по  экологии 

Тема: Прогнозы последствий глобального потепления климата 
 
 
 
 
 

                                                      

                                      Оценка:

                                       Подпись

                                                                руководителя реферата: 
 

Ульяновск 2008

План

 
 

1. Парниковый  эффект и глобальное потепление  климата

2. Моделирование  изменений климата

2.1. Экосистемы  хвойных лесов

       2.2. Сдвиг природных зон

2.3. Влияние глобального  потепления на арктический бассейн

 
 

3. Возможные последствия глобального потепления климата

4. Меры по предупреждению глобального потепления 
 
 
 
 
 

1. Парниковый эффект и глобальное потепление климата

         Парниковый эффект возник не сегодня - он существовал с тех пор, как наша планета обзавелась атмосферой, и без него температура приземных слоев этой атмосферы были бы в среднем градусов на тридцать ниже реально наблюдаемой. Однако в последние век-полтора содержание некоторых парниковых газов в атмосфере очень сильно выросло: углекислоты - более чем на треть, метана - в 2,5 раза. Появились и новые, ранее просто не существовавшие вещества с парниковым спектром поглощения - прежде всего хлор- и фтор углеводороды, в том числе пресловутые фреоны. Сам собой напрашивается вывод о связи между этими двумя процессами. Тем более, что причину быстрого роста количества парниковых газов тоже долго искать не надо - вся наша цивилизация, от костров первобытных охотников до современных газовых плит и автомобилей зиждется на быстром окислении соединений углерода, конечным продуктом которых и является СО2. С деятельностью человека связан и рост содержания метана (рисовые поля, скот, утечки из скважин и газопроводов) и окислов азота, не говоря уж о хлор органике. Пожалуй, только на содержание водяного пара в атмосфере человек еще не оказывает заметного прямого влияния.

         Еще во времена Петра в Европе было гораздо холоднее. Это был пик так называемого малого ледникового периода, одного из нескольких периодов похолодания в исторические времена. В ту пору и Темза в Лондоне замерзала. Постепенно с НТР от Петровских времен до конца ХIX века и особенно в ХХ веке развитие НТП привело к повышению годовой температуры на 1 градус по Цельсию. А в последней четверти XXв. началось резкое потепление глобального климата, которое в бореальных областях сказывается уменьшением количества морозных зим. Средняя температура приземного слоя воздуха за последние 25 лет возросла на 0,7°С. В экваториальной зоне она не изменилась, но чем ближе к полюсам, тем потепление заметнее. Температура подледной воды в районе Северного полюса возросла почти на два градуса, вследствие чего началось подтаивание льда снизу.

         Проблема глобального потепления была впервые высказана в гипотезе шведским ученым Сванте Арейниусом в конце XIX века. Не исключено, что это потепление частично имеет естественный природный характер. Ведь еще А.И.Войков и В.И.Вернадский подчеркивали, что мы живем в конце последней ледниковой эпохи и только выходим из нее. Однако скорость потепления заставляет признать роль антропогенного фактора в этом явлении. Еще в 1927г. в «Очерках геохимии» Вернадский писал о том, что сжигание больших количеств каменного угля должно привести к изменению химического состава атмосферы и климата. В 1972г. расчетами это подтвердил М.И.Будыко. Сейчас человечество сжигает ежегодно 4,5 млрд. т угля, 3,2 млрд. т нефти и нефтепродуктов, а также природный газ, торф, горючие сланцы и дрова. Все это превращается в углекислый газ, содержание которого в атмосфере возросло с 0,031% в 1956г. до 0,035% в 1992г. и продолжает расти. Кроме того, резко увеличились выбросы в атмосферу другого парникового газа— метана. Сейчас большинство климатологов мира признает роль антропогенного фактора в потеплении климата.

         Это потепление вызвало большой переполох после появления в 1986г. сразу на шести языках книги «Наше общее будущее», подготовленной Комиссией ООН во главе с тогдашним премьер-министром Норвегии Гру Харлем Брундтланд. В книге подчеркивалось, что потепление вызовет бурное таяние льдов Антарктиды и Гренландии, резкий подъем уровня Мирового океана, затопление прибрежных территорий, что будет сопровождаться экономическими и социальными потрясениями. За прошедшие с той поры 22 года проведено много исследований и совещаний, которые показали, что мрачные прогнозы этой книги несостоятельны. Подъем уровня Мирового океана действительно происходит, но со скоростью 0,6мм в год, или 6 см за столетие. В то же время вертикальные поднятия или опускания береговых линий достигают 20 мм в год. Таким образом, трансгрессии и регрессии моря определяются тектоникой в большей мере, чем подъемом уровня Мирового океана. В то же время потепление климата будет сопровождаться увеличением испарения с поверхности океанов и увлажнением климата, о чем можно судить по палеогеографическим данным. Всего 7–8тыс. лет назад во время голоценового климатического оптимума, когда температура на широте Москвы была на 1,5–2°С выше современной, на месте Сахары расстилалась саванна с рощами акаций и многоводными реками, а в Средней Азии Заравшан впадал в Амударью, река Чу— в Сырдарью, уровень Аральского моря находился на отметке 72 м и все эти реки, блуждая по территории современной Туркмении, текли в прогибавшуюся впадину Южного Каспия. Подобное происходило и в других ныне аридных областях мира.

    Сегодня уже мало кто из ученых, занимающихся этой проблемой, оспаривает тот факт, что деятельность человека приводит к повышению концентрации парниковых газов в атмосфере. По мнению Межправительственной комиссии по изменению климата, «увеличение концентрации парниковых газов приведет к разогреву нижних слоев атмосферы и поверхности земли... Любое изменение в способности Земли отражать и поглощать тепло, в том числе вызванное увеличением содержания в атмосфере тепличных газов и аэрозолей, приведет к изменению температуры атмосферы и мировых океанов и нарушит устойчивые типы циркуляции и погоды».

    Неопределенность  в вопросе глобального потепления порождает скепсис по поводу грозящей опасности. Проблема заключается в том, что когда гипотеза об антропогенных факторах глобального потепления подтвердится, уже поздно будет что-либо предпринимать.

2. Моделирование изменений климата

 

          В последние десятилетия созданы различные модели, с помощью которых можно оценить влияние на климат изменений состава атмосферы. Это способствовало пониманию механизмов предстоящих изменений климата. Для расчетов в таких моделях необходимо вычислять перенос солнечного и теплового (длинноволнового) излучения в атмосфере при различных соотношениях ее компонентов.

         Наряду с этим требуется описать обмен энергией между радиационно-активной турбулентной атмосферой и неоднородными поверхностями суши, океана и криосферы. Система взаимодействующих элементов очень сложна, и до сих пор не существует моделей, которые могли бы полностью учесть всю совокупность естественных процессов переноса в атмосфере и у поверхности Земли. Существуют относительно простые и более сложные модели. Самыми сложными оказываются климатические модели, учитывающие общую циркуляцию атмосферы и океана. Кроме того, нужны модели, отражающие эволюцию морского льда и различные процессы на суше (образование и изменение снежного покрова, содержание влаги в почве и ее испарение растительностью).

         Модель климата, разработанная в Вычислительном центре РАН, включает блок, описывающий процессы в атмосфере с пространственным разрешением 4 х 5°, и океанский блок, представляющий собой интегральную модель деятельного слоя океана с заданным распределением течений. Moдель удовлетворительно описывает основные сезонные и географические характеристики глобального климата.

         В этой модели рассчитаны, в частности, распределения по высоте изменений температуры воздуха у поверхности Земли при удвоении содержания СО2 в атмосфере. Максимальное потепление составит 4°С, сильнее скажется над материками, а наиболее сильно проявится зимой в Азии. Это связано с неизбежным сдвигом границы снежного покрова к северу. Изменение количества осадков имеет «пятнистую» структуру. Увеличение количества осадков обусловлено более интенсивным испарением с поверхности океана и последующим выпадением на суше. Однако существуют области, где осадков станет меньше.

 

2.1. Экосистемы хвойных лесов

         Отмечаемые ныне и прогнозируемые на ближайшие десятилетия повышение содержания СО2 в атмосфере и потепление ведут к серьезным изменениям в таежных и тундровых экосистемах Арктики и Субарктики: изменению продуктивности, смене видового состава, сдвигу границы между лесом и тундрой. Авторы предприняли попытку с помощью модели оценить, как повлияют изменения климата на продукционный процесс в лесной экосистеме и насколько сдвинутся северная и южная границы лесных экосистем умеренной зоны Северного полушария.

         Модель продукционного процесса экосистем хвойного леса описывает динамику углерода и воды, а также основные биотические и абиотические факторы в них. В модели учтены следующие процессы, протекающие в растениях: фотосинтез, дыхание, рост и отмирание органов, распределение усваиваемых питательных веществ между органами. Модель учитывает динамику влажности почвы и потока воды по ее профилю, интенсивность осадков и испарения, гидродинамическое сопротивление и водный потенциал почвы, действие гравитации на транспорт воды. После проверки модели по результатам наблюдений над ельниками в южной тайге на Валдае и другими участками в хвойно-широколиственных лесах и северной тайге, ее использовали для описания глобальных процессов в высоких и средних широтах Северного полушария.

2.2. Сдвиг природных зон

          Различные изменения в экосистемах в результате изменения климата оценивались не раз. Здесь мы обсудим сдвиг границ системы природных зон «тайга — тундра». В используемой модели заложены разделяемые большинством специалистов представления о том, что в постоянных климатических условиях экосистема в своем развитии неизбежно приходит к устойчивому состоянию — климаксу. Иными словами, при постоянных условиях в данном месте экосистема пребывает в единственно возможном устойчивом положении равновесия, например «тундра» или «тайга».

         Предположим, содержание диоксида углерода в атмосфере вдвое выше современного. Чтобы проследить за перемещением северной границы леса, разобьем ее на участки в широтном направлении, на каждом из которых положение границы определяют температура, рельеф, речной сток и вечная мерзлота (перечень факторов заимствован из публикаций и экспертных оценок). Результаты модельных расчетов свидетельствуют, что зона тайги сдвинется к северу преимущественно на 100–200 км. Кое-где этот сдвиг будет гораздо меньше или его не будет вовсе.

2.3. Влияние глобального потепления на арктический бассейн

 

        Арктический бассейн — весьма специфический объект для математического моделирования общей циркуляции из-за ряда важных отличий от остальной части Мирового океана. Во-первых, он почти повсеместно и постоянно покрыт льдом. При этом потоки тепла, влаги и импульса из атмосферы в океан в значительной мере определяются состоянием морского льда: его толщиной, сплоченностью и т. д. Во-вторых, распределение плотности воды в Северном Ледовитом океане обусловлено распределением ее солености, а не температуры, как в других океанах. В-третьих, значительная доля океана приходится на мелководные окраинные моря, а дно его глубоководной части изрезано высокими подводными хребтами.

         Результаты расчетов позволили выявить реакцию океана на парниковый эффект. Средневзвешенное по всей глубине океана потепление составило около 1,5°С, что меньше, чем в целом по Северному полушарию. Это вызвано тем, что верхний слой океана оказался сильно распресненным из-за таяния льда и увеличения речного стока. Более теплая, пресная и, стало быть, менее плотная вода, скапливаясь в верхнем слое, препятствует проникновению тепла в нижние слои. Таяние морского льда из-за потепления оказалось столь сильным, что его площадь в летние месяцы уменьшилась бы на 80%. Нарушение вертикальной конвекции океанских вод (наибольшее потепление в верхнем слое) вызывает перестройку всей циркуляции океана. В частности, увеличиваются скорости дрейфовых течений, что наряду с уменьшением толщины льда ведет к росту торосистости. Такие изменения климатического режима неизбежно будут иметь последствия не только непосредственно в акватории, но и в прибрежных областях. Так, подъем уровня океана за счет потепления составит от 0,1 до 0,2 м, что может привести к затоплению устьев крупных рек, особенно в Сибири.

         В целом можно сказать, что климат Арктического бассейна станет более теплым и влажным, резко усилятся штормовые ветры, а в самом океане сократится площадь льдов, летом почти до нуля.  

3. Возможные последствия глобального потепления климата

         Учитывая все данные, разработанные учеными всего мира, и результаты исследований Комиссии ООН, среднемировая температура в этом веке может повыситься на 1,4-1,8 градуса Цельсия. Уровень мирового океана повысится на 10 см, поставив под угрозу миллионы жителей стран, находящихся невысоко над уровнем моря. Учитывая увеличивающееся влияние человечества на климатические изменения, Межправительственная комиссия по наблюдению над климатическими изменениями (IPCC) настаивает на повышении количества наблюдений для создания более полной картины глобального потепления климата. Глобальное потепление заставляет содрогнуться. ООН подготовила новый доклад, в котором прогнозируются последствия воздействия глобального потепления. Выводы специалистов неутешительны: отрицательные результаты потепления будут ощущаться почти повсюду.