Природные ресурсы как основные факторы развития общества. Парниковый эффект и вопросы изменения климата

      Планета с устойчивой атмосферой, такая как  Земля, испытывает практически такой  же эффект — в глобальном масштабе. Чтобы поддерживать постоянную температуру, Земле необходимо самой излучать столько же энергии, сколько она  поглощает из видимого света, излучаемого  в нашу сторону Солнцем. Атмосфера  служит как бы стеклом в парнике  — она не столь прозрачна для  инфракрасного излучения, как для  солнечного света. Молекулы различных  веществ в атмосфере (важнейшие  из них — углекислый газ и вода) поглощают инфракрасное излучение, действуя как парниковые газы. Таким  образом, инфракрасные фотоны, излучаемые земной поверхностью, не всегда уходят прямо в космос. Некоторые из них  поглощаются молекулами парниковых газов в атмосфере. Когда эти  молекулы вторично излучают энергию, которую  они поглотили, они могут излучать ее как в сторону космоса, так  и внутрь, обратно к поверхности  Земли. Присутствие таких газов  в атмосфере создает эффект укрывания  Земли одеялом. Они не могут прекратить утечку тепла наружу, но позволяют  сохранить тепло около поверхности  более долгое время, поэтому поверхность  Земли значительно теплее, чем  была бы в отсутствие газов. Без атмосферы средняя температура поверхности составляла бы —20°С, что намного ниже точки замерзания воды. 

      Важно понимать, что парниковый эффект на Земле был всегда. Без парникового  эффекта, обусловленного наличием углекислого  газа в атмосфере, океаны давно бы замерзли, и высшие формы жизни  не появились бы. В настоящее время  научные дебаты о парниковом эффекте  идут по вопросу глобального потепления: не слишком ли мы, люди, нарушаем энергетический баланс планеты в результате сжигания ископаемых видов топлива и прочей хозяйственной деятельности, добавляя при этом излишнее количество углекислого  газа в атмосферу? Сегодня ученые сходятся во мнении, что мы ответственны за повышение естественного парникового  эффекта на несколько градусов. 

      Парниковый  эффект имеет место не только на Земле. В действительности самый  сильный парниковый эффект, о котором  мы знаем, — на соседней планете, Венере. Атмосфера Венеры почти целиком  состоит из углекислого газа, и  в результате поверхность планеты  разогрета до 475°С. Климатологи полагают, что мы избежали такой участи благодаря  наличию на Земле океанов. Океаны поглощают атмосферный углерод, и он накапливается в горных породах, таких как известняк — посредством  этого углекислый газ удаляется  из атмосферы. На Венере нет океанов, и весь углекислый газ, который выбрасывают  в атмосферу вулканы, там и  остается. В результате мы наблюдаем  на Венере неуправляемый парниковый эффект.

2.2. Последствия парникового эффекта

      Какова  срочность действий, рассмотренных  в 1997 на конференции по изменению  климата в Киото, Япония, на которой  промышленные нации принципиально  согласились сократить выбросы  парниковых газов ? Не один другой вопрос не оспаривается так горячо среди ученых и политиков как этот. Некоторые считают, что немедленные действия неоправданны: ощутимые изменения климата, говорят они, достаточно постепенны, чтобы мы могли адаптироваться к ним. И даже если все выбросы парниковых газов в атмосферу прекратятся завтра, планета все равно будет еще нагреваться несколько десятилетий, из-за длинного жизненного цикла газов в атмосфере. 

      С другой стороны, есть доказательства, что некоторые события могут  радикально изменить климат период нескольких десятков дней. Возможно наибольший страх - это внезапный крах огромного  Атлантического транспортировочного  пояса - системы, которая приносит теплую воду к северу от экватора, делающей Европу на несколько градусов теплее. Испарение этого приходящего  потока оставляет этот пояс с большей  концентрацией соли, чем оставшуюся Северную Атлантику, которая содержит устойчивый избыток воды из континентальных бассейнов. Пояс становится холоднее и плотнее по мере того, как он достигает Гренландии, где совсем тонет.

      Но  что, если порожденное человеком  глобальное потепление изменит температурную  разницу между потоками и, в то же время увеличит количество осадков, разбавляя соленость направленного на север потока? Весь Атлантический транспортировочный пояс может прекратиться, как свидетельствуют океанические осадочные породы, это уже было несколько раз в прошлом. Эффект будет губительный. По некоторым расчетам, в Ирландии будет такая же температура, как сегодня в Шпицбергене, который расположен на сотни километров выше полярного круга. Почти вся северная Европа будет непригодна для жизни.

      Но  никто не знает наверняка, случатся ли такие вещи. Помимо этого, специфический  эффект человека на изменение климата  останется еще долгое время неопределенным, пока наши знания увеличатся, а модели улучшатся.

      «Следующие  десять лет покажут», говорит Тим  Барнетт, климатолог из Института океанографии, Калифорния «Мы должны подождать этот срок, чтобы по-настоящему все увидеть». 

2.2. Пути исследования  изменения климата

      В современное время становится популярным изобретение разных компьютерных моделей  изменения климата на Земле. Они  основаны на вариантах взаимодействия различных климатических факторов, таких как почва, воздух, вода, ледники  и солнечная энергия. Эти общие  циркуляционные модели состоят из уравнений, показывающие изученные зависимости  атмосферной физики и океанической циркуляции.

      Для каждой части планеты ученые рассчитали эффект таких факторов как температура, вращение Земли, часть поверхности  выше уровня моря и другие климатические  условия.

      Но  насколько правдоподобны эти проекты? Совершенной считается модель, если при введении информации о климатических условий на Земле несколько сотен лет назад она выдает точное описание сегодняшнего климата. Очень редко сегодняшние модели выдают результат сопоставимый с настоящим глобальным климатом без различных неточностей.

      Отчасти это объясняется тем, что только самые мощные компьютеры могут справиться с этой задачей. А от части - тем, что некоторые аспекты климатического изменения не до конца изучены. Создатели моделей предупреждают, что их создания еще не достаточно совершенны, чтобы определять детальный эффект в конкретных регионах. Модели разбивают всю поверхность Земли на квадраты со стороной обычно 200 км, но такие факторы как океанические бури, шторм и облачная активность действуют на значительно меньших участках. В этих случаях модели могут определять примерный результат.

      Компьютерные  модели обычно проектируют парниковый эффект в далеком будущем, и они  все лучше и лучше приспосабливаются  к быстро растущему объему знаний человечества. К тому же невероятно сложно правильно учесть влияние  человека на всемирные колебание климата.

      Согласно  Кевину Тренберту, ведущему американскому специалисту в Национальном центре атмосферных исследований в Колорадо, все компьютерные модели предсказывают глобальное потепление, но они могут определить только пределы изменения температуры. Потепление может составить один градус Цельсия в этом веке, или оно может быть в более чем в три раза больше. «Использование таких моделей - это важный и незаменимый инструмент, - говорит Тренберт, - но они не могут решить проблему парникового эффекта».

2.3. Глобальное потепление

      Значимость  потепления, определенная американскими  учеными, может побудить распространенную катастрофу. Во-первых, потепление вызовет  увеличение концентрации водяного пара в атмосфере (на 6 % больше с каждым градусом повышения температуры), что  вызовет увеличение осадков и  возможно большую напряженность  погоды, в общем.

      Хотя  частота дождей и снегопадов может  увеличиться, наиболее ожидаемый эффект, который заключается в том, что  средние колебания осадков могут  быть еще более выраженными, как  утверждает Томас Карл, американский специалист в области изменения  климата. В местностях, предрасположенных  к затоплениям и водным эрозиям, прогнозы будут ужасными. Увеличение осадков будет крайне неравномерно, затопляя наиболее влажные территории, сделает сухие местности еще  более засушливыми.

      В дополнение Карл предполагает, что  тепловые волны могут стать еще  серьезнее там, где местность  имеет маленький шанс охладится ночью. Трехградусное повышение средней температуры увеличит возможность возникновения опасных тепловых волн (выше 35ºС) в средних широтах от одного раза в 12 лет до одного раза в 4 года.

      Такие жестокие картины становятся все  более и более правдоподобными. Существует единодушное согласие, что  глобальная средняя температура  повысилась на пол градуса Цельсия с конца XVIII века, и 13 самых жарких лет наблюдались после 1980 года. По некоторым оценкам 1997 был самым жарким. Это неоспоримое доказательство, что человечество причастно к глобальному потеплению.

      Еще потепление может быть частью естественного  цикла колебаний средней температуры, которая изменялась в пределах 6ºС за последние 150000 лет. Климатические колебания в течение тысячелетий зависят от периодических изменений солнечной активности, орбиты и наклона Земли, то есть от количества тепла, поступаемого на Землю.

      Вращение  Земли не сохраняет постоянную позицию  по отношению к Солнцу. В 1930-х сербский математик Милутин Миланкович установил, что существует зависимость между тремя основными циклами движения Земли и ее климатом: 100 000-летний цикл земной орбиты, 41 000-летний цикл наклона земной оси, 23 000-летний цикл раскачивания земной оси.

      Эффект  этих циклов можно последить по графику  изменения объема ледяных покровов относительно солнечного освещения, который  увеличивался, когда интенсивность  солнечного освещения падала, позволяя снежному покровы продлевать период таяния и накапливаться со временем.

      Согласно  этим циклам мы сейчас находимся в  середине периода похолодания. А  в настоящее время наблюдается  повышение температуры, как если бы мы находились в период потепления.

      Доказательства  этих климатических изменений были взяты из состава льда, добытого из недр древних ледников Гренландии и Антарктиды и среди останков морских организмов в осадочных  породах на морском дне.

      Повышение и понижение температуры за последние 750 000 лет было также исследовано  путем анализа древнего тибетского 300 метрового ледника - самого большого в средних широтах. Образцы льда были собраны с различных глубин. В каждом образце было измерено содержание особого изотопа кислорода 180. Чем больше было его содержание, тем выше была температура в соответствующем периоде.

      Возможно, что около 1860 года, когда ученые впервые  занялись проблемой глобального  потепления, планета еще находилась в периоде аномального похолодания. Настоящее потепление может быть вызвано окончанием этого периода, и парниковый эффект может быть наложен  на это направление колебаний  климата.

      Однако  в опровержение этого мнения, для  многих ученых критическим аспектом является скорость сегодняшнего климатического потепления, которая не может быть сопоставлена со скоростями естественных колебаний климата. В ХХ веке потепление составило 0,5ºС, оно необычно большое, внезапное и распространенное.

      За  последние 150 лет уменьшение ледяных  покровов вследствие глобального потепления наблюдается по всей планете. А за последние 40 лет температура в Антарктиде повысилась на 2,5ºС, одно из крупнейших ледяных полей уменьшилось на одну треть, а другое за один только 1995 год подтаяло на 1300 м2. Таяние ледников уже привело к повышению уровня Мирового океана на 10-25 см в прошлом столетии. Известно, что если уровень Мирового океана поднимется на 1 метр, то многие прибрежные города будут затоплены.

      «Если климат продолжит изменяться с этими  невероятными скоростями, а мы полагаем - будет, значение будущего парникового  эффекта будет огромно даже по геологической шкале», считает Томас Кровли, американский океанограф.

2.4. Факторы изменения  климата

      После проведенной оценки мнений различных  специалистов можно определить, что  климат изменяется вследствие различных  комбинаций различных климатических  факторов, механизм многих из которых  еще не понят современной наукой. Приведем перечень основных климатических  факторов.

      Солнечная радиация. Пролетевший 149 миллиардов километров, солнечный свет нагревает верхний  слой атмосферы с интенсивностью 180 Вт/м2. Одна треть этого тепла отражается обратно в космос. Оставшаяся часть проходит сквозь атмосферу, нагревая земную поверхность