Фактические данные о климате в прошлом
ВВЕДЕНИЕ
Одним из важных факторов, влияющих на развитие хозяйства, является климат. Тысячелетиями климат постоянно изменялся и оказывал влияние на жизнь всего человечества.
Цель моего исследования состоит в том, чтобы рассмотреть различные точки зрения на изменение климата нашей планеты, как эти изменения влияют на хозяйственную деятельность и какие вызывают проблемы глобального и регионального уровня. Основные задачи работы изучить исторические сведения об изменении климата и современные тенденции этих изменений.
Проблеме изменения климата уделяется очень большое внимание ввиду ее важности и актуальности. Колебания температуры воздуха, суммы осадков, а также других метеорологических величин, оказывают огромное влияние на деятельность человека (сельское хозяйство, экономика). Климат меняется постоянно, но в последние столетия он стал более нестабильным по сравнению с предшествующим периодом, в результате чего встал острый вопрос о мониторинге, наблюдениях за тенденциями в изменении климата.
Раздел 1.
ИЗМЕНЕНИЕ КЛИМАТА.
ФАКТИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ О КЛИМАТЕ В ПРОШЛОМ
Климат Земли изменяется естественным образом. Каждая составляющая этой комплексной системы изменяется в пределах различной временной шкалы. Атмосфера меняется в считанные часы, поэтому точно предсказать ее динамику более чем на три дня вперед просто невозможно. Верхние слои океанов реагируют на изменения в течение нескольких лет, в то время как изменения в глубинах океана могут проявиться через многие столетия. Жизнь флоры и фауны биосферы (которая влияет на количество осадков и температуру) обычно изменяется в течение десятилетий. Криосфера (снег и лед) еще более инертна: изменения в толще ледяного покрова происходят на протяжении столетий. Геосфера (сама поверхность Земли) меняется медленнее всего – возникновение гор и дрейф континентов (которые влияют на характер ветров и океанические течения) происходит в течение миллионов лет.
Естественное изменение климата в прошлом позволяет глубже понять процессы изменения климата, вызванного человеческой деятельностью. Исследования климата прошлых времен (палеоклиматология) дает нам некое “чувство масштабности” будущих изменений, прогнозируемых на основе климатических моделей. Они также позволяют в значительной мере проверить понимание учеными ключевых климатических процессов и свою способность моделировать их.
Систематические данные о глобальной температуре доступны лишь с 1860 года. Они включают данные, полученные на основе измерений температуры воздуха на поверхности суши, и данные, полученные на основе измерений температуры морской поверхности. Такие данные необходимо тщательно проверять на предмет отклонений, которые могут появиться вследствие изменения методов или мест наблюдений. Например, многие метеорологические станции расположены в городах или поблизости от них. По мере того как город растет, он может оказывать значительное тепловое воздействие на местный климат. Такое воздействие должно приниматься и в настоящее время принимается в расчет при оценке нынешних изменений глобальной температуры.
Исследования более ранних климатических условий основаны на косвенных доказательствах. Изменение уровня озер может, например, показать разницу между количеством осадков и объемом испарения воды за прошлые годы. Годовые кольца деревьев, ледяные шапки или океанические отложения могут также содержать информацию о прошлом. Используя определенную комбинацию данных, полученных на основе измерений, моделей и своего рода “сыскной работы”, ученые преобразуют количественные данные, поддающиеся измерению (такие как химический состав образцов керна льда) в физические переменные, которые они хотят исследовать (например, температуру в Антарктике 100 000 лет назад).
На протяжении последних нескольких миллионов лет на Земле царил ледниковый период. С большой степенью достоверности можно утверждать, что ледниковый период был вызван медленными “колебаниями” оси планеты и ее орбиты вокруг солнца. Эти колебания повлияли на общее количество энергии, которое планета получала от солнца, и, в особенности, на географическое распределение этой энергии. В течение ледникового периода глобальная температура упала на 5°C и ледниковые покровы продвинулись глубоко на территорию Европы и Северной Америки. Ледниковый период был разделен более теплыми периодами “межледниковья”.
Согласно прогнозам, составленным на основе моделей, ожидается, что к концу XXI века климат может стать теплее по сравнению с климатом, который был во время любого периода “межледниковья”. В промежутке между двумя периодами “межледниковья”, около 125 тысяч лет назад, на территории большей части Европы и Азии было теплее на 2°C, нежели в наше время. Тем не менее, согласно прогнозам, составленным на основе моделей, ожидается, что в течение XXI века на обширных территориях этого региона температура может подняться намного выше этого значения, если прогнозируемый характер выбросов парниковых газов останется прежним.
Внезапные климатические изменения в далеком прошлом, вероятно, оказали травмирующее воздействие на жизнь на Земле. Биологическая история Земли характеризуется так называемыми “событиями, вызвавшими массовое вымирание видов”, во время которых погибла большая часть видов, населявших в ту пору Землю. Существует множество возможных причин массового вымирания видов, однако факты свидетельствуют о том, что некоторые из этих событий совпали со сравнительно внезапными изменениями климата, схожими по масштабам изменений с теми, которые сегодня прогнозируются на XXI век. В последующие 100 лет мы, возможно, явимся свидетелями климатических изменений, которые были неведомы нашей планете до начала ледникового периода миллионы лет назад.
1.2 КАК БУДЕТ ИЗМЕНЯТЬСЯ КЛИМАТ?
Согласно современным климатическим моделям, в период с 1990 по 2100 год ожидается глобальное потепление приблизительно на 1,4 – 5,8°C.Эти прогнозы основываются на целом ряде допущений, касающихся основных факторов, которые будут обуславливать будущие выбросы (таких, например, как рост численности населения и технический прогресс), однако они строятся без учета каких бы то ни было стратегий в области изменения климата, направленных на сокращение выбросов. Даже повышение на 1,4°Cокажется более сильным, нежели любая другая столетняя тенденция изменения температуры за последние 10000 лет. Эти прогнозы разработаны с учетом воздействия аэрозолей и задерживающего эффекта океанов. Инертность океанов означает, что поверхность Земли и нижние слои атмосферы будут продолжать нагреваться в течение сотен лет, даже если в 2100 году рост концентрации парниковых газов прекратится.
Ожидается, что к 2100 году средний уровень моря повысится на 9 – 88 см.Это будет вызвано главным образом тепловым расширением верхних слоев океана по мере их нагревания и отчасти таянием ледников. Диапазон неопределенности этих оценок весьма велик. Он означает, что изменение океанских течений, локальное перемещение суши и другие факторы приведут к тому, что в отдельных местах и регионах уровень моря поднимется гораздо больше или гораздо меньше по сравнению со средним глобальным показателем. Несколько более быстрое таяние ледяного покрова Гренландии и Антарктики будет, вероятно, компенсироваться за счет более интенсивных снегопадов в обоих этих регионах. По мере того, как потепление будет проникать глубже в океаны, а льды продолжать таять, уровень моря будет продолжать расти еще в течение долгого периода времени после того, как температура поверхности Земли выровняется.
Региональные и сезонные прогнозы температуры намного более неопределенны. Хотя ожидается, что в большинстве областей будет происходить потепление, все же в некоторых из них это потепление будет гораздо более существенным. Самое сильное потепление произойдет, по прогнозам, в холодных северных регионах в зимний период времени. Причина этого состоит в том, что снег и лед отражают солнечный свет, поэтому, чем меньше снега, тем больше поглощение солнечного тепла, которое способствует потеплению: сильный ярко выраженный эффект положительной обратной связи. Ожидается, что к 2100 году зимняя температура в северных районах Канады, Гренландии и на севере Азии будет на 40% выше по сравнению со средней глобальной температурой.
Согласно прогнозам, во всем мире ожидается повышение уровня осадков, однако достоверность подобных тенденций на местном уровне намного меньше.Вероятно, что ко второй половине XXI века в зимнее время года уровень атмосферных осадков повысится в средних и высоких широтах северного полушария, а также в Антарктике. Что касается тропиков, то, согласно разработанным моделям, ожидается, что на одних территориях будет наблюдаться больше атмосферных осадков, на других меньше. В Австралии, Центральной Америке и южной части Африки наблюдается устойчивая тенденция уменьшения количества осадков в зимний период.
Большее количество дождей и снега приведет к большему увлажнению почвы в высоких широтах в течение зимнего времени года, однако более высокие температуры могут стать причиной потери почвенной влаги в летнее время.Локальные изменения степени влажности почв, несомненно, очень важны для сельского хозяйства, однако спрогнозировать их при помощи климатических моделей до сих пор весьма сложно. Даже знак глобальных изменений почвенной влаги на летний период – повышение или снижение ее уровня – остается неопределенным.
1.3 НАЧАЛОСЬ ЛИ УЖЕ ИЗМЕНЕНИЕ КЛИМАТА?
Климат Земли уже “приспосабливается” к прошлым выбросам парниковых газов. Климатическая система должна “подстраиваться” под концентрацию парниковых газов с тем, чтобы сохранить глобальный энергетический баланс. Это значит, что климат изменяется и будет продолжать изменяться до тех пор, пока будет расти уровень парниковых газов. Сегодня ученые убеждены в том, что постоянно пополняющаяся база данных подтверждает общую картину глобального потепления, а также других изменений климатической системы.
Данные, полученные на основе измерений, указывают на повышение средней температуры воздуха с конца XIX века на 0,6±0,2°C.Эти наблюдения совпадают с прогнозами, составленными на основе моделей, используемых для прогнозирования степени потепления климата до настоящего времени, особенно с учетом охлаждающего воздействия аэрозолей. Основное потепление произошло с 1910 по 1940 год и с 1976 года по наши дни. Вероятно, что в северном полушарии (в тех районах, по которым существует достаточно данных для проведения подобного анализа) темпы и продолжительность потепления в XX веке были бoльшими, нежели в любое другое время в течение последних 1000 лет. Кроме того, похоже, что 1990 е годы были самым жарким десятилетием тысячелетия, а 1998 год самым жарким годом.
Средний уровень моря повысился на 10 – 20 см.С потеплением верхних слоев океана вода расширяется, а уровень моря повышается. На основе моделей можно предположить, что к сегодняшнему дню потепление на 0,6°C должно было и в самом деле привести к нынешнему повышению уровня моря. Однако другие, более сложные для прогнозирования изменения также влияют на реальный и кажущийся уровень моря, особенно снегопады и таяние льдов в Гренландии и Антарктике, а также медленное “освобождение” северных континентов от тяжести многовековых ледников.
С конца 1960-х годов толщина снежного покрова в средних и высоких широтах северного полушария уменьшилась примерно на 10%. Весьма вероятно, что за XX век ежегодный период ледостава озер и рек сократился приблизительно на две недели. В течение этого времени также отступили почти все известные горные ледники в неполярных регионах. За последние десятилетия протяженность ледового покрова Арктики в весеннее и летнее время года сократилась на 10 15%, а толщина льда уменьшилась на 40% в конце лета и начале осени.
Во многих регионах мира наблюдается повышенный уровень выпадения осадков. Каждые десять лет в большинстве районов континентов северного полушария в средних и высоких широтах наблюдается рост количества осадков на 0,5–1%, который сопровождается 2 процентным увеличением облачного покрова. Количество атмосферных осадков в тропических районах суши (между 10° северной широты и 10° южной широты), судя по всему, также увеличивается в течение каждого десятилетия на 0,2 – 0,3%. С другой стороны, в течение XX века наблюдалось снижение уровня осадков в субтропических районах северного полушария (между 10 й и 30 й северной параллелью), примерно на 0,3% в течение каждого десятилетия. Судя по всему, в некоторых частях Африки и Азии частота и интенсивность засух увеличилась.
Изменение климата в течение XX века согласуется с теми последствиями, которые мы ожидали в связи с повышением концентрации парниковых газов и аэрозолей.Наблюдаемая пространственная закономерность потепления соответствуют прогнозам, составленным на основе моделей. Например, измерения, сделанные на поверхности Земли, а также измерения с помощью метеорологических зондов и спутников показывают, что в то время как поверхность Земли нагревается, стратосфера охлаждается. К тому же, Земля нагревается медленнее над океанами, нежели над материками, в особенности в тех районах океана, где поверхностные пласты воды смешиваются с нижними, распространяя тепло на глубинные слои океана. Еще один пример – снижение темпов потепления в районах, подверженных воздействию аэрозолей.
В общем и целом, существуют новые и убедительные доказательства того, что наблюдаемое за последние 50 лет потепление в основном вызвано антропогенной деятельностью.
Раздел 2.