Парниковый эффект

Научно-технический прогресс вызвал многие последствия, которые относятся к экологическим. Сложилось обоснованное мнение о том, что последствием прогресса есть деформация окружающей среды. Прежде всего, это было замечено в отношении увеличений концентраций так называемых малых газов в атмосфере. Темпы их ежегодного прироста составляют: диоксида углерода – 0,5 %; метана – 0,9; окислов азота – 0,25; хлорфторуглеводоров – 4 %. Тенденция роста особенно резко проявилась в средине ХХ века. Сравнения стали возможны благодаря анализу палеотемператур. Основой для их определения служит анализ соотношения стабильных изотопов во льду. Анализ ледяных кернов в Антарктиде позволил установить характерную тенденцию роста. Сейчас их роль в парниковом эффекте не вызывает сомнений.

Парниковый эффект – это удержание значительной части тепловой энергии Солнца у земной поверхности.

Понятие парникового эффекта вначале появилось в физике. Оно было сформулировано Тиндаллом еще в 1863 г. В 1896 г. Аррениус показал, что диоксид углерода, составляющий ничтожную часть атмосферы (примерно 0,3 %), поддерживает ее температуру на 5-6 ⁰С выше, чем если бы этот газ отсутствовал. В 1938 г. Каллендер впервые высказал предположение о возможном влиянии антропогенных выбросов углекислого газа на климат.

В 70-е гг. было доказано, что другие газы в еще меньших количествах, чем диоксид углерода, дают ощутимый парниковый эффект.

В таблице приведены парниковые газы и значения коэффициентов глобального потепления.

Источниками малых газов, прежде всего углекислого газа, окислов азота, являются сжигание ископаемого топлива, биота. Выделение метана происходит в результате сельскохозяйственной (животноводство, выращивание риса) и жилищно-коммунальной (свалки бытовых отходов) деятельности. Галогенуглеводороды имеют исключительно антропогенное происхождение.

Стереотип глобального потепления продолжает широко обсуждаться. Главная проблема состоит в необходимости раскрыть соотношения между природно обусловленными и антропогенными изменениями климата. На сегодняшний день основные выводы, касающиеся изменений глобального климата, сводятся к следующему:

1. Происходит существенное усиление антропогенных выбросов

2. Данные моделирования с очевидностью указывают на следующие наиболее вероятные пределы повышения среднегодовой среднеглобальной температуры приземного воздуха при удвоении концентрации углекислого газа: 1,5-4,5°С.

3. Существует много неопределенностей и расхождений в прогнозах возможных изменений климата в отношении величины, времени и регио­нального пространственного распределения изменений.

4. За последние 100 лет произошло повышение среднеглобальной приземной температуры воздуха в пределах 0,3-0,6°С.

5. Размер потепления в целом согласуется с прогнозами на основа­нии моделирования, но он имеет ту же величину, что и природно обус­ловленная изменчивость климата.

6. Однозначное обнаружение усиления парникового эффекта мало­вероятно раньше чем через 10 лет.

В целом современную ситуацию в области исследований глобально­го климата можно оценить как весьма противоречивую.

Степень неопределенности прогнозов климата очень велика. Принци­пиально важные неопределенности связаны с многими причинами, но, одной из наиболее существенных считают нерешенность проблемы гло­бального круговорота углерода, особенно в части усвоения антропогенных выбросов океаном (роль «биологического насоса») и функционирования биосферы суши как источника или стока углерода (проблема «по­терянного стока» углерода).

Для всех параметров моделей характерен широкий диапазон оценок. Расхождения результатов вычислений с использованием различных мо­делей достигают 300 %. Так, подъем уровня океана, который пока соста­вил 10 см, по одним оценкам, достигнет к середине следующего столе­тия 30 см, по другим, – 150 см и даже 2 м.

Следует сказать, что в отношении темпов повышения уровня Миро­вого океана в будущем веке взгляды специалистов год от года менялись. В 1990 г. наиболее вероятными величинами подъема океана была скорость, которая повлечет за собой повышение к 2030 г. – на 18 см, к 2070 – на 44 см, к 2100 г. – на 66 см при соответствующем возрастании скорости подъема на 4; 5; 5,5 и 6,0 мм в год. Со временем про­гнозируемые средние величины уменьшились по сравнению с первоначальными (к 1996 г. примерно на 30 %), но все равно скорости остались в 2-4 раза больше, чем наблюдавшиеся в течение последних 100 лет.

Существует точка зрения, что парниковый эффект полезен, так как потепление будет способствовать расцвету сельского хозяйства, увеличе­нию атмосферных осадков и т.п. Ясно, однако, что последствия будут раз­личными в разных регионах мира. Положительным считают тот факт, что уже сейчас все реже наблюдаются продолжительные холодные зимы и среднегодовая температура возрастает. В этой связи потребность в топливе снизится. Погодные аномалии в теплом климате могут стать более продолжительными. Прогноз антропогенных изменений глобального климата, а также экологических и экономических последствий глобального потепления сделан специалистами Росгидромета до 2005 – 2020 гг.

В целом же последствия глобального потепления плохо предсказуе­мы, и прогнозы сильно отличаются для разных регионов. Возможно, что на севере Европы его не произойдет. Шведские ученые предполагают, что напротив, здесь и даже южнее — в Испании, Италии, Греции — насту­пит резкое похолодание. Многие климатологи предупреждают, что теплосистема в Мировом океане весьма чувствительна к климатическим изменениям и глобальное потепление может привести к тому, что мор­ские потоки пойдут другими путями. Теплая вода Гольфстрима уже не будет продвигаться так далеко на север, как сейчас. Поэтому вполне ве­роятно, что глобальное потепление создаст большие проблемы.

Изотопные данные свидетельствуют о том, что колебания темпера­туры за последнее тысячелетие достигали 1,5-2°С. Теплыми были ХII, ХVI и XX века, холодными — XIII—XV и XVII—XIX века. В Северном полу­шарии за последние 100 лет наблюдалась следующая картина: конец XIX века был относительно холодным, в начале XX века отмечалось потеп­ление, достигшее максимума в 1930—1940 гг. Затем возобладала тенден­ция к похолоданию, сохранявшаяся в течение 60-70 гг.

Анализ ледяных кернов со станции «Восток» указывает на соответ­ствие и даже тесную корреляцию изменений концентрации диоксида уг­лерода и температур, вычисленных по изотопным данным. Содержание другого углеродного соединения — метана в древней атмосфере также тесно связано с ходом палеотемператур. Вклад парниковых газов в изменение температуры в Центральной Антар­ктиде за последние климатические циклы может колебаться в пределах 50±10 %. Это значит, что по крайней мере 3°С из 6°С—амплитуды изме­нений могут происходить вследствие парникового эффекта.

Таким образом, прогнозы ученых не являются утопией. Научные свидетельства указывают, на то, что изменения мирового климата, вероятно, уже про­исходят. По мере приближения к XXI столетию глобальная температура оказывается на 0,7°С выше, чем в конце XIX века. В 1998 г. глобальная приземная температура была самой высокой за все время проведения надежных измерений начиная с 1860 г.: на 0,57°С выше многолетнего среднего за период 1961 — 1990 г. Вторым самым теплым годом был 1997 г., а семь из десяти самых теплых лет приходятся на 1990-е годы. За последние 20 лет глобальная температура повысилась особенно быстро.

Загадочным, однако, остается тот факт, что в некоторых регионах Земли одновременно происходит похолодание. Если в последние 10 лет сперва в южных океанах, а затем в Сибири, Восточной Европе и на за­паде Северной Америки отмечалось потепление, то в Гренландии, на северо-востоке Канады и ряде островов российской зоны Арктики на­блюдалось понижение средних температур.

Вопреки математическим прогнозам в полярных районах потепления пока не было, хотя именно здесь оно ожидалось в наиболее выраженном виде. Правда, существуют теоретические обоснования того, что в не­которых районах планеты в первой фазе общего потепления, связанного с парниковым эффектом, будет наблюдаться падение средних тем­ператур (данные немецких и советских исследователей).

Трудно предвидеть, что произойдет с живыми организмами в случае глобального потепления, поскольку их взаимодействия весьма многооб­разны и сложны. Так, например, москиты, переносящие лихорадку денге, гибнут при повышении температуры и в этом случае должны чаще пи­таться, что увеличивает риск заболеваемости людей.

Адаптации к изменению климата проявляются по-разному. У неко­торых видов черепах, например, при повышении температуры окружаю­щей среды появляется больше женских особей. Вполне возможно, что потепление уже привело к отклонениям в соотношении полов среди некоторых популяций, что грозит их дальнейшему существованию.

Убывание оледенения в горах вызовет сокращение стока рек, что породит трудности в сельском хозяйстве и выработке гидроэлектроэнер­гии. Подъем уровня океана потребует защиты побережий и приморских городов. При потеплении увеличится испарение с поверхности океана и будет выпадать больше атмосферных осадков.

При глобальном потеплении на 1°С количество осадков заметно воз­растет на широтах от 10 до 30° с.ш. к северу от 50° с.ш., в то время как между 30 и 50° с.ш. количество осадков даже уменьшится.

Если прогнозы о предстоящем потеплении на ближайшие 50 лет оп­равдаются, то оно будет происходить в результате комбинации естественных температурных трендов и парникового эффекта.

Гипотеза парникового эффекта основана на представлениях о высо­кой чувствительности термического режима Земли к изменениям концен­трации диоксида углерода в атмосфере с учетом тенденции роста потреб­ления минерального топлива на ближайшие десятилетия.