Изменение климата в период инструментальных наблюдений
Колебания климата в последней четверти XIX - XX в. можно определить на основе обработки прямых метеорологических измерений. В настоящее время имеются многочисленные свидетельства того, что потепление, последовавшее за малым ледниковым периодом, продолжалось в конце XiX - первой половине XX в. Это не только отступание горных ледников в Европе, Северной Америке и Азии, но и обработанные ряды метеорологических измерений за 100 лет. С конца XIX в. по 1940 г. происходило потепление на всем Северном полушарии, величина которого составила не менее 0,60C, затем началось новое потепление, продолжающееся и в настоящее время.
На рис. 6.2 представлены ход изменения аномалий глобальной средней годовой приземной температуры воздуха и сглаженная кривая, полученная 10-летним скользящим осреднением.
Рис. 6.2. Вековой ход глобальной средней годовой температуры воздуха
у поверхности Земли
Наблюдается рост средней глобальной температуры земного шара с конца XIX столетия до 40-х годов XX в. Последующее похолодание 50-60-х годов менее заметно. Это скорее колебание около некоторого значения температуры. Новый рост температуры начался со второй половины 70-х годов. За период инструментальных наблюдений средняя глобальная температура земного шара увеличилась на 0,50C. Если действительно происходит потепление, то изменения глобальной температуры должны сказываться на состоянии океана. При потеплении вода в океане расширяется, а следовательно, повышается его уровень. Кроме того, возможные изменения в распределении осадков над сушей могут воздействовать на поверхностный сток рек и ледников в океаны.
Данные наблюдений за изменением уровня моря, полученные с начала века, действительно показывают, что уровень Мирового океана повышается. Средняя скорость повышения уровня Мирового океана 4-5 см за 100 лет. Таким образом, последние 100 лет можно назвать периодом потепления климата. Изучение причин современного потепления показало следующее: ход средней годовой температуры Северного полушария с удовлетворительной точностью можно объяснить колебаниями фактической прозрачности атмосферы и парникового эффекта из-за изменения концентрации CO2 в атмосфере.
Воздействие человека на климат проявляется в процессе динамичного развития производственной деятельности. Изменения в природной среде (вырубка лесов, распашка земель, мелиорация) приводят к уменьшениям радиационного, влажностного, ветрового режима. В конечном итоге атмосферная циркуляция распространяет эти изменения и за пределы района, где производится воздействие.
Преобразования в окружающей природе (насаждение и вырубка лесов, осушение болот, создание водоемов, городская застройка) обусловливают изменения микроклимата и климата. Леса существенно меняют ветровой режим, распределение снежного покрова и промерзание почвы, увеличивают количество осадков, радиационный баланс и испарение. Внутри древесных насаждений складывается режим, улучшающий климатические условия произрастания растительности в засушливых областях.
В городах зеленые насаждения уменьшают интенсивность солнечной радиации у Земли, повышают влажность, сокращают дневные и вечерние температуры и запыленность воздуха. Вырубка лесов на склонах возвышенностей приводит к смыву почвы. При вырубке лесов меняется альбедо системы Земля-атмосфера на 1 %, глобальная температура понизится на 20C. В настоящее время температура у Земли за счет вырубленных лесов понизилась на 0,60C.
Известно, что удвоение концентрации CO2 в атмосфере повышает температуру воздуха на 30C. Количество CO2, которое может выделиться при разложении древесины, повысит температуру на 0,70C, что компенсирует понижение температуры, обусловленное ростом альбедо.
Перспективы изменения климата в результате антропогенных воздействий
Антропогенное увеличение углекислого газа, метана, закиси азота, тропосферного озона, хлорфторуглеводородов приводит к изменению климата. Величина выброса CO2 в атмосферу зависит от сжигания ископаемого топлива, которое удовлетворяет 80% мировой потребности и, следовательно, зависит от технологии получения энергии.
Содержание озона в атмосфере уменьшилось примерно на 1%, но в тропосфере наблюдается увеличение в среднем на 10% вследствие деятельности человека. Увеличение концентрации тропосферного озона к 2050 г. ожидается еще на 10%. Средние годовые значения находятся в пределах 25-35 млрд-1. Опасной для здоровья человека и растений является концентрация 60 млрд-1 и более. Содержание метана составляет 1,7 млн-1 и растет со скоростью около 1% в год. По предварительным оценкам к 2050 г содержание метана увеличится на 20-50%. Метан в химических реакциях в атмосфере ведет к образованию окиси углерода и озона в тропосфере.
Современная концентрация N2O составляет 310 млрд-1, тренд около 0,3% в год. Суммарная концентрация хлорфторуглеродов порядка 2 млрд-1. Вклад этих веществ в величину парникового эффекта около 24%. Изменение климата в XXI в. в значительной степени будет определяться темпами роста парниковых газов.
В настоящее время создано много моделей климата. Все модели прогнозируют рост средней глобальной температуры (1,5- 5,50C) при удвоении современной концентрации CO2. Наибольшее повышение температуры должно произойти в тропосфере высоких широт в осенне-зимний сезон, а в стратосфере произойдет похолодание
Потепление должно сказаться на состоянии ледников и уровне Мирового океана. Если наблюдаемые сейчас связи между уровнем океана и температурой воздуха сохранятся в будущем, то при глобальном потеплении от 1,5 до 5,50C уровень Мирового океана повысится от 25 до 165 см. К этому следует добавить возможное уменьшение площадей малых ледников, что приведет к дополнительному повышению уровня.