2020-05-25
100
Идея о механизме парникового эффекта была впервые изложена в 1827 г. Жозефом Фурье в статье «Записка о температурах земного шара и других планет», в которой он рассматривал различные механизмы формирования климата Земли, при этом он рассматривал какифакторы, влияющие на общий тепловой баланс Земли (нагрев солнечным излучением, охлаждение за счёт лучеиспускания, внутреннее тепло Земли), так и факторы, влияющие на теплоперенос и температуры климатических поясов (теплопроводность, атмосферная и океаническая циркуляция).
Жозеф Фурье предположил, что атмосфера земли выполняет функцию своего рода стекла в теплице: воздух пропускает солнечное тепло, не давая ему при этом испариться обратно в космос. И он был прав. Этот эффект достигается благодаря некоторым атмосферным газам второстепенного значения, каковыми являются, например, водяные испарения и углекислый газ. Они пропускают видимый и «ближний» инфракрасный свет, излучаемый солнцем, но поглощают «далёкое» инфракрасное излучение, имеющее более низкую частоту и образующееся при нагревании земной поверхности солнечными лучами. Если бы этого не происходило, Земля была бы примерно на 30º холоднее, чем сейчас, и жизнь бы на ней практически замерла.
Исходя из того, что «естественный» парниковый эффект – это устоявшийся, сбалансированный процесс, вполне логично предположить, что увеличение концентрации «парниковых» газов в атмосфере должно привести к усилению парникового эффекта, который в свою очередь приведёт к глобальному потеплению климата. Количество СО2 (углекислоты) в атмосфере неуклонно растёт вот уже более века из-за того, что в качестве источника энергии стали широко применяться различные виды ископаемого топлива (уголь и нефть). Газы, вызывающие парниковый эффект, – это не только диоксид углерода (CO2). К ним также относятся метан (CH4), закись азота (N2O), гидрофторуглероды (ГФУ), перфторуглероды (ПФУ), гексафторид серы (SF6). Однако именно сжигание углеводородного топлива, сопровождающееся выделением CO2, считается основной причиной загрязнения.
Глобальное потепление – процесс постепенного роста средней годовой температуры поверхностного слоя атмосферы Земли и Мирового океана вследствие всевозможных причин (увеличение концентрации парниковых газов в атмосфере Земли, изменение солнечной или вулканической активности и т.д.).
Впервые о глобальном потеплении и парниковом эффекте заговорили в 60-х гг. XX в., а на уровне ООН проблему глобального изменения климата впервые озвучили в 1980 г. С тех пор над этой проблемой ломают головы многие учёные, зачастую взаимно опровергая теории и предположения друг друга.
Сегодня уже мало кто из учёных, занимающихся этой проблемой, оспаривает тот факт, что деятельность человека приводит к повышению концентрации парниковых газов в атмосфере.
Тем не менее, ведутся ожесточённые споры вокруг того, какое конкретно количество этих газов вызовет потепление климата и в какой степени, а также как скоро это произойдёт.
В конце 80 – начале 90-х гг. несколько лет подряд среднегодовая глобальная температура была выше обычной. Это вызвало опасения в том, что вызванное человеческой деятельностью глобальное потепление уже началось. Среди учёных существует консенсус, что за последние сто лет среднегодовая глобальная температура поднялась на 0,3–0,6ºС. Однако среди них нет согласия в том, что именно вызвало это явление.
Неопределённость 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.
Согласно прогнозам исследователей, если ничего не предпринимать, мировые выбросы CO2 в течение ближайших 125 лет вырастут вчетверо. Но нельзя забывать и о том, что значительная часть будущих источников загрязнения ещё не построена. За последние сто лет температура в северном полушарии увеличилась на 0,6ºС. Прогнозируемый рост температуры в следующем столетии составит от 1,5 до 5,8ºС. Наиболее вероятный вариант – 2,5–3,5ºС.
До сих пор учёные со 100%-й уверенностью не могут сказать, что вызывает климатические изменения. В качестве причин глобального потепления выдвигается множество теорий и предположений.
Перечислим основные, заслуживающие внимания гипотезы.
Гипотеза 1. Причиной глобального потепления является изменение солнечной активности. Все происходящие климатические процессы на планете зависят от активности нашего светила – Солнца.
Поэтому даже самые малые изменения активности Солнца непременно сказываются на погоде и климате Земли. Выделяют 11-летние, 22-летние, а также 80–90-летние (Глайсберга) циклы солнечной активности. Вполне вероятно, что наблюдаемое глобальное потепление связано с очередным ростом солнечной активности, которая в будущем может снова пойти на убыль.
Гипотеза 2. Причина глобального потепления – изменение угла оси вращения Земли и её орбиты. Югославский астроном Миланкович предположил, что циклические изменения климата во многом связаны с изменением орбиты вращения Земли вокруг Солнца, а также изменением угла наклона оси вращения Земли по отношению к Солнцу. Подобные орбитальные изменения положения и движения планеты вызывают изменение радиационного баланса Земли, а значит, и её климата. Миланкович, руководствуясь своей теорией, вполне точно рассчитал времена и протяжённость ледниковых периодов в прошлом нашей планеты. Климатические изменения, вызванные изменением орбиты Земли, происходят обычно в течение десятков, а то и сотен тысяч лет. Наблюдаемое же в настоящий момент времени относительно быстрое изменение климата, по-видимому, происходит в результате действия ещё каких-то факторов.
Гипотеза 3. Виновник глобальных климатических изменений – Мировой океан – огромный инерционный аккумулятор солнечной энергии. Он во многом определяет направление и скорость движения тёплых океанических, а также воздушных масс на Земле, которые в сильной степени влияют на климат планеты. В настоящий момент времени мало изучена природа циркуляции тепла в водной толще океана. Так, известно, что средняя температура вод океана составляет 3,5 °С, а поверхности суши – 15 °С, поэтому интенсивность теплообмена между толщей океана и приземным слоем атмосферы может приводить к значительным климатическим изменениям. Кроме того, в водах океана растворено большое количество СО2 (около 140 трлн т, что в 60 раз больше, чем в атмосфере) и ряда других парниковых газов, в результате определённых природных процессов эти газы могут поступать в атмосферу, существенным образом оказывая влияние на климат Земли.
Гипотеза 4. Вулканическая активность. Вулканическая активность является источником поступления в атмосферу Земли аэрозолей серной кислоты и большого количества углекислого газа, что также может значительным образом сказаться на климате Земли. Крупные извержения первоначально сопровождаются похолоданием вследствие поступления в атмосферу Земли аэрозолей серной кислоты и частиц сажи. Впоследствии поступивший в ходе извержения CO2 вызывает рост среднегодовой температуры на Земле. Последующее долговременное снижение вулканической активности способствует увеличению прозрачности атмосферы, а значит и повышению температуры на планете.
Гипотеза 5. Неизвестные взаимодействия между Солнцем и планетами Солнечной системы. В словосочетании «Солнечная система» не зря упоминается слово «система», а в любой системе, как известно, присутствуют связи между её компонентами. Поэтому не исключено, что взаимное положение планет и Солнца может влиять на распределение и силу гравитационных полей, солнечной энергии, а также других видов энергии. Все связи и взаимодействия между Солнцем, планетами и Землёй пока ещё не изучены, и не исключено, что они оказывают значительное влияние на процессы, происходящие в атмосфере и гидросфере Земли.
Гипотеза 6. В глобальном потеплении виноваты взрывы. Автором этой оригинальной теории является Владимир Шендеров. Согласно автору, взрывы, осуществляемые во время боевых действий, строительных и горнодобывающих работ, оказывают сильное влияние на недра планеты. В соответствии с законами Ньютона колоссальная, поглощённая земной корой энергия многочисленных взрывов должна вызывать противодействие. Это противодействие выражается в изменении климата на планете. Автор теории утверждает, что 0,04 % CO2 атмосферы не могут вызывать такое масштабное таяние льдов Земли, какое наблюдается в настоящее время. Причиной участившихся в последнее время катаклизмов являются взрывы различного назначения.
Именно они вызывают увеличение количества ураганов, таяние вечной мерзлоты, сползание ледников Гренландии и Антарктиды (вследствие образования водной плёнки под ледниками). Основным доказательством теории является преимущественно низовой характер таяния ледников и вечной мерзлоты.
Гипотеза 7. Изменение климата может происходить само по себе без каких-либо внешних воздействий и деятельности человека. Планета Земля настолько большая и сложная система с огромным количеством структурных элементов, что её глобальные климатические характеристики могут ощутимо изменяться без всяких изменений солнечной активности и химического состава атмосферы. Различные математические модели показывают, что на протяжении века колебания температуры приземного слоя воздуха (флуктуации) могут достигать 0,4 °С. В качестве сравнения можно привести температуру тела здорового человека, которая варьирует в течение дня и даже часа.
Гипотеза 8. Всему виной человек. Самая популярная на сегодняшний день гипотеза. Высокая скорость климатических изменений, происходящих в последние десятилетия, действительно может быть объяснима всё возрастающей интенсификацией антропогенной деятельности, которая оказывает заметное влияние на химический состав атмосферы нашей планеты в сторону увеличения содержания в ней парниковых газов. Действительно, повышение средней температуры воздуха нижних слоёв атмосферы Земли на 0,8 °С за последние 100 лет – слишком высокая скорость для естественных процессов, ранее в истории Земли такие изменения происходили в течение тысячелетий. Последние десятилетия добавили ещё большей весомости этому аргументу, так как изменения средней температуры воздуха происходили ещё большими темпами – 0,3–0,4 °С за последние 15 лет! Вполне вероятно, что имеющее место в настоящее время глобальное потепление – результат действия многих факторов.
