Проблема глобального изменения климата на планете и пути ее решения

Содержание

Текущее состояние климата

Последствия климатических изменения люди уже ощущают на себе. Принимаемых мер недостаточно для улучшения ситуации. Мировые выбросы диоксида углерода, у которого самый высокий потенциал глобального потепления, продолжают увеличиваться. В 2020 году был установлен новый рекорд — 33,1 млрд. тонн. Чем грозит бездействие, на специальных конференциях рассказывают климатологи.

В мире в целом

Согласно докладу Lancet, опубликованному перед конференцией ООН по климату (“COP 23”), начиная с 2000 года на 46% возросло количество природных катастроф.

Только в 2020 году экономический ущерб от них достиг 126 миллиардов долларов.

Из-за глобального потепления люди на земле страдают от аномальной жары, экстремального холода, небывалых ливней с грозами.

В современной России

По данным Росгидромета за 2020 год, за последние 30 лет по всей стране увеличилась среднегодовая температура. Особенно это заметно на Чукотке, где она выросла больше чем на 3 °C.

Количество опасных агро-и гидрометеорологических явлений вследствие глобального потепления растет по всей России. Уменьшается количество воды в реках, морях, озерах.

В будущем высохнут мелкие и сильно обмелеют крупные водоемы. Растает вечная мерзлота — гигантское хранилище парниковых газов и опасных микроорганизмов, включая неизвестных науке.

Климат меняется не так, как раньше

Климат на Земле меняется с тех пор, как она существует. На протяжении миллионов лет естественным образом чередовались теплые и холодные периоды. Однако потепление, о котором сейчас много говорят и пишут, — это изменения, вызванные хозяйственной деятельностью человека.

Прогнозы на будущее

Пессимистичный сценарий. Согласно модельным расчетам, если срочно не принять меры, на планете ожидается около 529 000 смертей в год, вызванных ухудшением питания, особенно снижением потребления овощей и фруктов. Немецкий институт экономических исследований считает, что к 2050 году изменение климата приведет к экономическим потерям в 200 000 млрд. долларов.

По данным Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК), в результате таяния льда к 2100 году уровень мирового океана вырастет на 0,19-0,58 м. Новые источники сообщают о повышении до 2 м. Через много лет он может достигнуть около 2,3 м на каждый дополнительный градус Цельсия.

Оптимистичный сценарий. Остановить нагревание невозможно, но если удастся его затормозить, у живых существ будет время адаптироваться к меняющимся условиям. Замедлится таяние ледников, меньше людей пострадает от наводнений. Сократится количество невыносимо жарких дней.

Самым большим потенциалом в сдерживании глобального потепления обладает Россия, так как на территории страны много мест, где можно посадить леса, чтобы предотвратить катастрофу.

Причины глобального потепления

Глобальное потепление является одной из значимых экопроблем на сегодняшний день. И этот процесс ускоряется и активно продолжается под влиянием многих серьезных факторов.

Главными и критическими для окружающей среды ученые называют следующие причины процесса потепления:

  1. Увеличения в составе атмосферы уровня углекислого газа и других вредных примесей: азота, метана и тому подобное. Это происходит из-за активной деятельности заводов и фабрик, работы транспортных средств, и самое негативное влияние на экологическую ситуацию оказывают разнообразные природные катастрофы: масштабные аварии, взрывы, пожары.
  2. Выделение пара вследствие повышенных показателей температуры воздуха. Ввиду этой ситуации воды Земли (реки, озера, моря) начинают активно испаряться – и если данный процесс будет продолжаться с такой же скоростью, то на протяжении ближайших сотен лет воды Мирового океана могут значительно уменьшиться.
  3. Таяние ледников, что способствует увеличению уровня воды в Мировом океане. И, как следствие, подтапливаются береговая линия материков, что автоматически означает наводнения и разрушение населенных пунктов.

Такой процесс сопровождается выделением вредного для атмосферы газа – метана, и ее дальнейшим загрязнением.

Естественные изменения климата

Наука пока не способна построить модель, учитывающую все факторы, влияющие на климат. Естественные колебания погодных условий, изменения активности Солнца, космические соотношения не подвластны оценке.

Суть парникового эффекта

Инфракрасное альбедо Земли (способность отражать тепловое излучение) зависит от состава атмосферы и парникового эффекта.

Обратная связь между количеством водяных паров и приповерхностной температурой приводит к колебаниям климата. Зимой воды в воздухе меньше и парниковый эффект уменьшается. Летом процессы испарения активизируются, что приводит к усилению альбедо планеты и дополнительно разогревает Землю.

Земля без парникового эффекта

Состояние биосферы без “парника” не позволило бы человечеству появится. Защитный купол над планетой из влажных паров и газов, как теплица, сделал возможным появление растительности, животных и людей.

Без эффекта сохранения тепла и влаги средняя температура на Земле была бы ниже на 30-35°C.

Концентрации углекислого газа и метана

Историю концентрации метана проследили по кернам (бурениям) в ледниках Гренландии и Антарктиды. Он был обнаружен в воздухе в 1947 г.

Теории происхождения газа содержат слова «может быть». Но содержание в атмосфере смоделировано на 140 тыс. лет назад. Его увеличение объясняют хозяйственной деятельностью человека. Метан активнее углеродного газа в 20 раз, но содержится в воздухе в малых значениях.

Количество углекислого газа выросло. Это связывают с промышленной вырубкой лесов, т.к. основным потребителем CO2 на земле являются растения и микроорганизмы. Излишние выбросы углекислого газа разрушают климат.

Влияние водяного пара и других парниковых газов

Особенностью водяных паров и парниковых газов является то, что они прозрачны для зрения, но видимы в инфракрасном диапазоне спектра.

Пары воды создают 60% парникового эффекта. Углеводороды и оксиды азота в атмосфере находятся в небольших количествах. Поэтому их роль оценить трудно.

Коротко о причинах

Не хочу сильно уходить в эту сторону причин, иначе это уведет разговоры в отдельную тему, как уже было в одной из моих прошлых публикаций, но пропустить некоторые пояснения для текущей темы тоже нельзя. Несмотря на массу скептиков (которые по совпадению не являются специалистами по климату), научный ответ на причины глобального потепления вполне однозначный — дело именно в антропогенном влиянии. Существует абсолютный научный консенсус на этот счет — анализ более 11 тыс. научных статей по теме климата за 2019 г показывает 100% согласие с тем, что текущее изменение климата реально и что его причина именно в деятельности человека (см J.Powell, 2019).

Человечество за последние пару веков выбросило слишком много углерода, сжигая ископаемое топливо, и слишком серьезно изменило земную поверхность. Естественные колебания климата, наблюдавшиеся ранее, не идут ни в какое сравнение с тем что происходит сейчас — ни по скорости роста температуры, ни по глобальному эффекту. Об этом говорит и анализ изотопного состава выброшенного углерода, и многочисленные исследования по моделированию климата, неспособные объяснить наблюдаемые эффекты без учета антропогенного влияния.

Ниже на картинке из доклада Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК) обобщены данные сотен исследований по вкладам различных факторов, как природных, так и антропогенных, влияющих на изменение энергетического потока Земли (радиационного воздействия), т.е. грубо на «потепление/похолодание» планеты. Видно, что влияние колебаний солнечной активности на несколько порядков ниже, чем влияние антропогенных выбросов парниковых газов, в первую очередь CO2. Кстати, среднегодовая вулканическая активность, тоже едва достигает 1% от того что выбрасывает человек. Так что человек просто «задавил» все другие процессы, влияющие на климат, и задал один конкретный тренд на глобальное потепление.

Влияние различных факторов на изменение климата

За последние пару веков человечество высвободило в атмосферу порядка 600 Гт (млрд. тонн) углерода (более 2400 Гт CO2). Углерод очень медленно выводится из атмосферы, поэтому там и накапливается. Поэтому CO2 играет куда боле важную роль в потеплении, чем другой парниковый газ — водяной пар, который легко конденсируется. Всего из выброшенных 600 Гт около 40% так и остались в атмосфере, повысив концентрацию CO2 в ней на 40% по сравнению с доиндустриальным уровнем до самых высоких величин за последние 800 тыс. лет. Остальные 30% углерода поглощены океаном, что приводит к росту его кислотности, и еще 30% поглощены биомассой, за счет чего наблюдается ее прирост. Так что планета, конечно, пытается переварить наше влияние, но не успевает за ним. Люди по прежнему выбрасывают по 11 Гт углерода в год, поэтому рост температуры неизбежен, со всеми вытекающими рисками, описанными выше.

Углеродный баланс (точнее дисбаланс) на планете. IPCC AR5, 2014

Последствия глобального увеличения температуры

Международная комиссия (МГИЭК) опубликовала рабочий доклад, где отражены возможные сценарии последствий, связанных с глобальным потеплением. Основной мотив доклада — тенденция к росту среднегодовой температуры сохранится, человечество вряд ли сможет компенсировать свое влияние на климатические процессы планеты. Следует отметить, что взаимосвязь климатических изменений и состояния экосистем в настоящее время плохо изучена, поэтому большая часть прогнозов носит предполагаемый характер.

Среди всех предполагаемых последствий достоверно установлено одно — повышение уровня Мирового океана. По состоянию на 2016 год отмечено ежегодное увеличение уровня воды на 3-4 мм. Рост среднегодовой температуры воздуха обуславливает возникновение двух факторов:

  • таяние ледников;
  • термическое расширение воды.

При сохранении текущих климатических тенденций, к концу 21 века уровень Мирового океана повысится максимум на два метра. В последующие несколько столетий его уровень может достигнуть отметки в пять метров больше настоящего.

Таяние ледников приведет к изменению химического состава воды, а также к распределению атмосферных осадков. Ожидается рост количества наводнений, ураганов и других экстремальных катаклизмов. Кроме того, произойдет глобальное изменение океанических течений — так, Гольфстрим уже сейчас изменил свое направление, что привело к определенным последствиям в ряде стран.

Влияние глобального потепления на человеческую цивилизацию нельзя переоценить. В странах тропических регионов произойдет катастрофическое снижение продуктивности сельского хозяйства. Будут затоплены самые плодородные регионы, что в конечном итоге может привести к массовому голоду. Тем не менее, стоит отметить, что такие серьезные последствия ожидаются не ранее, чем через несколько сотен лет — у человечества достаточно времени, чтобы принять соответствующие меры.

Факторы ускоряющие глобальное потепление

Существует ряд факторов, влияющих на потенциал глобального потепления:

  • постоянная работа электростанций, фабрик, заводов, перерабатывающих предприятий.
  • катастрофы с утечкой газов или нефти, взрывы.
  • таяние ледников, вечной мерзлоты, происходящее с выделением в атмосферу метана и тепла.
  • усиленное парообразование из-за высокой температуры воздуха приводит к уменьшению водной земной поверхности с иссушением рек, морей, океанов.

Человечество может контролировать свою активность путем установки систем очищения и снижения энергозатрат. Отказ от добычи каменного угля и переход на другие источники энергии станет решением проблемы сохранения существующей экосистемы.

Какие последствия может иметь глобальное потепление

Чем же опасен углекислый газ в больших концентрациях в воздухе и к чему приведет глобальное потепление? Такое будущее прогнозируют уже давно и вот каким оно будет в 2100 году.

При отсутствии действий по смягчению последствий изменения климата, со способами и темпами хозяйственной деятельности аналогичными сегодняшним, мы будем жить в энергоемкой мире, основанном на использовании все более дефицитного и дорогостоящего ископаемого топлива. Человечество будет испытывать большие проблемы в сфере энергетической безопасности. Лесной покров в тропиках будет замещен сельскохозяйственными и пастбищными угодьями практически повсеместно. К концу 21-ого века, глобальная температура достигнет отметки на ≈ 5°С выше, чем до индустриальной революции.

Контрастность природных условий резко усилится. Мир полностью измениться при концентрации углекислого газа в атмосфере, равной 900 ppm. Произойдут широкие преобразования природной среды, часто в ущерб человеческой деятельности. Стоимость адаптации к новым условиям намного превысит стоимость смягчения последствий изменения климата.

Последствия в океане

Воды Арктики могут стать полностью свободными ото льда в летний период к 2050 году. Уровень моря повысится на 0,5-0,8 метров и продолжит повышаться после 2100 года. Многие населенные пункты и прибрежная инфраструктура по всему миру будут находиться под угрозой разрушения. Произойдет значительное увеличение случаев экстремальных ситуаций в прибрежной зоне (ущерб нанесут цунами, штормы и связанные с ними приливы).

Возникнет повсеместная гибель коралловых рифов в результате окисления и нагрева океана, повышения уровня моря и усиления интенсивности тропических циклонов и ливней. Изменения в рыболовстве даже не поддаются предсказаниям.

Последствия на суше

Области распространения вечной мерзлоты сократятся более чем на 2/3, что приведет к эмиссиям в атмосферу, эквивалентным выбросам углекислого газа за всю историю вырубки лесов. Многие виды растений будут не в состоянии достаточно быстро приспособиться к новым климатическим условиям. Увеличение температуры негативно скажется на урожае пшеницы, риса и кукурузы в тропических и умеренных широтах. В результате чего произойдет массовое исчезновение видов. Повсеместно будет не хватать пищи людям, голод станет одной из основных проблем человеческой цивилизации.

Последствия в атмосфере

Интенсивность и продолжительность периодов аномально жарких дней, по крайней мере, удвоится по сравнению с сегодняшним днем. Холодные и влажные северные регионы станут еще более влажными, а регионы с полусухим и пустынным климатом еще более сухими. Экстремальные осадки станут более интенсивными и частыми на большей части умеренных и тропических широт. Произойдет глобальное увеличение количества осадков, а ежегодная площадь наводнений увеличится в 14 раз.

Последствия для человека

Расчетный безопасный уровень концентрации CO2 для человека в 426 ppm будет достигнут в ближайшие 10 лет. Предполагаемый рост до 900 ppm в атмосфере к 2100 году очень негативно скажется на человеке. Постоянная вялость и усталость, чувство духоты, потеря внимания, обострение астматических заболеваний – это лишь малая часть неудобств, которые мы ощутим на себе. Постоянные перепады температур и погодных условий не принесут человеческому организму никакой пользы. Производительность труда сильно упадет. Эпидемиологический и болезненный риски очень повысятся в больших городах.

Причины изменения климата

Климат на планете формируется под влиянием Солнца. Солнечное излучение нагревает земную поверхность неравномерно (в экваториальной области сильнее), из-за этого образуются движущиеся в определенном направлении ветры и морские течения. При повышении солнечной активности отмечаются потепления и геомагнитные бури.

Глобальное потепление

Естественными причинами климатических преобразований являются сдвиги планетарной орбиты, изменения геомагнитного поля, движения материковых и океанических плит, вулканические извержения. На протяжении всей истории планеты они влияли на климат, способствовали его циклическим колебаниям, называемым ледниковыми периодами и межледниковьями.

Но на данном этапе существования планеты к естественным причинам преобразований климата добавились антропогенные, то есть связанные с деятельностью человека. Основная причина – парниковый эффект. С начала 21 века его воздействие на планету в 8 раз превысило по интенсивности воздействие солнечной радиации.

Выбросы в атмосферу

Под парниковым эффектом подразумевается задержка в атмосфере излучаемого планетой тепла. То есть атмосфера играет роль непроницаемой пленки, а Землю можно сравнить с огромной теплицей. Солнечное излучение проходит через земную атмосферу, нагревает поверхность. Но тепло, исходящее из нагретой поверхности планеты, не может уйти в космос, остается в атмосферных слоях. Причина такого явления – накопление в атмосфере в результате антропогенной деятельности газов, задерживающих исходящее из планеты длинноволновое инфракрасное излучение. Такие газы называются «парниковыми».

Глобальное потепление: причины и последствия

Теории возникновения

1. Скачки солнечной энергии

По одной из теорий, основной причиной для роста температур является изменение солнечной активности. Было неоднократно отмечено, что ее резкое увеличение приводит к природным катаклизмам, значит стабильные циклы активности Солнца также могут оказывать свое влияние.

2. Космические явления

Активность планет Солнечной системы также может приводить к глобальному потеплению. Суть многих космических явлений до сих пор не изучена, но уже известно, что они могут влиять на распределение солнечной энергии и на гравитационные поля. В совокупности с другими факторами, они могут выступать катализатором для роста температур в мире. Одним из таких явлений является изменение угла оси вращения Земли. За счет него смещается радиальный баланс планеты, который приводит к переменам климата. Эту гипотезу подтверждает тот факт, что всем другим крупным природным преобразованиям в истории человечества соответствуют орбитальные изменения Земли.

3. Вулканы

При извержении вулкана происходит мощный выброс различных газов в атмосферу, в том числе и СО2. Углекислый газ считается основным «парниковым газом», который пропускает солнечное тепло к поверхности Земли, но не дает ему покинуть атмосферу. Это явление называют «парниковым эффектом», и считается, что именно за счет значительного увеличения доли СО2 в атмосфере происходит постепенный рост температур.

4. Человеческий фактор

Наиболее часто обсуждаемой причиной для глобального потепления является человеческий фактор. Сложно отрицать, что какие бы еще факторы не оказывали влияние на климат, деятельность людей сильно укрепила как минимум парниковый эффект. За счет выбросов отходов в атмосферу в воздухе стал сильно преобладать углекислый газ, в то время как доля озона наоборот спала. Последнее обстоятельство приводит к разрушению озонового слоя Земли, который защищает планету от излучения.

Последствия глобального потепления

В зависимости от сценария дальнейшего развития событий, глобальное потепление может привести к существенным переменам в климате планеты. Некоторые из них стали заметны уже сейчас.

* Смещение природных зон. Ни для кого не секрет, что климат на нашей планете изменяется циклично, и эти циклы можно отследить по историческим записям. Бывали и чрезвычайно холодные, и непривычно теплые периоды. В зависимости от стадии цикла, природные зоны смещались на несколько сотен километров к югу или к северу. В рамках глобального потепления они сдвинулись к северу – значительно уменьшились территории, затронутые вечной мерзлотой, и на нее место пришла зона тундры.

* Изменение маршрутов течений. Предпосылками к такому исходу событий ученые считают замедление некоторых течений, в том числе и Гольфстрима. Если это действительно случится, то можно будет ожидать период существенного похолодания в Северной и Западной Европе.

* Новые ореолы обитания флоры и фауны. Вместе с природными зонами перемещаются и животные, обитающие в них. Это служит причиной вымирания одних видов, и появления других.

* Ускоренное распространение болезней. Как известно, теплый климат является отличной средой для развития болезней и инфекций. Кроме того, в нем быстрее эволюционируют вирусы, что сделает их опаснее и устойчивее к лекарствам.

Проявления меняющегося климата

Глобальное изменение климата проявляется в отклонениях погодных показателей от многолетних значений за большой период времени. Сюда входит не только изменение температур, но и частота погодных явлений, которые выходят за рамки нормальных, а считаются экстремальными.

Существуют процессы на Земле, которые непосредственно провоцируют всевозможные изменения климатических условий, а также указывают нам на то, что имеют место глобальные изменения климата.

  • Ледники. Ученые обнаружили, что именно они — самые чувствительные показатели того, как меняется климат. При снижении температур на планете они значительно увеличиваются, а при повышении уменьшаются. Изменение климата Земли существенно влияет на ледники. Ледниковая эпоха сменилась межледниковой. Изменения орбиты Земли и ее оси за миллионы лет значительно повлияли на состояние ледников. А следовательно, изменился и уровень моря.
  • Мировой океан. Он постоянно в движении. Это водные артерии нашей планеты. Постоянная океаническая циркуляция, которая осуществляется потоками опресненной воды и теплого воздуха, определяется плотностью морской воды. Так, за счет ветровых поверхностных течений перемещаются воды и попутно охлаждаются, повышая свою плотность, опускаются на дно. Плотные воды перемещаются в сторону противоположную ветровым течениям. Хотя в районе Южного океана поднимаются опять ближе к верху. Так идет постоянное смешивание между океанами, что объединяет их в одну глобальную систему. Вода при перемещении переносит с собой энергию и частицы, это могут быть как твердые вещества, так и газообразные, которые существенным образом влияют на климат Земли.
  • Климатическая память. Отклик природы на текущее состояние в определенном интервале определяется ее предысторией. Все процессы на планете взаимосвязаны. Внешние воздействия оказывают значительное влияние на окружающую среду. Как результат, озера и моря высыхают, а значит, осадков уже будет выпадать гораздо меньше, и, как следствие, будет отмечаться увеличение пустынных площадей.

Стоит отметить, что изменение климата на планете в настоящее время происходит очень быстро. Так, планетарная температура повысилась на полградуса только за каких-то полвека.

Глобальное потепление — это реальность

Некоторые ученые называют глобальное потепление мифом, так как климат на планете уже менялся. Большинству растений и животных удавалось приспособиться к новым условиям. Пример тому — наступление и отступление ледников.

Причинами любых “климатических скачков” разоблачители считают исключительно естественные факторы: изменения солнечного излучения, движения литосферных плит, крупные извержения вулканов, смещение орбиты Земли.

С мнением коллег не согласны 97% климатологов. Исследования, проведенные национальными академиями из 80 стран и другими научными учреждениями, доказывают, что деятельность человека действительно вызывает потепление в глобальных масштабах.

Способы получения информации об изменениях климата

Изменения климата и связанные с ними экологические процессы изучают институты энергетических и климатических исследований, биологических и геологических наук. Свои заключения ученые делают, анализируя данные метеостанций и спутниковых измерений. Как происходили похолодание и потепление, они узнают, организуя экспедиции в разные регионы. Цель — извлечь образцы льда или горных пород и составить палеоклиматические реконструкции, чтобы определить периодичность природных явлений, разработать прогнозы.

Метеостанция, Канада

Институты биологических и геологических наук исследуют механизмы адаптации растений к изменению климата, его влияние на почвенный покров и процессы обмена между почвой, растительными организмами, атмосферой. Климатологов интересуют физические и химические процессы в атмосфере. Они изучают:

  • поведение микроэлементов, попадающих в воздух из разных источников (промышленность, транспорт, растения);
  • взаимодействие веществ и его влияние на глобальный климат.

Используя экспериментальные знания и компьютерные программы, специалисты совершенствуют существующие климатические модели, оценивают их, разрабатывают рекомендации для политиков.

Факты о глобальном потеплении

Недавние предсказания метеорологов быстро сбываются. На глобальное потепление указывает таяние вековых льдов и учащение экстремальных погодных явлений. Летом люди и животные страдают от невыносимой жары. На юге Испании, например, высыхают пастбища.

В 2005 году осадков выпало так мало, что скот погибал от жажды. Через 7 лет метеорологи сообщили о самой жаркой зиме за последние 70 лет.

Поля на юге Испании

Повышается количество катастрофических пожаров, когда огонь распространяется на территории площадью больше 500 га. Пылают леса в США, России, Австралии и других странах.

В 2020 году климатологи представили на саммите G-20 в Гамбурге доклад по климатическим изменениям начиная с 80-х годов прошлого века. Они привели факты, доказывающие, что потепление — не миф, а реальность:

  • Воздух у земной поверхности значительно нагрелся. С начала XX века температура выросла на 0,74 °C. Сравнение с данными середины XX столетия показало, что после 2000 года один температурный рекорд сменяет другой (см. график). Рекордными оказались три года подряд: 2014, 2020, 2020 (+0,94 °C). Такого не было за всю историю научных наблюдений за погодой.
  • Нагрелись океаны. Температура верхних слоев воды увеличилась на 0,5 °C.
  • Исчезают лед и снег. Толщина ледяного покрова в среднем уменьшилась на 20 м. От Антарктиды откалываются огромные айсберги. Гренландия ежегодно теряет 250-300 млн. тонн льда.
  • Уровень мирового океана с 1983 до 2020 гг. повысился на 85 мм. Скорость подъема составляет сейчас 3,4 мм (± 0,4 мм) в год.
  • Океаны окисляются. Уровень pH воды у поверхности около 8,1. По сравнению с доиндустриальным периодом он снизился примерно на 0,1.

Рекомендуем: Топ 10 самых грязных рек в России и в мире.