Алексей Екайкин, палеоклиматолог из Арктического и Антарктического НИИ в Санкт-Петербурге, прочитал для DataArt Eco Weeks лекцию о современном климате и изменениях окружающей среды. Видеозапись на английском доступна в интернете, но вместе с Алексеем мы также решили опубликовать материал и в виде статьи.

Что означает термин «глобальное изменение климата»? Всегда ли климат менялся? Правда ли, что промышленные загрязнения так уж сильно на него влияют? Каким будет климат на Земле в XXI веке? Ответы в каком-то смысле пугают, но мы уверены, что знать всегда лучше, чем оставаться в неведении.О климате наверняка можно сказать одно — он всегда менялся. Мы прекрасно знаем, что с XIV по XVIII век в Европе было намного холоднее, чем сейчас. Это было время так называемого Малого ледникового периода. С другой стороны, тысячу лет назад здесь же было немного теплее, чем в XX веке. Так что же не так сейчас? Должны ли мы обращать так уж много внимания на текущие изменения? Или лучше успокоиться и не тревожиться понапрасну?Прежде всего, давайте определимся, что означает термин «современное глобальное потепление»? Повсюду на Земле ученые ведут постоянные инструментальные наблюдения за климатом. Тысячи метеорологических станций без остановки измеряют температуру, влажность, давление воздуха и т. д. Итак, температура повышается с начала XX века. Мы можем заметить, что за последние 50 лет каждое следующее десятилетие было теплее предыдущего. Таким образом, само существование глобального потепления — факт. Это всего лишь инструментально наблюдаемое повышение температуры на нашей планете.Хорошо, тогда в чем причина такого потепления? Можем ли мы сравнить его с теми, что уже случались раньше? Инструментальные наблюдения начались только в середине XIX века, поэтому климатологи вынуждены обращаться к области науки, называемой палеогеографией. Ученые действительно располагают множеством методик для изучения изменений климата в прошлом, самый известный из них — дендрохронология.Ученые спиливают деревья или высверливают небольшие отверстия для изучения химического состава и ширины каждого слоя. Это дает понимание условий, в которых развивалось растение, включая температуру и влажность. С этой же целью изучаются отложения на дне озер и океанов, кальцитовые отложения типа сталагмитов или кораллов, а также отложения снега на ледниках. Геоморфология — еще один метод изучения климата прошедших эпох.Если вы посмотрите на этот красивый снимок, сделанный где-то в Антарктике, то увидите следы потоков воды. Значит, миллионы лет назад здесь было гораздо теплее, чем сейчас. Что-то подобное можно наблюдать и на Марсе.Посмотрите, что мы увидим, если объединим все доступные палеогеографические данные за последние две тысячи лет:Климат был более или менее стабильным, затем наступило похолодание, вызванное Малым ледниковым периодом (1450–1800 гг.). Но мы видим, что в XX веке температура росла очень быстро.Изучая этот график, мы можем вполне естественным образом прийти к мысли, что с климатом на нашей планете, возможно, творится что-то неладное. Как мы уже заметили, современный человек живет в самом теплом периоде за последние 2000 лет. Точнее, если заглянуть в прошлое еще глубже, еще дальше, мы убедимся, что эпохи теплее не было на протяжении 100 000 лет.Является ли современное потепление уникальным явлением? Да, во-первых, температура растет очень быстро! За сто лет она повысилась на один градус, что само по себе явление беспрецедентное. В последние 50 лет средний темп еще выше, причем в 1,5 раза.Изучая Малый ледниковый период, мы видим, что в то время как в Европе и некоторых других регионах наступило похолодание, в других частях света, наоборот, было зафиксировано повышение температуры. Самый главный факт заключается в том, что изменение климата было разным для разных территорий.Теперь пришло время взглянуть на возможные причины этого потепления. Когда речь заходит об антропогенном воздействии на наш климат, мы сразу вспоминаем о парниковом эффекте.Мысль о том, что атмосфера каким-то образом согревает нашу планету, возникла много веков назад. По крайней мере, уже в XVIII веке это было известно, однако исчерпывающее научное описание того, как физически работает такой эффект, было дано шведским ученым Сванте Аррениусом намного позже. В 1896 году он написал работу «О влиянии углекислоты в воздухе на температуру земной поверхности».Принцип парникового эффекта заключается в следующем:Если у планеты нет атмосферы, она получает от звезды коротковолновое излучение и нагревается, после чего начинает испускать длинноволновое излучение обратно в космос. Чем теплее планета, тем выше уровень исходящей от нее длинноволновой радиации. При определенной температуре наступит тепловое равновесие — планета будет высвобождать столько же энергии, сколько получает.Но что случится, если к этой картине добавить атмосферу с парниковыми газами?Планета получает коротковолновое излучение, потому что атмосфера прозрачна. Именно этот факт позволяет нам, например, любоваться звездным небом по ночам. Затем планета начинает излучать инфракрасное длинноволновое излучение, для которого атмосфера оказывается прозрачной в значительно меньшей степени. Атмосфера улавливает часть этого излучения и начинает согревать планету, возвращая его обратно на поверхность. Только небольшое количество этой длинноволновой радиации уходит в космос. И в этой системе поверхность планеты нуждается в гораздо более интенсивном нагреве, чтобы достичь теплового равновесия.Конечно, как и всегда, реальная ситуация немного сложнее. Ведь есть еще и облака, которые отражают часть входящей солнечной радиации, часть излучения отражает и сама поверхность. Происходят и другие процессы (такие как конвекция, которая также передает тепло с поверхности в атмосферу), фазовые переходы и т. д. Но влияние парникового эффекта на нашу планету очевидно.Люди всегда спрашивают климатологов, хорош или плох парниковый эффект. Но дело в том, что в природе нет ни хороших, ни плохих явлений, все идет своим чередом. ОднакЗа парниковый эффект ответственны несколько основных газов. Прежде всего, водяной пар, концентрация которого в атмосфере очень высока. Возникает разумный вопрос о парниковом эффекте, вызванном водяным паром. На самом деле климатологи много говорят об этом, но концентрация водяного пара в атмосфере имеет определенные физевелик, но он не ограничен и сейчас постоянно растет. Поэтому эффект этого газа огромен.Еще один газ — метан — намного мощнее углекислого газа, но количество этого газа, к счастью для нас, еще меньше. Последний газ, который следует упомянуть, — озон. Существуют и другие, но именно эти четыре играют в возникновении парникового эффекта важнейшую роль.Роль парникового эффекта для климата нашей планеты известна на протяжении многих десятилетий. В любой книге о климате, изданной в последние 50 лет, есть раздел о , и средняя температура на Земле была заметно выше, чем сейчас. Затем растения начали развиваться так быстро, что их полное разложение под воздействием бактерий после гибели не представлялось возможным. Это привело к накоплению органических остатков. В результате этого процесса растения способствовали удалению из атмосфеВлияние человека на климат — идея также не новая. Ученые много писали об этом еще в 1960–1970-х годах. В 1970 году советский ученый Михаил Будыко из Ленинграда опубликНа самом деле, когда он проводил свои исследования, признаков потепления еще не было, в тот момент даже наблюдалось небольшое похолодание. И многим людям его идея могла показаться странной. Но после того, как он опубликовал свою работу, ситуация изменилась: началось быстрое потепление. Удивительно, но расчеты Будыко оказались очень точными, несмотря на то, что он использовал крайне простые модели, рассчитанные на относительно примитивных ЭВМ. Однако фактические цифры к концу века оПараллельно в 1970-х годах началась новая эра палеоклиматических исследований. Ученые тогда начали бурение в Антарктиде и Гренландии для изучения ледяных кернов.Основными точками бурения в Антарктике были немецкая станция «Конен», японская «Купол Фудзи» (Dome Fuji), китайская «Купол А», европейская «Купол С» («Конкордия»), американский буровой проект WAIS и российский буровой проект на станции «Восток».Эти шаги были чрезвычайно важны, потому что ледяные керны — настоящий рог изобилия, полный информации о климате. Мы можем оценить изотопное содержание льда, что позволит определить и температуру воздуха в прошлом. Мы можем исследовать минеральные включения: пылевые или растворимые, морские соли, космогенные изотопы, некоторые загрязнители, в том числе антропогенного происхождения, и некоторые вулканические образцы. Очень важно, что ледяные керны содержат пузырьки воздуха, что позволяет непосредственно измерить концентрацию газов, включая парниковые, в атмосфере в прошлом.Давайте посмотрим, что мы узнали об изменениях климата нашей планеты за последние полмиллиона лет благодаря ледяным кернам.Но означает ли это, что парниковые газы изначально были причиной климатических изменений? Скорее всего, нет! Изначальный сдвиг был вызван колебаниями солнечной инсоляции (циклами Миланковича). А затем небольшой, фактически очень слабый начальный толчок каким-то образом усилился за счет обратной связи в климатической системе, в океанах, в ледяном покрове. Тогда главным двигателем повышения температуры стали парниковые газы.Еще одна вещь, которую мы узнали, изучая керны льда, — в настоящее время концентрация парниковых газов абсолютно аномальна. На изображении выше видно, что концентppm. Ситуация с метаном еще хуже — раньше его концентрация была в пределах 400-700 ppb (частей на миллиард), сейчас она в два-три раза выше.Ничего подобного не случалось на протяжении многих миллионов лет. Мы не знаем точно, как давно концентрация этих газов была близка к современной, но это может быть 3, а то и 23 миллиона лет назад.инами? Чтобы ответить, нужно для начала взглянуть на углеродный цикл нашей планеты. До того, как человеческая деятельность начала серьезно влиять на состав атмосферы, количество углерода в атмосфере составляло около 600 миллиардов тонн (600 гигатонн, Гт). Этот углерод потреблялся растениями (ежегодно растения потребляли около 120 Гт углерода). Так что все деревья на Земле могли использовать весь атмосферный углерод всего за пять-шесть лет. Но этого никогда не происходило, потому что раст попадает в океан, где существует в виде растворенного органического и неорганического углерода. Здесь он потребляется морской микробиотой и растениями. Но океан также выбрасывает углерод обратно в атмосферу, и весь этот углерод в прошлом был уравновешен. Также у нас много углерода, накопленного в ископаемом топливе — несколько тысяч миллиардов тонн. Другое место хранения — вечная мерзлота. Никто не знает, сколько там углерода, но его там очень много. Наконец, у нас есть вулканыПотом на сцену вышло человечество. Мы начали добывать уголь, нефть и газ и использовать эти органические окаменелости в качестве топлива для получения энергии и тепла. Каждый год мы выбрасываем в атмосферу около 8-9 миллиардов тонн углерода. Это число при ближайшем рассмотрении выглядит невероятно — почти в сто раз больше, чем все вулканы на нашей планете.За последние 150 лет мы добыли и сожгли около 400 Гт углерода, выпустив его в атмосферу. Этот дополнительный углерод начал циркулировать в рамках естественных циклов — теперь он потребляется растениями и растворяется в океане. Но природа не может переварить весь углерод, который мы вводим в систему, потому что вводим мы его слишком много. Вот почему некоторый объем углерода накапливается в атмосфере. Даже этот график не отражает текущей ситуации, так как меняется она слишком быстро. В настоящее время в атмосфере накоплено около 275 миллиардов тонн углерода, вброшенных в результате деятельности человека. Есть множество доказательств антропо, что при увеличении содержания углекислого газа, концентрация кислорода в атмосфере должна уменьшаться. И вот что на самом деле происходит сейчас.Это подтверждают и геохимические исследования. По некоторым причинам концентрация тяжелых изотопов углерода в органическом топливе снижена. Поэтому, когда мы бЧеловечество влияет на климат различными способами. Самый очевидный из них — усиление парникового эффекта, но есть и другие, которые приводят как к потеплению, так и к похолоданию. Например, различные виды аэрозолей либо нагревают планету за счет парникового эффекта, либо отражают солнечный свет, снижая температуру. Они же влияют на возникновение облаков, которых в принципе стало больше в связи с повышенной концентрацией аэрозолей.Еще одним фактором охлаждения является повышение альбедо земной поверхности. Это мера отражающего свойства нашей планеты — чем больше коэффициент альбедо, тем больше энергии отражается от поверхности. В общем параллельно идет множество процессов, но все же их общая сумма приводит к глобальному потеплению.Какова взаимосвязь между природными и антропогенными факторами, влияющими на климат в настоящее время? Нам необходимо представить температурную аномалию на нескольких графиках, которые показывают различные процессы, влияющие на среднюю температуру на Земле.Если мы посмотрим на солнечную активность, то увидим, что в течение последних нескольких десятилетий Земля получает от Солнца немного меньше энергии, чем раньше, поэтому этот фактор не может объяснить потепление.Затем идет вулканическая составляющая: второй график показывает, что после каждого большого извержения вулкана в атмосфере появляется больше аэрозолей. Они начинают отражать солнечный свет, затем планета на несколько лет охлаждается. В последние десятилетия вулканическая активность несколько усилилась, что действительно немного понизило температуру.Наблюдается и некоторая внутренняя вариабельность (например, явление Эль-Ниньо), но и она не может объяснить потепление.Наконец, на антропогенный фактор приходится около 90 % климатических тенденций XX века. Практически наверняка (с вероятностью > 99.9 %) современное глобальное потепление объясняется антропогенным воздействием.Черная линия на втором графике — наблюдаемая температура, а цветные линии — модельные расчеты, объясняющие эту температурную изменчивость. Верхний график пытается описать аномалии только за счет природных факторов, но, как видите, сделать это невозможно. Только добавив антропогенное воздействие, мы сможем объяснить общую тенденцию к потеплению.Довольно часто люди спрашивают, не может ли потепление превратиться в похолодание в ближайшие несколько лет или десятилетий? Этот вопрос звучит немного странно, но на него есть простой ответ: однозначно нет!Но чтобы этот ответ был полным, мы должны рассмотреть несколько сценариев, один из которых раскрыт в фильме «Послезавтра». Вообще в деталях там много ахинеи, но основная идея сценария вполне разумна, хотя для неспециалиста как раз она может выглядеть диковато. В фильме Гренландия начала таять из-за потепления, талая вода пришла в Атлантику, остановила Гольфстрим и, таким образом, привела к внезапному охлаждению в Северном полушарии. Как ни странно, это уже происходило на нашей планете — в последний раз около 8000 лет назад. Некоторые люди верят, что это может повториться, и сейчас мы даже действительно наблюдаем некоторое похолодание в Северной Атлантике. Из-за глобального потепления течение Гольфстрим стало немного слабее. Но, согласно моделям и расчетам океанологов, воды из Гренландии недостаточно для того, чтобы повторить похолодание подобное тому, что было 8000 лет назад.Следующий вопрос: если мы сейчас живем в межледниковье, может ли через определенное время наступить новый ледниковый период?Чтобы ответить на этот вопрос, нам нужно обратиться к некоторым палеогеографическим данным. Голоцен, в котором мы живем сейчас, похож на другой теплый период, который случился 400 000 лет назад и назывался «11-я морская изотопная стадия» (МИС-11). Если использовать эту аналогию, мы увидим, что следующий ледниковый период может нада. Просто потому, что парниковый эффект окажется сильнее, чем природные охлаждающие факторы.Климатологи используют термин изменения климата, потому что на нашей планете одновременно происходит нечто большее, чем просто потепление. И эти другие климатические процессы также должны быть проанализированы. Помимо самого потепления, нужно отметить, большее распространение экстремальных природных явлений. Это означает, что периоды сильной жары летом и сильного холода зимой могут случаться чаще. И сильный мороз вовсе не противоречит общей тенденции к потеплению.Процесс, который должен последовать за потеплением, — таяние ледников и морского льда. На самом деле, это уже происходит. Аналогичные процессы наблюдаются и в континентальной Арктике — там тает вечная мерзлота. Надо сказать, что это оттаивание довольно опасно, так как повреждает инфраструктуры и высвобождает большое количество метана.Еще один процесс, идущий на планете — массовое вымирание видов. Не все вымирания напрямую вызваны климатическими изменениями: люди просто убивают леса и используют освобожденное пространство для выращивания большего количества сельскохозяйственных растений, в то время как растения и животные также умирают от болезней и т. д.Существует также проблема смещения зон растительности на север. Это происходит потому, что климат становится теплее, а это означает, что новые растения начинают расти там, где они никогда раньше выжить не могли. Например, в некоторых частях Арктики тайга уже заменила тундру. Это также приводит к тому, что некоторые заболевания становятся более частыми, и мы уже можем видеть это в случаях с малярией или сибирской язвой.сии (снижение количества растворенного кислорода) также уже наблюдается в океане. хлаждения, как минимум до конца этого столетия.Но развитие ситуации будет зависеть от человеческой деятельности. Существуют различные сценарии, показанные здесь синим или красным цветом, но все это полностью зависит от экономики.ойдет по красному сценарию. Температура повысится до 4 градусов по сравнению с тем, что мы имеем сейчас. Основная разница между этими двумя сценариями даже не количественная, а качественная. Если события будут развиваться по первому варианту, планета Земля останется более или менее похожей на ту, что мы видим сейчас. Но если мы будем развивать деятельность по второму сценарию, произойдет множество необратимых изменений. Это связано с тем, что климат нашей планеты ведет себя нелинейно. Можно постепенно увеличивать температуру, но в конце концов в результате еще одного очень незначительного шага вся система может внезапно взорваться. Наверное, самым яркий пример здесь — изменение уровня моря.. Но если повышение температуры превысит 2 градуса, начнется необратимая деградация и распад частей антарктического ледяного щита. Поскольку ледяной покров Западной Антарктиды по ряду причин динамически неустойчив, при переходе определенного порога ледники начнут разрушаться. Тогда уровень моря поднимется примерно на 15 метров за 500 лет. Этот процесс будет необратимым. Это означает, что даже если мы вернем температуру на тот уровень, который был 150 лет назад, ледяной щит все равно не восстановится и даже не прекратит своей деградации.не ранее 2030 года, и, возможно, это случиться к 2040 году или позже, но время действительно вышло!в парниковых газов в различных секторах экономики, то сможете самостоятельно найти ответ на этот вопрос.Так что мы можем с этим сделать?Мы можем использовать общественный транспорт чаще, чем частные автомобили.Мы можем экономить как можно больше энергии в наших домах.Мы можем перерабатывать мусор лучше, чем сейчас.Мы можем использовать больше продуктов, бывших в употреблении, потому что чем меньше мы потребляем продуктов, тем меньше новой продукции необходимо производить, И, конечно же, нам нужно лучше информировать людей, а также повышать уровень образования в этой области. Многие до сих пор вообще не знают об этих проблемах или считают их значение преувеличенным.ашу планету.Существует определенная связь между загрязнением окружающей среды и глобальным потеплением, которую мы должны кратко описать. Многие газы, которые производят люОзон — также загрязняющий газ, по крайней мере, в тропосфере. Затем идут аэрозоли — пыль, которую мы производим в огромном объеме. Черный углерод — это специфичсам по себе ядовитый газ, и если его концентрация в вашем доме превысит 1000 ppm, он может представлять прямую угрозу. Хранилища отходов и свалки при этом — достаточно продуктивные источниками метана.В этой пьесе особая роль предусмотрена и для пластика. Он загрязняет нашу планету, при этом очень медленно разлагается под воздействием солнечного света, опять жнспортные пути, и многие суда сейчас пойдут в Арктику. С одной стороны, это хорошо, потому что маршруты становятся короче, и транспорт будет потреблять меньше топлива, но с другой стороны, мы начнем более активно загрязнять Арктику, разрушая региональные экосистемы.Боюсь, что одну не самую веселую мысль стоит повторить еще раз: чем меньше мы потребляем, чем ниже мировой объем промышленного и сельскохозяйственного производстУченые часто предупреждают о грядущей опасности, вопрос в том, станут ли люди к ним прислушиваться. Разные регионы увидят катастрофические последствия глобального потепления в разное время. Население малых стран, расположенных на островах Тихого океана, должны будут в полном составе перебраться на новые территории уже в обозримой перспективе. На Севере ситуация, напротив, может даже улучшиться, но на очень короткий срок. Даже если в определенных местах и отраслях будут наблюдаться позитивные изменения, ущерб от негативных последствий климатических изменений все равно будет больше. У нас остается не больше пары десятилетий, чтобы начать действовать.Более подробную информацию на тему изменений климата можно найти в докладах МГЭИК. Они создаются Межправительственной группой экспертов по изменению климата — консорциумом ученых, которые собираются вместе, чтобы рассмотреть данные, собранные их коллегами по всему миру, и обобщить в сжатом виде. Информация там уже обработана и представлена в форме удобной для чтения не только специалистам, но и политикам, принимающим важнейшие решения на уровне государств или регионов.

Аналог Ноткоин - TapSwap Получай Бесплатные Монеты

Подробнее читайте на chaskor.ru