Антропогенное изменение климата. Часть I

Хотите научиться превращать заурядные фотографии в настоящие произведения искусства? Тогда смело вбивайте в поисковую строку гугла “photoshop уроки на русском” и переходите на сайт rejump.ru, на страницах которого представлено множество интересных статей с примерами, посвященных данной теме.


a sun 300x225 Антропогенное изменение климата. Часть I


Мировой климат в значительной степени определяется поступлением и распределением солнечной радиации и ее балансом в масштабе планеты. Мы уже говорили об этом балансе в предыдущих статьях, посвященных климату, и сейчас лишь более подробно объясним его с помощью рисунка 23. Речь пойдет о том, как природные процессы и человеческая деятельность могут изменить радиационный баланс.

Сначала верхнего слоя земной атмосферы достигает солнечная энергия Е, которая на сегодняшний день равняется 342 Вт/м2. Эта энергия поступает в виде коротковолнового излучения. Часть этой энергии в виде длинноволнового излучения отсылается обратно в космос. Облака, льды и земная поверхность частично отражают это излучение. В среднем по планете доля отражаемой энергии равна α= 0.30. Эта доля носит название альбедо. Остальные 70% радиации в основном поглощаются различными поверхностями Земли, т. е. сушей и океаном, что приводит к повышению температуры. С другой стороны, согласно закону Стефана-Больцмана, от поверхностей Земли исходит длинноволновое излучение А, причем пропорционально температуре в четвертой степени. Таким образом, чем выше температура поверхности Земли, тем больше длинноволновое излучение. На своем пути в космос оно сталкивается с атмосферными газами, которые отчасти поглощают его и затем излучают во всех направлениях. В итоге часть энергии снова возвращается на поверхность Земли, которая снова ее отражает. Нагретый воздух снова излучает длинноволновую (тепловую) радиацию, часть которой РА возвращается к земной поверхности и снова излучается ею.

В итоге на поверхности Земли устанавливается такая температура, при которой уходящее в космос длинноволновое излучение (1- β) А в точности соответствует притоку неотраженной коротковолновой радиации (1-α) Е. В пояснении к схеме это условие выражено так: (1- β) А = (1-α) Е. Фактически дела обстоят несколько сложнее, поскольку поверхность Земли теряет энергию также через восходящие потоки тепла и влаги. Если земная поверхность теплее воздуха, то воздух нагревается за счет поверхности. Впрочем, это ничего не меняет в общей картине парникового эффекта.

 

Если бы Земля не имела атмосферы, то, исходя из радиационного баланса со значительно меньшим а (отсутствие облаков) и β=0, средняя температура на Земле составляла бы около — 10 °С. С учетом атмосферы мы получаем близкую к действительности величину + 15 °С.

 

На основе этой упрощенной схемы можно выделить ряд возможных систематических изменений климата.

 

1) Во-первых, может измениться солнечная энергия Е. По всей вероятности, такие случаи имели место в реальной истории Земли. За несколько миллиардов лет солнечная активность заметно возросла.

 

Тот факт, что за изменением солнечной активности не последовало соответствующего резкого изменения температуры, предположительно связан с одновременным изменением химического состава атмосферы Земли, результатом которого стало увеличение β.

 

 

031412 1705 2 Антропогенное изменение климата. Часть I

Риск 23. Схема радиационного баланса

 

2) Кроме того, на температуру влияет доля отражаемого излучения, т. е. альбедо α. Повышение альбедо приводит к понижению температуры. В связи с этим высказывались предложения компенсировать ожидаемое антропогенное повышение температур путем установки больших зеркал на околоземную орбиту для того, чтобы усилить отражение поступающей солнечной радиации. Изменение площади заснеженных территорий и облачности также имеет непосредственное влияние на величину альбедо.

 

3) Характеристики земной поверхности влияют как на земное излучение, так и на восходящие потоки тепла и влаги. Изменение свойств земной поверхности отражается на потере энергии. К таким изменениям относятся вырубка лесов или асфальтирование земной поверхности в городах. В XIX веке опасения такого рода находились в центре общественной дискуссии.

 

4) Способность земной атмосферы улавливать длинноволновое излучение зависит от ее химического состава. Повышенная концентрация абсорбирующих веществ в атмосфере приводит к увеличению температуры. К таким веществам относятся водяной пар, углекислый газ, а также хлорфторуглероды, метан и оксиды азота. За всю историю Земли состав атмосферы сильно изменился, компенсировав упомянутый выше рост солнечной активности.

 

Джеймсом Лавлоком (род. в 1919 г.) была сформулирована «гипотеза Геи», согласно которой биосфера Земли активно реагирует на изменения природной среды (вызванные, например, изменением солнечной активности), и только благодаря этому на Земле продолжается жизнь.

 

Человек начал вмешиваться в климатические процессы земной поверхности еще в эпоху неолита. Вырубка леса и превращение Европы в сельскохозяйственный регион привело к изменению климата, по крайней мере, в европейской части Земли. В современной терминологии это называлось бы (непреднамеренным) экспериментом по изменению климата (третий механизм — изменение земного ландшафта).

 

Иоганн Готфрид Гердер еще в 1794 году наглядно и убедительно описал воздействие человека на климат на ранних этапах человеческой истории: «С тех пор как он [человек] украл у богов огонь и научился обрабатывать железо, с тех пор как он подчинил себе животных и своих собственных собратьев и стал выращивать животных и растения себе на пользу, он [способствовал] изменению [климата]. Прежде Европа была влажным лесом, равно как и другие возделанные ныне края. Сейчас она раскорчевана, и с климатом изменились и сами обитатели… Таким образом, мы можем смотреть на род человеческий как на сообщество смелых, хотя и невысоких богатырей, которые спустились с гор, подчинили себе землю и своими руками изменили климат. Как далеко они способны зайти в этом, покажет будущее».

 

В Северной Америке также был проведен подобный эксперимент: в пашни были превращены прерии (на Среднем Западе), обширные леса (на Востоке) и болотистые почвы (во Флориде). В этом случае у нас тоже нет возможности описать и проанализировать изменения при помощи инструментальных данных, однако эксперименты на климатических моделях дают основания полагать, что трансформации климата в данном случае ограничиваются только возделанным регионом.

 

Сегодня общественность обеспокоена двумя процессами: продолжающейся вырубкой тропических лесов и «дополнительным парниковым эффектом». Мы сосредоточимся на втором процессе и оставим пока в стороне уничтожение тропических лесов.

Парниковый эффект относится к четвертой категории возможных причин изменения климата, т. е. речь здесь идет об изменении химического состава атмосферы Земли. Как уже было сказано выше, в атмосфере Земли должна содержаться определенная доля «радиоактивных газов», чтобы на Земле поддерживалась пригодная для жизни температура. В настоящее время проблема заключается в том, что концентрация радиоактивных газов резко возросла из-за деятельности человека и прежде всего в результате интенсивного сжигания ископаемого топлива. Вполне вероятно, что за несколько десятилетий концентрация диоксида углерода увеличится вдвое. В последнее время также возросли выбросы метана в атмосферу. Поступающий в атмосферу метан образуется на рисовых полях, продуцируется сельскохозяйственными животными, в частности, коровами, а также выделяется в процессе переработки и транспортировки природного газа, Повышение температуры, вызванное антропогенными эмиссиями такого рода, создает «дополнительный парниковый эффект», который не следует путать с естественным, необходимым для жизни парниковым эффектом. Без СО2 невозможен фотосинтез, необходимый растительному миру. Так что не имеет смысла называть углекислый газ «убийцей климата» или изготавливать значки с надписями «СО2 — спасибо, не надо!».

 

Если в будущем выбросы углекислого газа, метана и т. д. не будут ограничены, к концу XXI-го века можно ожидать повышения глобальной температуры воздуха на 1-4 °С по сравнению со средней температурой в 1960-1990-е годы. Одновременно с этим возможны изменения в распределении осадков, а также повышение уровня моря на несколько дециметров. Ожидаемые изменения произойдут не за один день, а будут развиваться постепенно. Завершатся они лишь через несколько десятилетий после прекращения или стабилизации антропогенных выбросов. Все предположения относительно региональных особенностей изменений крайне неопределенны.


Найти на unnatural: Антропогенное изменение климата Часть
Автор: admin | 15 Март 2012 | 872 просмотров

Новые статьи:

Оставить комментарий:

Все размещенные на сайте материалы без указания первоисточника являются авторскими. Любая перепечатка информации с данного сайта должна сопровождаться ссылкой, ведущей на www.unnatural.ru.
Rambler's Top100