Цікава кліматологія (Ясаманов н

Клімати найближчого майбутнього

Яким буде клімат? Одні вважають, що на планеті буде похолодання. Кінець XIX і XX століття - це перепочинок, подібна до тієї, яка була в середні віки. Після потепління температура знову знизиться і настане новий льодовиковий період. Інші кажуть, що температури будуть безупинно підвищуватися. Настануть якщо не мезозойські погоди, коли були відсутні будь-які сезонні коливання температур, то в усякому разі умови, близькі до кліматичного оптимуму. Спорах немає кінця. Чому ж вірити?

Не так просто відповісти на поставлене запитання. Одні враховують у своїх прогнозах дані інструментальних спостережень. Але ж для прогнозу це дуже мало. Та й висновки виходять дуже хиткими. Інші оперують тенденціями і закономірностями, виведеними при вивченні клімату Землі за більш тривалий відрізок часу. Але і цього недостатньо. При будь-яких прогнозах треба враховувати господарську діяльність сучасної людини, тоді вони будуть більш достовірними.

В результаті господарської діяльності людини в атмосферу в дедалі більшій кількості надходить вуглекислий газ, який створює тепличний, оранжерейний ефект; пари води і різні термодинамічно активні домішки (фреони, фтористі, бромисті, хлористі і сірчисті з'єднання і оксиди азоту). Оксиди азоту і фреони вступають в хімічні реакції з озоном, руйнують перешкоду, завдяки якій існує на Землі не тільки людство, але і все живе. Добре відомо, що озоновий екран перешкоджає проникненню ультрафіолетового випромінювання, яке згубно впливає на живий організм. Одні термодинамічно активні домішки відбивають сонячну радіацію, а інші, навпаки, посилено її поглинають. В такому випадку потік сонячної радіації, спрямований до земної поверхні, сильно змінюється.

Вже зараз у великих містах і промислових центрах підвищена теплова радіація. У найближчому майбутньому цей процес посилиться. Теплові викиди, в даний час роблять вплив на погоду, в майбутньому будуть інтенсивніше впливати на клімат.

В результаті зниження кількості вуглекислого газу відбудеться нове сильне похолодання, настане заледеніння. Це може статися через кілька сотень тисяч років.

Зниження концентрації атмосферної вуглекислоти буде супроводжуватися поступовим скороченням продуктивності автотрофних рослин і загальної біомаси живих організмів на Землі. У зв'язку з розширенням площі покривних льодовиків в високих широтах і виникненням внутріматерикових льодовикових центрів різко скоротяться ареали тварин і рослин.

Ми намалювали досить песимістичну картину майбутнього. Але ми не враховували впливу господарської діяльності людства на клімат. А воно, виявляється, настільки велике, що рівноцінно деяким природним явищам. У майбутні десятиліття основний вплив на клімат надаватимуть, принаймні, три чинники: швидкість росту вироблення різних видів енергетики, головним чином теплової; збільшення вмісту вуглекислого газу в атмосфері в результаті активної господарської діяльності людей; зміна концентрації атмосферного аерозолю.

У наше століття природний спад атмосферної вуглекислоти не тільки була припинена в результаті господарської діяльності людства, але в 50-е і 60-е роки почали повільно підвищуватися концентрації вуглекислого газу в атмосфері. Це було обумовлено розвитком промисловості, різко збільшеною кількістю палива, що спалюється, необхідного для вироблення тепла та енергії. Причому кількість викинутої в атмосферу антропогенної вуглекислоти виявилося порівнянним з тією кількістю вуглекислого газу, що виділяється із земних надр.

Зменшення площі лісових масивів призводить до двох вельми небажаним для людства наслідків. По-перше, скорочується процес переробки вуглекислого газу і виділення рослинами вільного кисню в атмосферу. По-друге, при вирубці лісів, як правило, оголюється земна поверхня, а це призводить до того, що сонячна радіація відбивається сильніше і замість нагрівання і збереження тепла в приземної частини поверхню, наборот, охолоджується.

Можна вважати, що, незважаючи на значний запас паливних ресурсів, головним чином кам'яного вугілля і горючих сланців, їх запаси в економічно розвинених районах і легкодоступних глибинах поступово виснажуються. Освоєння нових перспективних районів і необхідність видобутку корисних копалин з усе більш значних глибин приводять до суттєвого подорожчання сировини. Всі ці фактори повинні сприяти більш широкому застосуванню в промислових цілях ядерної, а потім і термоядерної енергії.

Значить, прогноз клімату в певній мірі залежить від правильного прогнозу розвитку теплової енергетики? Але такий прогноз для XXI ст. представляє певні труднощі. Розроблено кілька сценаріїв використання викопного палива протягом найближчих десятиліть і на їх основі розраховано освіту атмосферної вуглекислоти. Найбільш ймовірним є сценарій, запропонований американськими вченими К. Кілінг і Р. Бекестоу. Згідно з цим сценарієм кількість вуглекислого газу, що виділяється при спалюванні палива, збільшується в порівнянні з сучасною епохою в кілька разів, але вже на початку XXII в. надходження вуглекислоти в атмосферу в результаті господарської діяльності людини стане спадати. Маса атмосферної вуглекислоти в результаті спалювання викопного палива в кінці XXI ст. досягне 0,2% (як відомо, в даний час вона становить 0,033%, а 20- 25 років тому було 0,029%). Пропонована величина концентрації вуглекислоти буде приблизно відповідати рівню вмісту вуглекислого газу в епохи існування на Землі жаркого безморозного клімату.

Легко напрошується висновок, що температурний режим на планеті в XXI ст. може стати таким же, яким він був у віддалені геологічні епохи. Однак треба визнати, що таке уявлення залишається одностороннім, так як враховує зміну вуглекислого газу тільки виходячи з рівня розвитку теплової енергетики, але не враховує інших факторів зміни компонентів кліматичної системи.

Разом з тим принципово важливим є висновок про те, що зниження досягнутих високих рівнів концентрації вуглекислого газу після XXI ст. буде відбуватися досить повільно і, отже, довго існуватимуть сприятливі для життєдіяльності людей кліматичні умови.

Для відтворення достовірної картини зміни вуглекислого газу в атмосфері необхідно враховувати не тільки зростання теплової енергетики, а й зміна в часі маси живого речовини, головним чином рослинного й тваринного біоти, на суші і в океані. Адже биота виступає в ролі ведучого регулятора атмосферної вуглекислоти.

Як відомо, частки аерозолю в нижній частині стратосфери збільшують відбивну здатність, що призводить до зниження середніх глобальних температур. При розрахунках необхідно враховувати і цей аспект. Імовірність можливого зростання аерозолю, незважаючи на все збільшуються розміри промислового виробництва в майбутньому, залишається досить невеликий. Це пов'язано з тим, що промислово розвинені країни вживають активних заходів з уловлювання та утилізації практично всіх домішок, що викидаються в атмосферу. Боротьба із забрудненням атмосфери посилюється, і в майбутньому навряд чи можна припускати зростання кількості антропогенного аерозолю в атмосфері.

Однак в існуючих моделях майже не враховується можливість великих вивержень вулканів з викидом в атмосферу не тільки вуглекислоти, а й інших газів, особливо сірчистого. Незважаючи на значні порції вуглекислого газу, що надходить в атмосферу при виверженні вулканів, температура приземної частини повітря підвищується не так сильно, як очікувалося. Це обумовлено тим, що вулканічний пил і попіл разом з дрібними уламками відбивають сонячну радіацію і створюють в атмосфері ефект, зворотний парниковому і знижує температуру. Значить, якщо на Землі протягом найближчих десятиліть вулканічна активність і зросте, то вона, скоріше, призведе до зниження середніх глобальних температур, а не до їх підвищення.

Треба визнати, що, незважаючи на підвищення середніх глобальних температур в полярних областях, якийсь час будуть існувати льодовикові покриви, які збільшують відбивну здатність. В результаті інтенсивної вирубки лісових масивів оголиться земна поверхня, деякі райони перетворяться в напівпустельні і навіть в пустельні області. Це теж буде сприяти підвищенню відбивної здатності земної поверхні. Середня глобальна температура приземної частини повітря буде збільшуватися нерівномірно і на незначну величину, як вважається, враховуючи тільки зростання концентрації атмосферної вуглекислоти. На думку М. І. Будико, зростання температур 2025 р очікується приблизно на 2,5-3 °.

Певний вплив на зниження швидкості росту температурного режиму земної поверхні надають площа гідросфери і головним чином існуюча теплова інерція Світового океану. Зростання температури морських вод в порівнянні з повітрям буде затримуватися. Але це буде компенсуватися подальшим обігріванням планети за рахунок теплоти Світового океану.

Яким чином розподіляться температури на земній кулі після підвищення? Найбільші зміни температури приземної частини повітря відбуватимуться в сучасних арктичному і субарктичному поясах в зимовий та осінній сезон. В Арктиці середня температура повітря в зимовий сезон зросте майже на 2,5- 3 °. Таке потепління в області розвитку морських арктичних льодів призведе до їх поступової деградації. Танення почнеться в периферичних частинах льодовикового щита і повільно буде зміщуватися в центральні райони. Поступово товщина льоду і площа крижаного покриву будуть зменшуватися.

Яким же представляється розподіл температур приземної частини повітря в XXI ст. Нульова ізотерма в першій чверті XXI ст. в Європі зміститься в порівнянні із сучасною приблизно на 10-15 ° по широті на північ від, і температурні умови на північному заході європейської частини Радянського Союзу в перші десятиліття XXI ст. стануть приблизно такими ж, які існують нині в Центральній Франції. Природні умови в Західному Сибіру будуть нагадувати умови в нинішній Польщі.

У зв'язку зі зміною температурного режиму в найближчі десятиліття повинен стати іншим і характер водного режиму земної поверхні. Глобальне потепління на планеті всього на 1 ° призведе до зменшення кількості опадів в значній частині степової та лісостепової зон помірного кліматичного поясу приблизно на 10-15% і до збільшення приблизно на таку ж величину зволоженою зони в субтропічному поясі. Причини такого глобального зміни полягають в істотній зміні атмосферної циркуляції, яка відбувається в результаті зменшення різниці температур між полюсами і екватором, між океаном і континентами. В період потепління танення льодів в горах і особливо в полярних областях викличе підвищення рівня Світового океану. Збільшилася площа дзеркала водної поверхні буде чинити сильний вплив на формування атмосферних фронтів, хмарності, зволоженості і в значній мірі вплине на зростання випаровуваності з поверхні морів і океанів.

Передбачається, що в першій чверті XXI ст. в тундрової зоні, яка на той час повністю зникне і заміниться тайговій, опади в основному будуть випадати у вигляді дощів і загальна сума опадів набагато перевищить сучасні. Вона досягне величини 500-600 мм на рік. З огляду на, що середні річні температури в сучасній тундрової зоні підвищаться до 15-20 ° С, а середні зимові - до мінус 5-8 ° С, ці області перейдуть в пояс помірного клімату. Тут виникнуть ландшафти хвойних лісів (таежная область), але не виключена можливість появи зони змішаних лісів.

За даними М. І. Будико, аж до лінії Прибалтика - Північний Казахстан загальна кількість атмосферних опадів зросте на 200-400 мм в рік, але на південь від збільшення буде не таким істотним.

При розвитку потепління в Північній півкулі розширення географічних або ландшафтно-кліматичних областей відбуватиметься в північному напрямку. Сильно розширяться області рівномірного і змінного зволоження. Що ж стосується областей з недостатнім зволоженням, то зміна температурного режиму відіб'ється на міграції областей пустель і напівпустель. Збільшується зволоження в тропічних і екваторіальних областях викличе поступово скорочення пустельних і напівпустельних ландшафтів. Вони будуть скорочуватися на південних кордонах. Однак замість цього відбудеться розширення їх на північ. Посушливі області як би будуть мігрувати на північ. Передбачається також розширення в межах помірного поясу лісостепових і степових областей за рахунок скорочення зони широколистяних лісів.