Причини зміни клімату та зменшення їх впливу
Причини зміни клімату та зменшення їх впливу
Зміна клімату - коливання клімату Землі в цілому або окремих її регіонів з плином часу, що виражаються в статистично достовірних відхиленнях параметрів погоди від багаторічних значень за період часу від десятиліть до мільйонів років. Враховуються зміни як середніх значень погодних параметрів, так і зміни частоти екстремальних погодних явищ. Вивченням змін клімату займається наука палеокліматологія. Причиною зміни клімату є динамічні процеси на Землі, зовнішні впливи, такі як коливання інтенсивності сонячного випромінювання, і, за однією з версій, з недавніх пір, діяльність людини. Останнім часом термін «зміна клімату» використовується як правило (особливо в контексті екологічної політики) для позначення зміни в сучасному кліматі.
Фактори зміни клімату
Зміни клімату обумовлені змінами в земній атмосфері, процесами, що відбуваються в інших частинах Землі, таких як океани, льодовики, а також ефектами, супутніми діяльності людини. Зовнішні процеси, що формують клімат, - це зміни сонячної радіації і орбіти Землі.- зміна розмірів, рельєфу і взаємного розташування материків і океанів,
- зміна світимості сонця,
- зміни параметрів орбіти і осі Землі,
- зміна прозорості атмосфери і її складу в результаті змін вулканічної активності Землі,
- зміна концентрації парникових газів (СО2 і CH4) в атмосфері,
- зміна відбивної здатності поверхні Землі (альбедо),
- зміна кількості тепла, наявного в глибинах океану.
- зміна природного подслоя Землі між ядром і земною корою, внаслідок відкачування нафти і газу.
Кліматичні зміни на Землі
Погода - це щоденне стан атмосфери. Погода є хаотичною нелінійної динамічної системою. Клімат - це усереднене стан погоди і він передбачуваний. Клімат включає в себе такі показники, як середня температура, кількість опадів, кількість сонячних днів і інші змінні, які можуть бути виміряні в якомусь певному місці. Однак на Землі відбуваються і такі процеси, які можуть впливати на клімат.
Льодовики визнані одними з найбільш чутливих показників зміни клімату. Вони істотно збільшуються в розмірах під час охолодження клімату (т. Зв. «Малі льодовикові періоди») і зменшуються під час потепління клімату. Льодовики ростуть і тануть через природні зміни і під впливом зовнішніх впливів. У минулому столітті льодовики були здатні регенерувати достатньо льоду протягом зим, щоб відновити втрати льоду під час літніх місяців.
Найзначніші кліматичні процеси за останні кілька мільйонів років - це зміна гляціальних (льодовикових епох) і інтергляціальних (межледниковий) епох поточного льодовикового періоду, зумовлені змінами орбіти і осі Землі. Зміна стану континентальних льодів і коливання рівня моря в межах 130 метрів є в більшості регіонів ключовими наслідками зміни клімату.
Мінливість світового океану
У масштабі десятиліть кліматичні зміни можуть бути результатом взаємодії атмосфери та світового океану. Багато флуктуації клімату, включаючи найбільш відому південну осциляцію Ель-Ніньо, а також північноатлантичну і арктичну осциляції, відбуваються частково завдяки можливості світового океану акумулювати теплову енергію та переміщенню цієї енергії в різні частини океану. У більш тривалому масштабі в океанах відбувається термохалінная циркуляція, яка грає ключову роль в перерозподілі тепла і може значно впливати на клімат.
У більш загальному аспекті мінливість кліматичної системи є формою гістерезису, тобто це означає, що даний стан клімату є не тільки наслідком впливу певних факторів, але також і всією історією його стану. Наприклад, за десять років посухи озера частково висихають, рослини гинуть, і площа пустель збільшується. Ці умови викликають, в свою чергу, менш рясні дощі в наступні за посухою роки. Т. о. зміна клімату є саморегульованим процесом, оскільки навколишнє середовище реагує певним чином на зовнішні впливи, і, змінюючись, сама здатна впливати на клімат.
Некліматіческіе чинники і їх вплив на зміну клімату
Прийнято вважати, що парникові гази є головною причиною глобального потепління. Парникові гази мають також значення для розуміння кліматичної історії Землі. Згідно з дослідженнями, парниковий ефект, що виникає в результаті нагрівання атмосфери тепловою енергією, утримуваної парниковими газами, є ключовим процесом, який регулює температуру Землі.
Щоб запобігти різке потепління в найближчі роки, концентрація вуглекислоти повинна бути знижена до рівня, що існував до індустріальної епохи - до 350 частин на мільйон (0,035%) (зараз - 385 частин на мільйон і збільшується на 2 мільйонних частки (0,0002%) в рік, в основному через спалювання викопного палива і вирубування лісів).
Є скептичне ставлення до геоінженерних методів вилучення вуглекислоти з атмосфери, зокрема, до пропозицій поховання вуглекислого газу в тектонічних тріщинах або закачувати його в породи на океанському дні: вилучення 50 мільйонних часток газу за цією технологією коштуватиме, щонайменше, 20 трильйонів доларів, що в два рази більше національного боргу США.
Тектоніка літосферних плит
Протягом тривалих відрізків часу тектонічні рухи плит переміщують континенти, формують океани, створюють і руйнують гірські хребти, тобто створюють поверхню, на якій існує клімат. Недавні дослідження показують, що тектонічні рухи посилили умови останнього льодовикового періоду: близько 3 млн років тому північно-і південноамериканська плити зіткнулися, утворивши Панамський перешийок і закривши шляху для прямого змішування вод Атлантичного і Тихого океанів.
Сонце є основним джерелом тепла в кліматичній системі. Сонячна енергія, перетворена на поверхні Землі в тепло, є невід'ємною складовою, що формує земний клімат. Якщо розглядати тривалий період часу, то в цих рамках Сонце стає яскравішим і виділяє більше енергії, так як розвивається згідно головної послідовності. Це повільний розвиток впливає і на земну атмосферу. Вважається, що на ранніх етапах історії Землі Сонце було занадто холодним для того, щоб вода на поверхні Землі була рідкої, що призвело до т. Зв. «Парадоксу слабкого молодого Сонця».
На більш коротких часових відрізках також спостерігаються зміни сонячної активності: 11-річний сонячний цикл і більш тривалі модуляції. Однак 11-річний цикл виникнення і зникнення сонячних плям не відстежується явно в кліматологічних даних. Зміна сонячної активності вважається важливим фактором настання малого льодовикового періоду, а також деяких потеплінь, які спостерігаються між 1900 і 1950 роками. Циклічна природа сонячної активності ще не до кінця вивчена; вона відрізняється від тих повільних змін, які супроводжують розвиток і старіння Сонця.
За своїм впливом на клімат зміни земної орбіти схожі з коливаннями сонячної активності, оскільки невеликі відхилення в положенні орбіти призводять до перерозподілу сонячного випромінювання на поверхні Землі. Такі зміни положення орбіти називаються циклами Миланковича, вони передбачувані з високою точністю, оскільки є результатом фізичного взаємодії Землі, її супутника Місяця та інших планет. Зміни орбіти вважаються головними причинами чергування гляціальних і інтергляціальних циклів останнього льодовикового періоду. Результатом прецесії земної орбіти є і менш масштабні зміни, такі як періодичне збільшення і зменшення площі пустелі Сахара.
Вулкани є також частиною геохімічного циклу вуглецю. Протягом багатьох геологічних періодів діоксид вуглецю вивільнявся з надр Землі в атмосферу, нейтралізуючи тим самим кількість СО2. вилученого з атмосфери і пов'язаного осадовими породами та іншими геологічними поглиначами СО2. Однак цей внесок не зрівняється за величиною з антропогенної емісією оксиду вуглецю, яка, за оцінками Геологічної служби США, в 130 разів перевищує кількість СО2. емітованої вулканами.
Антропогенний вплив на зміну клімату
Антропогенні чинники включають в себе діяльність людини, яка змінює навколишнє середовище і впливає на клімат. У деяких випадках причинно-наслідковий зв'язок пряма і недвозначна, як, наприклад, при впливі зрошення на температуру і вологість, в інших випадках цей зв'язок менш очевидна. Різні гіпотези впливу людини на клімат обговорювалися протягом багатьох років.
Головними проблемами сьогодні є: зростаюча через спалювання палива концентрація СО2 в атмосфері, аерозолі в атмосфері, що впливають на її охолодження, і цементна промисловість. Інші фактори, такі як землекористування, зменшення озонового шару, тваринництво і вирубка лісів, також впливають на клімат.
Почавши рости під час промислової революції в 1850-х роках і поступово прискорюючись, споживання людством палива призвело до того, що концентрація СО2 в атмосфері зросла з
Вважається, що антропогенні аерозолі, особливо сульфати, що викидаються при спалюванні палива, впливають на охолодження атмосфери. Вважають, що ця властивість є причиною відносного «плато» на графіку температур в середині XX століття.
Виробництво цементу є інтенсивним джерелом викидів СО2. Діоксид вуглецю утворюється, коли карбонат кальцію (CaCO3) нагрівають, щоб отримати інгредієнт цементу оксид кальцію (СаО або негашене вапно). Виробництво цементу є причиною приблизно 5% викидів СО2 індустріальних процесів (енергетичний та промисловий сектори). При замішуванні цементу ту ж кількість СО2 поглинається з атмосфери при протіканні зворотної реакції СаО + СО2 = СаСО3. Тому виробництво і споживання цементу змінює тільки локальні концентрації СО2 в атмосфері, не змінюючи середнє значення.
Істотний вплив на клімат робить землекористування. Зрошення, вирубка лісів і сільське господарство докорінно змінюють навколишнє середовище. Наприклад, на зрошуваних території змінюється водний баланс. Землекористування може змінити альбедо окремо взятій території, оскільки втрачає нормальний стан підстильної поверхні і тим самим кількість сонячного випромінювання.
Вплив на клімат всіх факторів, як природних, так і антропогенних, виражається єдиної величиною - радіаційним прогріванням атмосфери в Вт / м 2.