Природопользование и глобальное изменение климата - раздел Экология, Основы природопользования: экологические, экономические и правовые аспекты 3.4.1. Изменение Климата Земли И Антропогенез
Климат — Весьма...
3.4.1. Изменение климата Земли и антропогенез
Климат — весьма сложная система, функционирование которой зависит от множества факторов: термоядерных процессов на Солнце, орбитальных вариаций Земли, геологических процессов в земных недрах, тепло и влагообмена между атмосферой, океаном и сушей и др. (рис. 3.8). Поэтому наука о климате включает в себя практически все современные знания о Земле, и только взгляд на климатическую систему в масштабах всей планеты наиболее адекватен для понимания этой весьма сложной системы.
Рис.3.8. Климат и гидрологическая система
Изменения климата на протяжении истории человечества оказывали огромное влияние на жизнь людей, на зарождение, существование, гибель культур и цивилизаций. Глобальные похолодания климата (известные как ледниковые периоды) происходили так же регулярно, как и глобальные потепления, принося как пользу, так и нанося огромный вред человеку и другим живым организмам. Многие антропологи считают, что изменение климата способствовало эволюции человека — на смену лесам пришли саванны, и человекообразные приматы были вынуждены спуститься на землю и встать на задние конечности.
Чередующиеся понижения и повышения температуры на Земном шаре (максимально проявлявшиеся в высоких широтах) сопровождались эволюцией криолитозоны и соответствующими вариациями уровня Мирового океана, поскольку вода, оседающая в холодные стадии на континентах в виде наземного и подземного оледенения, изымалась из Мирового океана.
Как правило, климат меняется во временном промежутке, превышающем жизнь одного человека — в течение веков, тысячелетий или миллионов лет, и в то же время он меняется постоянно, даже в такие короткие промежутки времени, как десятилетие или столетие. На практике принято считать климатом средние показатели различных погодно-климатических переменных за 30 лет. В отличие от климата погода меняется час за часом, день за днем и т.д.
Существует большое количество климатических циклов. В 1625 г. Фрэнсис Бэкон обратил внимание на то, что кроме суточных и сезонных изменений метеорологических элементов, имеются еще многочисленные многолетние циклы их изменения. В 1957 г. Дж. К. Чарлсуэрт уже насчитывал около 150 циклов колебаний климата различной продолжительности. А.С, Монин и Ю.А. Шишков выделяют миллиардолетние циклы, циклы продолжительностью в сотни и десятки миллионов лет и более мелкие (в историко-геоло-гическом понимании) колебания с периодом от десятков тысяч до десятков лет. Хорошо известны короткопериодные метеорологические колебания: 9-14-летние, 5-6-летние и др.
Один из ярко выраженных климатических циклов чередования похолоданий и потеплений хорошо объясняет гипотеза Миланковича, утверждающая, что периоды потеплений вызваны регулярными колебаниями и отклонениями в оси вращения Земли и растяжениями в ее орбите. На изменении орбитальных характеристик основана палеоклиматическая модель, разработанная Джоном Кутцбахом совместно с коллегами из Висконсинского университета (Мэдисон, США). Они объяснили, почему самый теплый период, так называемый «климатический оптимум», возник в недавнем прошлом, приблизительно 5-9 тыс. лет назад. В это время летние континентальные температуры в северном полушарии были на несколько градусов выше, чем в наши дни, а муссонные дожди в Африке и Азии были более интенсивными. Дж. Кутцбах пришел к выводу, что климатический оптимум связан с тем, что наклон земной оси в ту эпоху был немного больше, чем теперь. Кроме того, орбита была такова, что Земля находилась ближе всего к Солнцу (т. е. в перигелии в июне, а не в январе, как теперь). Эти отклонения земной орбиты не влияют существенным образом на количество солнечного излучения, попадающего на Землю, но значительно изменяют разницу между зимними и летними сезонами. На большей части северного полушария 9 тыс. лет назад количество солнечного тепла было на 5 % больше летом и соответственно меньше зимой (по сравнению с настоящим временем). Такой эффект был достаточным для среднеконтинентального потепления в летние месяцы, что привело к увеличению количества муссонных осадков и стока рек в Азии и Африке.
Другой характерный цикл погодно-климатических вариаций получил название ЭНСО (сокращение от Эль-Ниньо Садерн Осилейшн). Эти вариации порождены взаимодействием между океаном и атмосферой и происходят с интервалом 3-10 лет. Вариации ЭНСО частично вызваны чередованием теплых и холодных температур на поверхности Тихого океана в восточных и центральных тропиках, которые, в свою очередь, определяются изменениями в восходящих океанических течениях. Этот цикл влияет на температуру и картину распределения осадков на значительной части земного шара. При этом существует обратная связь между атмосферой и океаном. Изменения в погоде и в атмосферных циркуляциях влекут за собой трансформации в океанических течениях.
Таким образом, на первый взгляд, беспричинные колебания на температурном графике Земли не случайны. Все разнопериодные циклы изменения климата и погоды накладываются друг на друга и создают сложный интегральный ход изменения метеорологических элементов. В последние десятилетия на естественные климатические циклы все заметнее стали накладываться изменения, связанные с техногенезом.
Все это имеет непосредственное отношение к вопросу о том, становится ли климат Земли теплее из-за антропогенного воздействия. Не зная, в каких пределах может колебаться естественная температура планеты, ученые не могут уверенно ответить на вопрос, насколько изменилась температура вследствие человеческой деятельности. В настоящий момент амплитуда температурных колебаний, вызванных человеческой деятельностью, как считают специалисты, пока сравнима с амплитудой естественных фоновых колебаний. Именно поэтому роль так называемого «парникового фактора», за который во многом ответствен углекислый газ, сегодня очень трудно определить.
Тем не менее за время с 1860-х и до середины 1990-х гг, среднегодовая температура в приземном слое воздуха в масштабе всей планеты поднялась на 0,3-0,6°С, в том числе после 1940-х — на 0,2-0,3°С. Есть и более значительная оценка. Так, по данным НАСА, в период 1880-1939 гг. стало теплее на 0,6°С, затем с 1939 по 1965 г. похолодало на 0,2°С и с 1965 по 1995 г. снова потеплело на 0,4°С. Таким образом, суммарное потепление за последние 115 лет составляет +0,8°С. Средняя величина, на которую повысилась температура Земли у ее поверхности с начала XIX в., составляет 0,45°С ± 0,15°С.
По данным Центра исследований и прогнозов климата Великобритании, глобальное потепление в XX в. достигло первого максимума в конце 1930-х — начале 1940-х гг. и составило 0,6°С. Затем до середины 1960-х гг. отмечалось похолодание со снижением температуры примерно 0,3°С, которое сменилось нынешним потеплением. Потепление обладает неравномерным характером (в высоких широтах изменения температуры почти в 3,5 раза больше, чем у экватора) и ярче выражено зимой. В северном полушарии средний рост температуры на 0,3°С больше, чем в южном, над континентами он достигает 1,6°С, а над океаном — 0,8°С. В итоге во многих районах Земли климат стал нестабильным, кое-где даже похолодало. У теплого сезонного поверхностного течения Эль-Ниньо (восточная часть Тихого океана, у берегов Эквадора и Перу), влияющего на процессы в атмосфере всей планеты, заметно изменились характеристики: период активности (с 11 до 4-5 лет) и масштабы (в 1977-1998 гг. его протяженность достигала 7 000 км при ширине 1 200 км) и разброс температур (от 1° до 9°С).
Процесс потепления развивался неравномерно и стал особенно заметен после 1980 г. Оценки измерений температуры, проводившиеся одновременно во всем мире с 1860 г., указывают на то, что с тех пор произошло глобальное потепление на 0,5-0,7°С, и примерно половина этого роста произошла после 1965 г. Температурные данные указывают на то, что шесть самых теплых лет приходятся на предпоследнее десятилетие XX в. в нисходящем порядке— 1988, 1987, 1983, 1981, 1989 и 1980 г. Максимума рост температур достиг в 1998 году. А начало XXI в. ознаменовалось двумя самыми теплыми годами (2002 и 2005) за весь период наблюдений. Необъяснимое пока похолодание в период с 1940 по 1965 г. показывает, что изменения в земном климате не обязательно следуют за проявлениями парникового эффекта.
Резкое потепление глобального климата в бореальных областях земного шара сказалось уменьшением количества и продолжительности морозных зим. Таким образом, средняя температура приземного слоя воздуха только за последние 25 лет возросла на 0,7°С. В экваториальной зоне она не изменилась, но чем ближе к полюсам, тем потепление сказывается все более значительно. Так, температура подледной воды в районе Северного полюса возросла почти на 2°С, вследствие чего началось подтаивание льда снизу.
Не исключено, что потепление частично имеет естественный (природный) характер. Ведь и А.И. Воейков и В.И. Вернадский подчеркивали, что мы живем в конце последней ледниковой эпохи и только еще выходим из нее. Однако современная скорость потепления заставляет признать существенной роль антропогенного фактора в этом явлении. Еще в 1927 г. В.И. Вернадский писал о том, что сжигание больших количеств каменного угля должно привести к изменению химического состава атмосферы и климата. В настоящее время человечество ежегодно сжигает 4,5 млрд т угля, 3,2 млрд т нефти и нефтепродуктов, а кроме того, в значительных количества природный газ, торф, горючие сланцы и дрова. Все это превращается в углекислый газ, а анализ климатических изменений прошлых эпох позволил установить корреляцию содержания двуокиси углерода в атмосфере с температурой. В 1992 г. выброс СО2 в атмосферу в мире достиг 26,4 млрд т в год, а за последние 20 лет выбросы промышленных газов увеличились на 38%. В результате содержание СОг в атмосфере возросло с 0,031 до 0,035% только с 1956 по 1992 г. и продолжает возрастать.
Сейчас уровень СОгв атмосфере повышается со скоростью 0,4% в год и составляет 353 частицы на млн (ррт). Это уровень, который никогда не достигался ранее за все время существования человека на планете. Наиболее высокой концентрация СОг была в межледниковые периоды — в среднем 280 ррт. Минимальные значения в ледниковые периоды составляли в среднем 210 ррт, а в отдельные периоды падали до 180 ррт.
Повышение уровня двуокиси углерода на 25 %, зарегистрированное с начала индустриальной эпохи, и антропогенные выбросы с 1950 г. таких химических веществ, как фреоны (ответственных также за истощение стратосферного озона), добавляют по 2 Вт энергии инфракрасного излучения на каждый квадратный метр земной поверхности. Рис. 3.9 иллюстрирует потепление от очень умеренного повышения температуры на 0,5°С до катастрофического потепления на 5°С и выше еще до конца XXI в.
Последнее соответствует уровню потепления, имевшему место между 15 тыс. и 5 тыс. лет назад и ознаменовавшему собой переход от последнего Ледникового периода к современной межледниковой эпохе. Тогда биосфере потребовалось 5-10 тыс. лет для полного перехода к эпохе потепления, и этот переход сопровождался подъемом уровня моря на высоту около 100 м,
Рис. з.Ч. Сценарии изменения температуры к 21UU г., допускаемые комоинация-ми концентраций газовых примесей и моделирования климатического отклика на их наличие. Средняя и верхняя кривые соответствуют климатическим изменениям в 10-100 раз более быстрым, чем типичная долговременная средняя скорость глобального изменения
миграцией различных видов растений на тысячи километров, радикальным изменением среды обитания животных и растений, вымиранием одних видов живых организмов и эволюцией других, а также другими значительными изменениями в окружающей среде.
Если мы будем продолжать сжигать ископаемое топливо имеющимися темпами, то содержание СОг удвоится уже к 2060 г. Согласно Межправительственной комиссии по изменению климата (МКИК), удвоение содержания СОг в атмосфере способно вызвать рост среднеглобальной температуры от 1,5°С до 4,5°С и соответственно повышение уровня Мирового океана от 15 до 95 см (в зависимости от степени чувствительности климата к содержанию СОг в атмосфере). Если климат Земли окажется менее чувствительным к СО2, то значения роста температуры будут ближе к нижним значениям этого интервала. Если климат окажется более чувствительным, то к верхней границе. Для того чтобы не превысить установленные рабочей группой ООН критические пределы, необходимо существенно снизить имеющийся уровень выбросов СО2 (табл. 3.15).
Рецензенты... М М Судо докт геол минерал наук проф... заслуженный эколог России каф геоэкологии МНЭПУ С Г Тяглое докт экономических наук проф зав кафедрой...
Образование, эволюция и особенности планеты Земля
Земля является частью Солнечной системы. Она удалена от Солнца в среднем на 149,6 млн км и обращается вокруг него за период, равный 365,25 средних солнечных суток. Перигелий Земли — 147 млн км, афе
Основные этапы формирования биосферы
История развития Земли и биосферы разделяется на периоды различной продолжительности, которые формируют геохронологическую шкалу. Геологическая эра Земли от ее образования до зарождения жизни назы
Строение биосферы
Значительное разнообразие природных условий Земли создается сферо-образной формой, вращением и расчлененностью рельефа (рис. 1.3). Амплитуда абсолютных отметок поверхности Земли составляет более 1
Основные функции биосферы
В любом случае — после самозарождения или, как считают некоторые ученые, привнесения — жизнь стала иметь разнообразные формы и последовательно освоила практически всю поверхность нашей планеты. Эт
Потенциал
Под антропогенным воздействием понимают прямое или последовательное влияние деятельности человека на окружающую среду, приводящее к локальному, точечному или глобальному ее изменению, которое вклю
Ресурсные циклы
Эксплуатация природных ресурсов в большинстве случаев подразумевает их изъятие из окружающей среды. Поэтому для получения энергии, создания необходимой продукции человек находит, добьшает и перем
Законы природопользования
Природопользование — молодая наука, но древнейшая отрасль человеческого знания. Основы рационального взаимодействия с биосферой закладывались еще в античный период. Марк Порций Катон (234-149 гг.
Антропогенное преобразование и загрязнение атмосферы
Установившийся в ходе миллионнолетней эволюции первоначальный состав атмосферы Земли в настоящее время изменяется под влиянием естественных (связанных с эволюцией каждой из сфер: лито-, гидро- и би
Тыс. т/год
Загрязнители
Количество загрязнителей
Выброшено
Уловлено, % к отходящим
(-)или(+) к 199/г.
Гидросферы
По данным Всемирного фонда природы, лишь за 25 лет (1970-1995 гг.) человечество уничтожило свыше 30 % природных ресурсов нашей планеты. Особенно быстро уничтожаются экосистемы, обеспечивающи
Объекты
Загрязнители
Доля проб воды, загрязненной выше ПДК, %
Масса сброшенных
загрязняющих
продуктов, тыс.т
Нефтепродукты
Обратные связи и неопределенность в прогнозировании климата
Основной вопрос трансформации исходной природной среды заключается в том, при каких уровнях концентрации парниковые газы будут вызывать беспрецедентное изменение климата. Изучение данного аспекта
Влияние изменения климата на биосферу и природопользование
Глобальное потепление, вызванное деятельностью человека, в свою очередь, через обратные связи существенно повлияет на биосферу и природопользование. В связи с этим можно выделить несколько негати
Современные методы управления качеством окружающей среды
4.1.1. Экологическое нормирование
Усиление антропогенного воздействия на биосферу и ее очевидная деградация привели к необходимости тщательного контроля за состоянием окружающей ср
Водоснабжения
Элемент
Лимитирующий показатель вредности
ПДК, мг/л
Нефтепродукты, суммарно
Санитарно-токсикологический
Экосистемные принципы нормирования и оценки состояния биосферы
Активно ведущееся в последние годы обсуждение вопросов экологического нормирования свидетельствует об остроте проблемы и необходимости выработки новых подходов. Это связано, с одной стороны, с осу
Нормативам
Элемент
Тип ландшафтов
Количество ландшафтов
Количество ландшафтов, достигших
Особо охраняемые природные территории
Активная антропогенная трансформация биосферы помимо химического загрязнения всех оболочек Земли приводит к ее стремительному и подчас необратимому преобразованию, потере отдельных видов животных,
Изменение биосферы горнопромышленным комплексом
5.1.1. Общие сведения о преобразовании биосферы горной промышленностью
Добыча и переработка полезных ископаемых как один из основных аспектов деятельности человека сопровождается ш
Загрязнение и нарушение литосферы
Для горнодобывающей промышленности характерны образование и складирование значительного объема минеральных отходов. Например, вовлечение в переработку апатитовых руд с содержанием Р2О5 около 4 %
Комплекса
Что нужно человеку для его существования? Количество калорий, достаточное для поддержания жизни одного человека, можно получить с площади 0,12 га. Для полноценного питания мясом, фруктами и овоща
Загрязнение биосферы автотранспортным комплексом
Вмировом балансе техногенного загрязнения атмосферного воздуха на долю автомобильного транспорта приходится 40 % объема выбросов вредных веществ (в крупных городах эта цифра достиг
Защита биосферы от воздействия автотранспорта
Основные способы уменьшения загазованности на улицах городов подразделяются на технические, организационно-правовые и градостроительные. К техническим способам относятся:
• применение эне
Экологические проблемы городов
Бурное развитие науки, техники и промышленности в XX в. сопровождалось концентрацией производства и связывающих их коммуникаций в единые, наиболее благоприятные по условиям размещения, центры. Тр
Отходы производства и потребления
Отходы всегда сопровождают человеческую деятельность начиная от производства продуктов потребления и заканчивая стадией их использования. В общем случае отходы подразделяются на твердые; жи
Минеральные отходы горной промышленности
В горнопромышленном комплексе мира Россия занимает одну из ведущих позиций. Из ее недр извлекается 6 % каменного угля, до 10 % нефти, 14 железной руды, 10-20 цветных и благородных металлов, 25-30
Система экологического контроля. Цели и задачи
Основные положения осуществления контроля в области охраны окружающей среды (экологического контроля) на территории Российской Федерации закреплены в главе XI (ст. 64-69) Федерального закона от 10
Государственный экологический контроль
Государственный экологический контроль осуществляется федеральными органами исполнительной власти (ст. 65 Федерального закона от 10.01.2002 г. № 7-ФЗ) и органами исполнительной власти субъектов Ро
Муниципальный экологический контроль
Осуществляется в границах муниципального образования органами местного самоуправления или уполномоченными ими органами. Порядок осуществления муниципального экологического контроля устанавливаетс
Политика
Стабилизация экономики города, края, как и страны в целом, должна осуществляться параллельно с восстановлением окружающей среды. Повышение уровня социально-экономического развития в условиях огран
Административные методы управления
В современном механизме управления природопользованием и природоохранной деятельностью применяются следующие разновидности инструментов: административно-контрольные инструменты экологического уп
Экономические методы управления
Назначением экономических инструментов является не прямое задание значимых для отдельных предприятий или общества в целом целей и жесткий контроль за их соблюдением, а использование Связанных с фу
Критерии отбора и оценки инструментов экологической политики.
С учетом того, что экологическое регулирование требует применения наряду с экономическими стимулами инструментов прямого административно-правового воздействия, необходимо выработать критерии оценк
Информационное обеспечение
Информационное обеспечение управления природопользованием и природоохранной деятельностью — это совокупность информации, главным образом о природных ресурсах, природных условиях, а также деятельн
Экономическая оценка природных ресурсов
Одним из направлений улучшения охраны природы и использования природных ресурсов является определение экономической оценки природных ресурсов. Окружающая природная среда обеспечивает три важнейшие
Экономическая оценка ассимиляционного потенциала
Наличие у природной среды способности ассимилировать некоторое количество вредных выбросов или отходов дает возможность хозяйствующему субъекту экономить на природоохранных издержках. Развитие об
Экологические издержки и оценка экологического ущерба
8.3.1. Экологические издержки
Экологические издержки — фундаментальное понятие экономики природопользования, на нем основано развитие экономических аспектов природопользования.
Экстерналъные издержки
Внешние, или экстернальные, издержки — одна из основных категорий экономики природопользования.
Проблема экстернальности основана, во-первых на понятии собственности. С точки зрения двух
Типы экономического механизма природопользования
Важнейшим вопросом для экологизации экономики, перехода к устойчивому типу развития является вопрос о механизмах реализации эколого-ориентированного развития. В этом случае приоритетное значение и
Инструменты экономического механизма природопользования
В разделе 7.3. были выделены экономические методы управления природопользованием и природоохранной деятельностью, где частично рассмотрены некоторые элементы механизма экономического регулировани
Платежи за пользование природными ресурсами
В России действует четко организованная система учета природных ресурсов и система платежей за использование природных ресурсов. Учет природных ресурсов осуществляется через систему кадастров при
Платежи за загрязнение природной среды
Важным элементом системы экономического механизма Природопользования являются платежи за негативное воздействие на окружающую среду. Россия является одной из первых стран в мире, применившей эти п
Финансирование природоохранных мероприятий. Экологические фонды
Финансирование природоохранных мероприятий претерпело за последние годы существенные изменения. Длительное время система инвестиций в этой области базировалась на централизованных капитальных влож
Экологическое страхование и эколого-экономический риск
Экологическое страхование возникло в связи с постоянно растущим числом аварий, катастроф и бедствий природного и природно-антропогенного характера. При этом размеры затрат на ликвидацию последстви
Международное сотрудничество в природопользовании
Большинство природных ресурсов, обеспечивающих выживание мирового сообщества и используемых человеком в процессе своей жизнедеятельности, являются исчерпаемыми; кроме того, на территории Земли пр
Международный опыт решения экологических проблем
Внедрение международного опыта в области управления природными ресурсами и рационального природопользования во многом способствует эффективному решению существующих экологических проблем России. На
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Новости и инфо для студентов